نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری

نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری: با افزایش فشار اقتصادی بر کارخانه ها، اکنون استفاده از نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری قابل اطمینان، با دوام و به عنوان بهترین گزینه ، بدون نیاز به آب شستشو بسیار مهم است .

یکی از انواع این نشت بندها ، نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری است . شناخت اصول کار کرد نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری ، به اطمینان از کاربرد صحیح ، جلوگیری از نشتی و فرسودگی زودرس بوش محور کمک می کند.

مقدمه ی نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری

سه روش متداول که در سیستم های نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری استفاده می شوند، عبارتند از:

نشت بندهای گریز از مرکز

نشست بندهای گلند پکینگی

نشست بندهای مکانیکی

با اینکه نشت بند مکانیکی گرانترین گزینه است ولی همیشه قابل اطمینان نیست ، استفاده از نشت بند گریز از مرکز به جای نشت بند گلند پکینگی در پمپاژ اسلاری چندین مزیت دارد. با توجه به اینکه در نشت بندهای گریز از مرکز از هیچ گونه آب نشت بندی استفاده نمی شود، رقیق سازی اسلاری رخ نمی دهد. به دلیل اینکه نشست بند گریز از مرکز درهنگام کار کرد پمپ، اسلاری را از گلند دور نگه می دارد، سایش بوش محور و هزینه تعمیرات نگهداری گلند در کمترین سطح نگه داشته می شود.

این مقاله اصول کارکرد نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری را نشان می دهد و توصیه هایی برای کاربرد آن ها ارائه می دهد.

نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری چیست؟

نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری متشکل از پره های کوچکی در قسمت عقب پروانه و یک پروانه کوچک ثانویه (که اکسپلر نامیده می شود) است که در محفظه ای جداگانه در پشت محفظه اصلی قرار دارد. حفظ ویژگی نشت بندی محور در هنگامی که پمپ کار نمی کند، الزامی است.

مایع در فضای پشت پروانه و در یک محفظه جداگانه می پرخد و فشاری ایجاد می کند که فشار پمپاژ اصلی را متوازن می کند. برای اینکه نشت بند گریز از مرکز به روش موثری کار کند، باید بین قطر داخلی و خارجی پره های اکسپلر رینگ مایع دواری تشکیل شود.

سطح مشترک مایع هوابستگی به فشار مکش پمپ دارد. اگر فشار مکش زیاد باشد سطح مشترک تا حدی به سمت محور حرکت می کند، که ممکن است در محل گلند نشتی اتفاق بیفتد اگر فشار مکش کم و یا منفی باشد، سطح مشترک به سمت خارج اکسپلر حرکت می کند که امکان کشیده شدن هوا به داخل پمپ وجود دارد.

عملکرد نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری

چندین عامل عملکرد نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری را تعیین می کنند. این عوامل عبارتند از:

• نسبت قطر پروانه به قطر اکسپلر
• عمق و پروفیل پره های اکسپلر
• فاصله مجاز بین پره ها و دیواره محفظه پمپ

پره های دوار اکسپلر ، سیال را به اطراف پرتاب می کنند تا در فاصله بین پره ها و دیوار گرداب ایجاد شود. این بدنه دوار سیال، توزیع فشاری شعاعی متناسب با سرعت زاویه ای ایجاد می کند . توزیع فشار در راستای نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری ، میزان کاهش فشار واقعی بستگی به ارتفاع واقعی پرده های اکسپلر و فواصل مجاز دارد.

افت فشار توسط رابطه زیر تعیین می شود :

P = K.N2 .R2

P:    افت بشار

N:   سرعت دورانی

R:    شعاع

K    ثابت هندسی

ثابت هندسی با طرح پره ها و فواصل مجاز تغییر می کند و ومعمولاً به صورت تجربی تعیین می شود.

کاهش فشار از محفظه حلزونی پمپ در امتداد پره های عقبی پروازنه و اکسپلر است که تعیین کننده وجود یا عدم وجود نشت از نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری است .

همچنین فشار محفظه پمپ به عوامل زیر بستگی دارد:

-    سرعت پمپ، هندسه پروانه، نرخ جریان و هد کل مکش پمپ

میزان کاهش فشار ایجاد شده توسط نشت بند گریز از مرکز برای هر سرعتی و هر شکل پروانه ای ثابت است.

بنابراین نرخ جریان پمپ و هد مکش تنها متغیرهای اثر گذار بر فشار نشتی نشست بند هستند.

فشار حلزونی در امتداد محیط محفظه در نرخ جریان هایی دور از نقطه بیشترین راندمان پمپ تغییر می کند. هنگام پیش بینی عملکرد نشت بند، استفاده از فشار متوسط پوسته به عنوان مبنا در نرخ جریان های مختلف مفید است ، در حالی که توزیع فشار غیر یکنواخت است .

فشار استاتیک متوسط حلزونی به دلیل هد سرعتی قابل ملاحظه سیال داخل پوسته، همیشه کمتر از هد کل است .

تعیین فشار استاتیک حلزونی برای محاسبه عملکرد ننشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری ، الزامی است رابطه فشار حلزونی PV بر حسب دبی جریان Q می تواند به صورت زیر بیان شود:

PV = a-b . Qc

که c , b, a تابع عملکرد پمپ هستند و به صورت تجربی به دست می آیند.
کارایی نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری به وسیله بیشینه فشار نسبی Pmax قابل تحمل در مکش پمپ ، پیش از این که نشتی در محور رخ دهد، اندازه گیری می شود.
در هر کار بردی مقدار Pmax می تواند نسبت به فشار مکش گیج Pin مقایسه شود. Pin با داشتن هد استاتیک ورودی Hgs و وزن مخصوص اسلاری Sm از رابطه زیر به دست می  آید.
Pin = 9.81. Sm. Hgs(kpa)
نسبت قطر خارجی پره اکسپلر به قطر خارجی پره پروانه نشانه ای از کارایی نسبی نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری را ارائه می دهد. با نزدیک شدن این نسبت به یک ف نشت بند باید مقدار Pmax بیشتری بدهد. جدول یک چند نسبت نمونه مربوط به پمپ های یکی از سازندگان معتر را نشان می دهد.

تاثیر نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری

با توجه به تغییرات دانسیته اسلاری داخل نشت بند ( به دلیل عمل گریز از مرکز) در محاسبات به جای واحد هد از واحد فشار استفاده می شود. در اسلاری های همگن ، عملکرد پیش بینی شده با استفاده از منحنی ها کمی محافظه کارانه است اگر چه در اسلاری ها زیر تر ، پیش بینی باید دقیق تر باشد.

استفاده از پروانه های تفاضلی در نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری

برای بهبود توانایی نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری ، پروانه باید به سمت عقب جابجا شود ت اثر نشت بندی مورد انتظار حاصل شود. این کار می تواند تا حدودی سبب کاهش هد و راندمان پمپ شود و سایش را افزایش دهد. اگراین عوارض قابل قبول نباشد یا نشت بندی مناسب با تنظیم پروانه به دست نیاید، باید از پروانه تفاضلی استفاده شود. این امر نیاز به افزایش سرعت پمپ برای رسیدن به همان نتیچه را خواهد داشت . اگر این روش قابل قبول نباشد، باید از نشت بند گلند پکینگی استفاده شود.

پروانه تفاضلی شکل 8 پره های پشتی با قطر استاندارد دارد، اما پره های پمپاژآن تراش داده شده اند. به این دلیل که پره های پمپاژ برای رسیدن به همان هد پروانه استاندارد باید سریع تر بچرخند، اثر گریز از مرکز پره های عقبی بهبود می یابد.

برای تعیین سرعت جدید پروانه باید نسبت قطر خارجی پره پروانه استاندارد Ds به قطر پروانه کاهش یافته Dr استفاده شود:

Nr= Ns . Ds/Dr(r/min)

سپس می توان از منحنی عملکرد مناسب نشت بند برای استخراج فشار نسیب ورودی حداکثر جدید استفاده کرد.

نتیجه گیری نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری

اگر نشت بندهای گریز از مرکز در پمپ های اسلاری به روش مناسب استفاده شوند. نشت بندی قابل اطمینان و کارایی آن ها نسبت به نشت بندهای گلند پکینگی دارای مزایایی است اسلاری رقیق نمی شودو سایش محور وهزینه تعمیر و نگهداری گلند در سطح حداقل خواهد ماند.

مراجع

 Weir – Warman Technical Bulletin , No.27,Ver. 2, Nov. 2009

1. Centrifugal Sealing

2. Expeller