Рекомендацій щодо конструювання торцевих ущільнень (125449)

Посмотреть архив целиком












Рекомендацій щодо конструювання торцевих ущільнень


Зміст


1. Охолоджування ущільнень

2. Термогідродинамічні торцеві ущільнення

3. Матеріали пар тертя на основі вуглецю

3.1 Приклади конструкції торцевих ущільнень насосів АЕС

Список літератури



1. Охолоджування ущільнень


Найважливішим показником, що обмежує ресурс ущільнення, є втрати потужності на тертя, які приводять до підвищення температури у торцевому зазорі, руйнування змащувальної плівки, температурних деформацій і в результаті до інтенсивного зносу контактних поверхонь. Тому при проектуванні ущільнень необхідно вживати всі доступні заходи щодо зменшення втрат потужності на тертя, перш за все за рахунок гідравлічного розвантаження (коефіцієнт навантаження k = 0,55-0,85) і вибору антифрикційних матеріалів для пари тертя. Якщо ці заходи є недостатніми для забезпечення задовільного теплового стану, необхідно збільшувати тепловідведення. Для ущільнень на високі параметри (р1v > 100 МПа м/с) потрібно створювати умови рідинного або напіврідинного змащення за рахунок гідро - та термогідродинамічних ефектів або переходити до гідростатичних ущільнень.

Збільшення тепловідведення досягається за допомогою спеціальних систем охолоджування (рис.1). У системі І відведення тепла з камери збільшується за рахунок циркуляції ущільнювальної рідини під дією тиску, що розвивається самим насосом. Така система ефективна, якщо насос перекачує холодну воду. Для насосів, що працюють на гарячій воді, система охолоджування доповнюється виносним теплообмінником, який вимагає додаткового джерела холодної води. Системи із внутрішнім холодильником для охолоджування пари тертя (ІІ) можуть працювати за рахунок циркуляції перекачуваної рідини аналогічно системі І, якщо насос працює на холодній воді. Інакше потрібна додаткова зовнішня система прокачування холодної води. На гарячих насосах вбудовані холодильники використовуються як термобар’єр (ІІІ) для охолоджування ущільнювальної рідини в камері ущільнення. Щоб підвищити ефективність вбудованих холодильників, їм надають геометричні форми з розвиненими поверхнями тепловіддачі.


Рисунок 1 - Системи охолоджування торцевих ущільнень


Значного поширення набули системи охолоджування з виносним теплообмінником та вбудованим лабіринтово-гвинтовим насосом (рис.2), що розвиває тиск, достатній для забезпечення необхідної витрати ущільнювальної рідини через холодильник. Як правило [1], примусова циркуляція від вбудованого насоса доповнюється термосифонною системою, яка являє собою піднятий на висоту не менше двох метрів теплообмінник, природна циркуляція в якому відбувається завдяки різній густині гарячої води на вході та охолодженої на виході.

Найефективнішим способом охолоджування (рис.3 а, б) є підведення в камеру ущільнення холодної замикаючої води під тиском, що дещо перевищує тиск ущільнювальної рідини (гідрозатвор). Найчастіше системи замикання поєднуються з подвійними торцевими ущільненнями (рис.3 б); при цьому внутрішнє обмежує перетікання замикаючої рідини в порожнину насоса під дією невеликого перепаду тиску, а зовнішнє ущільнює вихід запірної рідини назовні з насоса та сприймає повний тиск гідрозатвора. Такі системи охолодження повністю виключають зовнішні витоки рідини, що перекачується насосом, тому застосовуються у всіх насосах першого контуру. Системи з гідрозатвором, окрім теплообмінників та фільтрів, вимагають додаткового насоса високого тиску та автоматичних регуляторів перепаду тиску замикаючої і ущільнювальної рідин. Необхідний тиск у контурі циркуляції замикаючої води можна підтримувати газовою подушкою, утворюваною при підключенні до теплообмінника через редукційний клапан балона з рідким азотом. При цьому неминучі втрати замикаючої води, тому періодично необхідно заповнювати підживлюваним насосом.


Рисунок 2 - Система охолоджування з виносним теплообмінником та вбудованим лабіринто-гвинтовим насосом