Aký je vplyv tesnenia hriadeľa na účinnosť horizontálneho odstredivého čerpadla

V prevádzkovom systéme horizontálne odstredivé čerpadlá , zariadenie tesnenia hriadeľa nie je veľké, ale hrá dôležitú úlohu pri tesnení, prevencii úniku a kontrole spotreby energie. Primeraný výber a údržba systému tesnenia hriadeľa súvisí nielen so stabilitou a bezpečnosťou prevádzky zariadenia, ale tiež priamo ovplyvňuje celkovú prevádzkovú účinnosť čerpadla.

Prehľad základných funkcií a typov tesnení hriadeľa
Hlavnou funkciou zariadenia na tesnenie hriadeľa je dosiahnuť efektívne utesnenie v polohe, kde hriadeľ čerpadla prechádza cez puzdro čerpadla, aby sa zabránilo uniknutiu média pozdĺž hriadeľa. Podľa rôznych princípov tesnenia a štrukturálnych foriem patrí bežné typy tesnenia hriadeľa hlavne balenie tesnení, mechanické tesnenia a nekontaktné tesnenia (napríklad magnetický pohon).
Balenie tesnenia tvorí tesniaci krúžok stlačením flexibilného balenia (ako je grafit, PTFE), ktorý je vo všeobecnosti jednoduchý v štruktúre a nízky náklady; Mechanické tesnenie používa dve vzájomne kontaktné tesniace koncové tváre (dynamický kruh a statický kruh) na udržanie tesniaceho testu v mazivom kvapalinovom filme, ktorý má vyššiu účinnosť a spoľahlivosť; Magnetické tesnenie v magnetickom čerpadle dosahuje skutočný „nulový únik“, ale štruktúra je zložitá a náklady sú vysoké.

Vplyv balenia tesnení na účinnosť čerpadla
Balenie je tradičnejšia metóda tesnenia. Počas prevádzky sa spolieha na trenie medzi hriadeľom a balením za vzniku tesnenia, ale tento proces trenia sám o sebe prináša spotrebu energie, najmä pri vysokej rýchlosti alebo dlhodobej prevádzke, trenie sa teplo výrazne zvyšuje a spôsobuje odpad z energie. Balenie má zároveň určité opotrebenie na rukáve, čo zvyšuje frekvenciu údržby zariadenia.
Aby sa predišlo spaľovaniu balenia v dôsledku suchého trenia, musí sa do tesniacej komory pravidelne vstreknúť mazacia kvapalina alebo chladiaca voda. Tento dodatočný pomocný systém ďalej zvyšuje prevádzkové náklady a môže zaviesť nečistoty alebo zriediť sprostredkové médium, ktoré nepriamo ovplyvňuje celkovú účinnosť systému čerpadla.

Vlastnosti energie mechanických tesnení
Mechanické tesnenia sú sofistikovanejšie v dizajne a dynamické tesnenie sa dosahuje pri pôsobení kvapalného filmu prostredníctvom vysoko presných opracovaných dynamických a statických koncových tvárí kruhu. Jeho odpor trenia počas prevádzky je výrazne nižší ako odpor balenia tesnení a jeho spotreba energie je nižšia. Je to metóda hlavného prúdu, ktorá sa bežne používa v moderných horizontálnych odstredivých čerpadlách.
Vďaka stabilnému výkonu tesnenia a nízkej rýchlosti úniku môžu mechanické tesnenia znížiť stratu tlakovej energie vo vnútri puzdra čerpadla a zlepšiť objemovú účinnosť a hydraulickú účinnosť tela čerpadla. Pri sprostredkovaní vysokotlakových, vysokoteplotných, toxických alebo prchavých médií sú výhody mechanických tesnení výraznejšie, čo môže výrazne znížiť stratu energie a environmentálne riziká spôsobené únikom.
Efektívnejší je aj systém mazania a chladenia mechanického tesnenia. Návrh uzavretej slučky znižuje spotrebu chladiacej kvapaliny a ďalšie zaťaženie systému, čo je dôležitou zárukou efektívnej prevádzky čerpadla.

Skrytý vplyv úniku tesnenia hriadeľa na účinnosť
Či už ide o balenie alebo mechanické tesnenie, ak tesnenie zlyhá a spôsobí únik, bude mať negatívny vplyv na účinnosť čerpadla. Kvapalný únik nielen stráca energiu tela čerpadla, ale môže tiež spôsobiť problémy s reťazcom, ako je kontaminácia ložiska, kavitácia dutiny čerpadla a vibrácie hriadeľa čerpadla, čo vedie k celkovému zníženiu účinnosti jednotky čerpadla.
Dlhodobé mikro-oleja tiež urýchli koróziu a opotrebenie, ovplyvní životný a stabilný prevádzkový cyklus čerpadla a nepriamo spôsobia výpadky a spotreba energie údržby. Účinný systém tesnenia hriadeľa preto nie je len prostriedkom na zníženie priamych únikových strát, ale aj dôležitou súčasťou zabezpečenia dlhodobej stabilnej účinnosti systému čerpadla.

Energetická strata trecieho teploty tesnenia hriadeľa
Trenie zariadenia na tesnenie hriadeľa počas prevádzky nevyhnutne vytvára teplo. Na jednej strane táto časť tepla spotrebuje časť mechanickej energie. Na druhej strane, ak systém odstraňovania tepla nie je primerane navrhnutý, môže spôsobiť miestne prehrievanie, čo spôsobí deformáciu tesniaceho povrchu, zlyhanie mazania a dokonca aj včasné zlyhanie tesniaceho systému.
Mechanické tesnenia môžu účinne znížiť koeficient trenia a tepelné straty optimalizáciou materiálov koncovej tváre (ako je karbid kremíka, grafit) a presné porovnávanie. Niektoré pokročilé tesniace štruktúry používajú vyvážené alebo dvojité koncové tesnenia na ďalšie zníženie tlaku koncovej tváre a riadenie tvorby trecieho tepla.
Pri navrhovaní systémov na úsporu energie by sa trec trením hriadeľa malo považovať za jeden z vnútorných zdrojov spotreby energie a kontrolované prostredníctvom štrukturálnej optimalizácie a porovnávania chladiacich systémov.