Лабиринтные уплотнения

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Реферат

Лабиринтные уплотнения

Содержание

1. Введение

2. Диагностика

3. Ремонтно-техническое обслуживание

3.1 Дефектоскопия

3.2 Ремонт

3.3 Сборка

4. Заключение

1. Введение

Лабиринтовые (расходные) уплотнения используются в конструкции ЦБН. Лабиринтовые (расходные) уплотнения - одни из наиболее широко распространённых видов уплотнений. Для газоперекачивающих агрегатов лабиринтовые уплотнения являются основным видом уплотнений.

Лабиринтное уплотнение - бесконтактное устройство между двумя или несколькими деталями, находящимися в движении одна относительно другой. Состоит из ряда чередующихся узких щелей (зазоров) и расширительных камер. Наиболее часто применяется для уплотнения пространства между вращающимся валом и неподвижным корпусом. Лабиринтное уплотнение характеризуется простотой конструкции, высоким ресурсом, возможностью работы при высоких скоростях и высоких температурах. Конструкция конкретного уплотнения определяется условиями работы (окружная скорость, перепад давления), конструктивно - компоновочными ограничениями и технологическими возможностями изготовителя.

Принцип работы лабиринтного уплотнения заключается в следующем (рис. 1).

Рис. 1 Принцип работы лабиринтных уплотнений.

При перетекании газа через первую кольцевую щель возникает большая скорость, которая в кольцевой камере падает почти до нуля. В камере устанавливается давление, пониженное по сравнению с давлением в полости А в результате потерь на вихреобразование в зазоре. Так как удельный объем газа в камере больше удельного объема в полости А, а количество перетекающего в единицу временигаза в силу неразрывности потока такое же, то скорость во второй кольцевой щели должна быть выше, чем в первой, а в каждой последующей щели выше, чем в предыдущей. Вследствие этого перепад давления между смежными камерами возрастает от ступени к ступени. При высоких перепадах давления и большом числе ступеней в одной из щелей может установиться критический перепад давления; скорость газа достигает скорости звука. Все последующие ступени в таком уплотнении излишни, так как они не уменьшают критической величины истечения, равной произведению скорости звука на площадь сечения щели. Число ступеней лабиринтного уплотнения определяется термодинамическим расчетом. Лабиринтное уплотнение не может полностью исключить истечение газа. Напротив, непрерывное движение газа вдоль лабиринта лежит в основе принципа действия лабиринта и является непременным условием его функционирования. Лабиринт может только ослабить поток газа через уплотнение.

Лабиринтные уплотнения различаются как по форме (рис. 2), так и по способу крепления гребешков в корпусах (рис. 3).

Рис. 2. Формы лабиринтных уплотнений

Рис. 3. Способы крепления гребешков в корпусах

На ЦБН типа 650-21-2 производства ЧКД установлено 6 лабиринтовых уплотнений (рис.4):

· два концевых уплотнения ротора (поз.V, VI);

· уплотнение думмиса (поз. IV);

· два уплотнения на входе в рабочие колёса (поз. I и II);

· уплотнение между выходом первого колеса и входом второго (поз. III).

Рис. 4. Лабиринтные уплотнения ЦБН типа 650-21-2.

Конструкция всех шести уплотнений однотипна, различия касаются рабочих диаметров, количества усов и геометрии смежной поверхности. Лабиринтное уплотнение состоит:

· два сегмента уплотнения (установлены в верхней и нижней половине пакета ЦБН). Сегменты заводятся в пазы пакетов, и фиксируются винтами;

· усы уплотнения, разделяющие камеры торможения, вставляются в проточки сегментов и расчеканиваются;

· роторная втулка (уплотнения установленные между входом и выходом рабочих колёс работают непосредственно с шейками покрывающих дисков рабочих колёс). Геометрия рабочей поверхности втулки может быть различной, на концевых уплотнениях ротора применена гладкая втулка, в остальных уплотнениях использованы втулки с серией проточек по рабочей поверхности. На шейках покрывающих дисков рабочих колёс работающих с уплотнениями так же выполнены проточки.

В процессе эксплуатации происходит постепенное увеличение рабочего зазора, возможны замятие уплотнительных гребней, вырывы отдельных участков уплотнительных гребней и т. д.

Повреждение лабиринтных уплотнений происходит по следующим причинам:

· из-за осевого сдвига ротора, превышающего осевой зазор;

· вибрации ротора с амплитудой колебания больше установленного зазора;

· недостаточной величины зазоров в уплотнениях;

· неудовлетворительной запрессовки гребней в пазах обоймы;

· небрежной укладки ротора или установки верхней крышки.

В результате увеличивается сечение рабочего зазора, что значительно снижает эффективность уплотнения. При увеличении рабочего зазора на 1мм коэффициент технического состояния нагнетателя снижается на величину до 3 %.

2. Диагностика

Как следует из вышеприведённых данных, низкая эффективность уплотнений в значительной степени сказывается на техническом состоянии центробежных нагнетателей. Основным методом диагностирования, позволяющим косвенно оценить изменение состояния лабиринтовых уплотнений, является параметрическая диагностика. Неудовлетворительное состояние любого уплотнения отразится на КПД ЦБН и соответственно снижении развиваемого напора и повышении температуры газа на выходе ЦБН при равных режимах работы, поскольку приведёт к увеличению перепуска газа с выхода на вход ЦБН. Ухудшение состояния уплотнения думмиса, приведёт к снижению эффективности думмиса, как следствие к увеличению усилия ротора на упорный подшипник ЦБН, что в первую очередь отразится на температуре колодок и масла смазки сливаемого с упорного подшипника. При соблюдении режимов эксплуатации снижение эффективности уплотнений происходит плавно и в течении значительного периода времени. Значительное ухудшение эффективности лабиринтовых уплотнений в течении короткого промежутка времени может произойти при эксплуатации ЦБН на нерасчётных режимах, например помпаж, который зачастую приводит к смятию или разрушению уплотняющих усов. Следует отметить, что относительно быстротечное снижение эффективности лабиринтовых уплотнений может быть вызвано неудовлетворительной очисткой технологического газа, что способствует заносу камер торможения уплотнений технологическими отложениями.

Ослабление посадок роторных втулок на роторе, сегментов в пакете приведёт к биению втулок на роторе и задеваниям ротора о сегменты, что в свою очередь отразится на вибрационной картине агрегата.

3. Ремонтно-техническое обслуживание

Для оценки технического состояния лабиринтовых уплотнений и проведения ремонтных работ необходимо:

1. демонтировать основной маслонасос;

2. демонтировать картеры переднего и заднего подшипников и трубную обвязку;

3. демонтировать торцевую крышку ЦБН;

4. вынуть пакет ЦБН и произвести разборку пакета. При этом ротор остаётся в постелях подшипников в нижней половине пакета.

3.1 Дефектоскопия

Перед проведением дефектоскопии узлы и детали уплотнений моются и очищаются от технологических загрязнений.

Основным методом оценки технического состояния лабиринтных уплотнений является визуально-измерительный контроль (ВИК). Порядок проведения ВИК при оценке состояния уплотнений следующий:

1. Общий осмотр уплотнений на предмет:

· наличия и целостности всех элементов уплотнения: оба сегмента уплотнения, усы, фиксирующие винты, роторные втулки;

· контроль геометрии (наличие вмятин, изгибов и т. д.);

· контроль сплошности металла (задиры, трещины, вырывы и т. д.);

2. Проводится замер зазоров между усами уплотнений и смежными поверхностями роторных втулок. При этом ротор должен лежать в пакете в постелях подшипников. В нижней половине пакета замер проводится по плоскости разъёма с обеих сторон ротора с использованием щупов. Замер зазоров в верхней половине пакета производится по оттискам на пластинах свинца с закрытием и обтяжкой пакета.

Таблица №1 величины допустимых зазоров в уплотнениях ЦБН типа 650-21-2 согласно рис.4

На основании сравнения результатов замеров зазоров с предельно допустимыми принимается решение о необходимости проведения и объёме ремонта.

3. При подозрении на наличие трещин в отдельных элементах уплотнения (роторные втулки, сегменты) используются другие методы дефектоскопии. Выбор конкретного метода определяется контролируемой деталью (материал, геометрия), характером предполагаемого дефекта (поверхностный, внутренний, размер дефекта и т. д.) и имеющимися возможностями. Наиболее часто применяются следующие методы дефектоскопии:

· ультразвуковая;

· капиллярная;

· магнитопорошковая;

· токовихревая;

· радиационная.

3.2 Ремонт

Как показывает практика и в соответствии со спецификой конструкции наибольшему износу подвергаются гребешки (усы) уплотнений, соответственно ремонт лабиринтных уплотнений, как правило, сводится к замене усов.

При выявлении замятых усов производится правка.

Замену уплотнительных усов можно разделить на четыре операции:

1. удаление из сегментов усов с дефектами, рабочими зазорами превышающими максимально допустимое значение;

2. подготовка пазов для установки новых усов;

3. установка новых усов;

4. мех. обработка установленных усов с целью приведения рабочего зазора в норму согласно ремонтного формуляра.

Усы из пазов сегментов удаляются с использованием ручного слесарного инструмента. Для установки новых усов, как правило, в местах чеканки требуется доработка пазов с целью приведения ширины паза в норму. Обработка паза осуществляется ручным слесарным инструментом с контролем ширины по новому усу. В обработанном пазе проверяется прилегание уса по наружному диаметру к сегменту, при необходимости корректируется радиус изгиба уса.

После выполнения всех вышеописанных подготовительных операций усы поочерёдно вкладываются в пазы и расчеканиваются. На сегментах с установленными усами обрабатываются места сопряжения усов в горизонтальной плоскости на верхнем и нижнем сегменте с обеспечением минимального зазора. Сегменты с заменёнными и подогнанными по сопряжениям усами устанавливаются в пакет, после чего проверяются рабочие зазоры. При снижении зазоров ниже минимально допустимых сегменты демонтируются, и соответствующие усы обрабатываются в токарном станке на необходимую величину. После механической обработки проводится повторный контроль рабочих зазоров. При удовлетворительном результате уплотнение считается пригодным к дальнейшей эксплуатации.

3.3 Сборка

После выполнения ремонта сегменты уплотнения устанавливаются в соответствующие пазы пакета ЦБН и фиксируются винтами. При установке сегментов обеспечивается совпадение плоскостей разъёма сегмента и соответствующей половины пакета. После установки всех сегментов уплотнений в нижнюю половину пакета укладывается ротор, после чего пакет закрывается верхней крышкой и окончательно собирается.

деталь уплотнение центробежный насос

4. Заключение

В заключении хотелось-бы отметить более чем значительное влияние состояния лабиринтных уплотнений на общие показатели ЦБН, хотя они и не являются основными составляющими нагнетателя и выполняют вспомогательную функцию по снижению нежелательного перетока газа. Ремонт лабиринтных уплотнений является одной из простых и наименее затратных операций, но позволяющий значительно повысить показатели агрегата.

Размещено на Allbest.ru