如何比较泵填料的性能?

压缩填料并非生来平等。各种各样的压缩包装材料和结构是可用的,许多不同的包装产品可能适用于特定的应用。此外,外观完全相同的填料可能由于其组成的变化而具有截然不同的性能特征。

泄漏

压缩填料通常需要一些泄漏,以在运行过程中提供润滑和冷却。泄漏量决定了填料是过热而失效,还是冷却而正常工作。填料泵可接受泄漏的定义因工厂的不同、机械的不同和应用的不同而有很大的不同。这通常是根据安装和调整填料的工厂人员的实际经验。一个机械师认为泄漏量低的东西,另一个机械师可能认为泄漏量过大。压缩填料的安装和拆解必须小心完成,以确保适当的性能。

包装性能

用户的经验也是泵填料成功或失败的关键因素。由于设备条件和操作参数变化很大,会极大地影响包装性能,因此用户的实际经验会发挥作用。诸如轴转速、流体温度、轴表面粗糙度、与填料箱孔的同心度、溢出和间隙等因素都会影响填料的正确密封能力。由于这些变量超出了包装制造商的控制,量化和比较包装的性能参数可能是困难的。

当为泵(或其他旋转设备)选择压缩填料时,用户最可能的信息来源是制造商的宣传册或数据表,其中规定了最高温度、压力和速度参数,以及填料的化学不相容性。有些数值,如温度,是基于包装所用材料的特性。其他数值,如轴转速能力,则由每个制造商通过内部测试确定,或根据类似的、更成熟的产品进行简单估计。产品文献中通常没有提供用于确定这些限制的参数和方法。这是因为,从历史上看,整个行业都没有使用标准的功能测试来确定泵填料的性能极限。

泵填料测试方法开发

欧洲密封协会(ESA)和流体密封协会(FSA)的压缩填料部门最近发布了一份联合编写的文件,“用于旋转应用的填料测试程序规范”,以帮助解决这一问题。来自10家成员公司的15名代表参加了这个项目,目标是创建一个标准的测试程序,任何制造商都可以使用它来提供测试数据,以比较泵填料的性能。

该程序定义了使用的测试设备、标准测试参数和程序,以及报告标准。标准化测试夹具和使用特定的程序可以确保所有产品在相同的条件下进行测试,从而可以比较测试结果。该过程没有指定性能标准,但它定义了最终用户在评估产品时可以应用的泄漏等级。在ESA/FSA工作组起草测试程序后,在最终获得批准和发布之前,成员公司和独立实验室(法国CETIM)进行了广泛的验证测试。

包装测试组件
图1所示。包装测试组件


试验装置

测试程序集如图1所示。这是一个模拟泵填料箱,具有标准螺栓填料压盖结构。轴的长度为40 ~ 65毫米,标称包装截面为9.5毫米(3/8英寸)至12.7毫米(1/2英寸)。受压流体被输送到套管中,套管由被测填料组密封。轴由驱动电机驱动,就像在泵上一样。

在运行过程中测量压盖温度,并分别收集沿轴和填料箱孔的泄漏。该程序明确规定了轴与填料箱的同心度、表面光洁度和硬度(特别是套筒)和施工材料。


测试示意图
图2。测试示意图

总体测试示意图如图2所示。该装置为测试装置提供恒定压力的测试流体,并调节装置内的流体温度,而不受泄漏率的影响。测试系统相当简单,构建起来也相对便宜。

测试程序

在进行任何测试之前,程序要求:

  • 每个填料环的截面(宽度)的测量
  • 填料箱内孔和轴的直径及其各自的表面粗糙度
  • 安装前每一套包装的重量(在测试完成时将再次检查)

每次测试都使用四环填料,以避免因填料配置的差异而产生任何变化。标准安装程序确保环一次安装一个,夯实以消除安装环之间的空间和适当交错的接头。然后安装填料压盖,稍微拧紧,开始测试。

标准试验条件为:

  • 测试流体是水。
  • 轴的速度在8到9米每秒之间(1574到1771英尺每分钟)。
  • 压力为6巴(87 psi)。
  • 测试流体温度为20℃(68 F)。

该程序允许其他测试条件,但这些条件不被认为是标准的,据报道将单独进行。

磨合的过程

该程序的一个关键组成部分是明确定义的闯入程序。压缩包装最关键的时期是操作的头一两个小时。在此期间,填料沉淀或“沉淀”,温度和泄漏可以波动,直到达到可接受的泄漏率和摩擦热产生之间的平衡。该程序允许填料最初(在标准测试条件下)以每分钟15至30毫升的自由速率泄漏。然后在第一个小时内逐步调整填料,直到达到所需泄漏等级和操作温度的稳定状态。记录填料的调整次数和总压缩量。

测试程序的最后阶段

在这个磨合期结束时,测量功耗、温度和泄漏量,并开始测试。测试总持续时间为连续运行100小时,每24小时至少进行两次测量。最多允许进行三次压盖调整,每次调整前和每次调整后30分钟记录温度和泄漏情况。该程序规定每种包装类型至少必须完成两次测试,以确保结果的一致性。

典型测试结果
图3。典型测试结果

图3显示了典型结果的图表。在100小时的测试结束时,拆除填料组,并记录重量、压缩和组的整体状况的最终测量。测试设备的状况,如轴磨损,也被记录下来。该过程提供了一种报告结果的格式,可以更容易地比较不同测试的结果。

结论

通过这个由全球众多压缩填料制造商合作开发的标准化程序,建立了一种比较泵填料性能的方法。该文件对公众开放,可以在欧空局网站“包装”下找到。www.europeansealing.com/publications.html

有关此主题的更多信息,请阅读新出版的压缩包装技术手册。

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