Отказ на механичното уплътнение: причини, симптоми и превенция

Ключови изводи

• Механичните уплътнения рядко „умират от старост“. Повечето се повреждат рано поради проблем при експлоатация или монтаж: работа на сухо, работа далеч от точката на най-добра ефективност на помпата, несъосие или неправилен еластомер за средата.
• Повреденото уплътнение е доказателство. Повърхности с термични напуквания, счупени ръбове, набъбнали еластомери и запълнени пружини сочат към различни основни причини. Инспектирайте, преди да го изхвърлите.
• Бавно капене с нарастваща тенденция означава, че повърхностите се влошават постепенно. Внезапно пръскане обикновено означава напукана повърхност или разрушен еластомер и изисква незабавно внимание.
• Превенцията е в четири дисциплини: правилен избор на уплътнение, подходящ план за промиване, чист и внимателен монтаж и мониторинг на състоянието на машината около уплътнението.
• Записвайте всяка повреда на уплътнение като кодиран инцидент на престой и проследявайте MTBF за всеки актив, за да може хроничният нарушител да получи инженерно решение, а не идентично подменяне на уплътнението всеки тримесечие.

Течещо механично уплътнение е една от най-честите повреди при центробежни помпи и въртящо се оборудване и една от най-често неправилно диагностицираните. Този наръчник е за поддържащи техници, ръководители на поддръжка и заводски инженери, които искат да спрат да сменят уплътненията по навик и да започнат да отстраняват причините за техните повреди.

Как работи механичното уплътнение

Механичното уплътнение затваря пролуката, където въртящ се вал преминава през корпуса на помпата. Две полирани плоски повърхности, едната въртяща се с вала и другата неподвижна в фланеца, се плъзгат една срещу друга, разделени от тънък филм от течност с дебелина само няколко микрона. Този филм смазва и охлажда повърхностите. Вторичните уплътнения (О-пръстени или други еластомери) запечатват статичните пролуки, а пружини или мехчета държат повърхностите притиснати една към друга при износване и движение на компонентите.

Всичко, което следва, се свежда до една идея: всичко, което нарушава течностния филм, поврежда повърхностите или разгражда еластомерите, ще накара уплътнението да тече.

Доминиращи причини за повреда на механичното уплътнение

Приблизително в реда на честота, с която се появяват в разследванията на повреди:

1. Работа на сухо. Ако повърхностите загубят своя течен филм, триенето генерира топлина за секунди. Типични тригери: помпа с блокиран напор или недостиг, затворен смукателен вентил, парова блокировка, празен резервоар или линия за промиване на уплътнението, която никога не е била въведена в експлоатация след поддръжка.
2. Работа далеч от точката на най-добра ефективност (BEP). Работа на помпата твърде вляво или вдясно от BEP създава небалансирани радиални натоварвания, които деформират вала. Повърхностите на уплътнението „люлеят“, отварят и затварят и еластомерите се травмират. Това е класическата причина за помпи, които износват и уплътнения, и лагери.
3. Несъосие. Несъосие вал–двигател в съединението налага циклично натоварване през вала, което повърхностите на уплътнението преживяват при всяко завъртане.
4. Напрежение в тръбопровода. Всмукателни или напорни тръбопроводи, издърпани на място с механични скоби и болтово усилие, деформират корпуса, което деформира и неподвижната повърхност и измества вала.
5. Неподходящо уплътнение или еластомер за течността или температурата. Химическа атака набъбва и омекотява еластомерите; температура над допустимата граница втвърдява и напуква тях. Химикалите за почистване на място също имат значение, не само технологичният флуид.
6. Замърсявания и абразиви. Твърди частици в запечатаната течност шлайфат между повърхностите (тричленно абразивно действие), образуват следи от надраскване и се уплътняват в пружините, така че те вече не могат да следват движението на повърхностите.
7. Неправилен монтаж. Неправилна монтажна дистанция, надраскан О-пръстен, отпечатъци или песъчинки по полираните повърхности или неправилен лубрикант върху еластомера могат да съсипят уплътнение за часове или дни.
8. Вибрации от лагери или съединения. Неравен лагер или износено съединение предава вибрации директно върху повърхностите, чупейки ръбове и износвайки втулки. Ако уплътнения и лагери се повредят заедно, проверете нашето ръководство за режимите на повреда и симптомите при лагери, защото обикновено лагерът се е повредил първи.

Четене на доказателствата: какво ви казва повреденото уплътнение

Отнасяйте се към всяко повредено уплътнение като към свидетел. Преди да поръчате подмяна, инспектирайте повърхностите, еластомерите и пружините при добро осветление. Моделът на износване обикновено назовава виновника.

Симптоми при експлоатация: капене, пръскане и тенденция

Бавно и стабилно капене, което нараства за дни или седмици, означава, че повърхностите или еластомерите се разграждат постепенно: износване, лека абразия или бавно химическо въздействие. Планирайте интервенция. Внезапно пръскане или изхвърляне означава напукана повърхност или изтласкан еластомер; спрете помпата преди да загубите продукта, лагерите или да настъпи по-голяма повреда.

Други признаци, които си струва да регистрирате: появата на технологична течност в дренаж на охладител или уплътнителна камера, където не трябва да бъде, спад или покачване на нивото в резервоар на двойно уплътнение и скорост на изтичане, която има възходяща тенденция при стабилни процесни условия. Тенденцията има повече значение от еднократното измерване.

Безопасността на първо място: преди да отворите уплътнителна камера, да свалите предпазителя на съединението или да разчупите линия за промивка, приложете заключване/маркиране (lockout/tagout) и удостоверете, че оборудването е изолирано. Системите за уплътнение съдържат акумулирана енергия: течност под налягане и евентуално гореща, компресирани пружини и задвижване, което може да бъде стартирано дистанционно. Никога не заобикаляйте защитни капаци или интерлоки, за да наблюдавате изпускане от уплътнението при работа.

Превенция: подбор, планове за промиване, монтаж, мониторинг

Избирайте според реалното натоварване. Изборът на уплътнение и еластомер трябва да отговаря на действителната течност, температура, налягане, съдържание на твърди частици и работен цикъл, включително химикалите за почистване и аварийни ситуации, а не на данните от табелката отпреди двадесет години.

Използвайте правилния план за промиване. Просто казано, планът за промиване определя как повърхностите на уплътнението се поддържат хладни, смазани и чисти. Чести подходи: рециркулация на малък поток от напорната страна обратно в камерата на уплътнението; инжектиране на чиста съвместима течност от външен източник, когато процесната течност е мръсна; и подпресурени двойни уплътнения с бариерна течност за опасни услуги. Ако уплътнението продължава да се поврежда при помпа за шлам с обикновена рециркулация, проблемът е в плана за промиване.

Налагайте дисциплина при монтаж. Чисти ръце, чисти повърхности, правилна монтажна дистанция според чертежа, съвместим лубрикант върху еластомерите, равномерно затягане на фланеца и финална проверка на подравняването. Картриджните уплътнения премахват голяма част от риска при измерване и си струват при проблемни помпи.

Мониторирайте машината около уплътнението. Вибрации, температура на лагерите и тенденции в нивото на резервоара за уплътнение ви дават седмици предупреждение, че състоянието на повърхностите се влошава. Това е класически случай за поддръжка, базирана на състоянието. И тъй като борещата се помпа често проявява хидравлични симптоми преди уплътнението да се повреди, има смисъл да знаете и симптомите на хидравлични повреди при помпи.

Измервайте: всяка повреда на уплътнение получава код на причината

Заводите, които избягват повтарящи се повреди на уплътнения, правят едно и също нещо: третират всяка повреда като данни. Запишете всеки случай като инцидент на престой с код на причината (работа на сухо, абразиви, монтаж, неправилен еластомер, несъосие) и проследявайте MTBF и MTTR за всеки актив. Помпа, която сменя уплътнение на всеки три месеца, не е проблем на поддръжката, а инженерен проблем в дрехите на поддръжката.

Извършете структурирана анализ на първопричините за всяко повредено уплътнение вместо повторни заместители и преглеждайте парето анализа на кодовете за причина всеки месец. Повредите на уплътненията също трябва да влизат във вашите показатели за наличност: всяка непланирана смяна на уплътнение е загубено производствено време, което трябва да се отчита в OEE проследяването, така че хроничните нарушители да получат инженерно внимание на равни начала с всичко останало, което краде капацитет.

Хванете спиранията преди уплътнението да ви каже

Повечето условия, които убиват уплътненията — работа на затворен напор (deadheading), недостиг на всмукване, кавитация и повтарящи се кратки спирания — са видими в линията много преди уплътнението да се повреди, ако някой ги записва. Fabrico е OEE, проверено с компютърно зрение, плюс изпълнение на поддръжката с обратна връзка: камери улавят спирания и микроспирания, които ръчните записи и сензорите пропускат, а нарядите за поддръжка затварят цикъла от откриване до поправка. Ако искате повредите на уплътненията да се появяват като кодирани, преброими събития вместо като анекдоти, заявете демонстрация на Fabrico.

Често задавани въпроси

Коя е най-честата причина за повреда на механично уплътнение?

Работата на сухо и експлоатацията далеч от точката на най-добра ефективност (BEP) са голяма част от преждевременните повреди. Истинското износване до край на повърхностите е най-редката находка при разследванията; повечето уплътнения са „убити“ от условия на работа, монтажни грешки или неправилни материали за средата.

Колко дълго трябва да издържи механично уплътнение?

Правилно подбрано и правилно монтирано уплътнение на помпа, експлоатирана близо до BEP с работещ план за промиване, трябва да работи години. Ако конкретна помпа има нужда от ново уплътнение на всеки няколко месеца, спрете с подмяната и започнете разследване: нещо в системата, а не уплътнението, е първопричината.

Може ли да се използва механично уплътнение повторно след като тече?

Обикновено не. Полирани повърхности, които са работили повредени, няма да запечатат надеждно, а използваните еластомери развиват остатъчна деформация. Картриджните уплътнения често могат да бъдат ремонтирани от производителя с нови повърхности и еластомери, което е различно от преинсталиране на вече изпуснало уплътнение без ремонт.

Защо уплътнението на моята помпа тече на прекъсвания?

Периодичното изтичане обикновено проследява периодично условие: температурни цикли, колебания на налягането, работа, която се движи по кривата на помпата, или дефлекция на вала при определени потоци. Корелирайте изтичането с процесните условия, преди да обвинявате само уплътнението.

Колко бързо работа на сухо унищожава механично уплътнение?

Увреждането започва в рамките на секунди и много уплътнения се съсипват за няколко минути, защото триенето върху немазани повърхности няма къде да отведе топлината. Затова защитата срещу ниско ниво и работа на сухо е по-евтина от всяко подобрение на уплътнението.