كيفية الرد على تسرب الختم الميكانيكي في مضخة الطرد المركزي

من أجل فهم تسرب مضخة الطرد المركزي، من المهم أن نفهم أولاً التشغيل الأساسي لمضخة الطرد المركزي. عندما يدخل التدفق من خلال عين المكره للمضخة وأعلى دوارات المكره، يكون السائل عند ضغط أقل وسرعة منخفضة. عندما يمر التدفق عبر الحلزون، يزداد الضغط وتزداد السرعة. ثم يخرج التدفق من خلال التفريغ، وعند هذه النقطة يكون الضغط مرتفعًا ولكن السرعة تتباطأ. يجب أن يخرج التدفق الذي يدخل إلى المضخة من المضخة. تضفي المضخة رأسًا (أو ضغطًا)، مما يعني أنها تزيد من طاقة سائل المضخة.

سوف تتسبب بعض أعطال مكونات مضخة الطرد المركزي، مثل أدوات التوصيل والمفاصل الهيدروليكية والثابتة والمحامل، في فشل النظام بأكمله، ولكن ما يقرب من تسعة وستين بالمائة من جميع أعطال المضخة تنتج عن خلل في جهاز الختم.

الحاجة إلى الأختام الميكانيكية

ختم ميكانيكيهو جهاز يستخدم للتحكم في التسرب بين عمود الدوران والسفينة المملوءة بالسائل أو الغاز. مسؤوليتها الرئيسية هي السيطرة على التسرب. جميع الأختام تتسرب - يجب أن يحدث ذلك من أجل الحفاظ على طبقة سائلة على وجه الختم الميكانيكي بالكامل. التسرب الذي يخرج من الجانب الجوي منخفض إلى حد ما؛ على سبيل المثال، يتم قياس التسرب في الهيدروكربون بمقياس المركبات العضوية المتطايرة بأجزاء/مليون.

قبل تطوير الأختام الميكانيكية، كان المهندسون عادةً يقومون بإغلاق المضخة بتعبئة ميكانيكية. التعبئة الميكانيكية، وهي مادة ليفية مشربة عادة بمواد تشحيم مثل الجرافيت، تم تقطيعها إلى أجزاء وحشوها في ما كان يسمى "صندوق الحشو". تمت بعد ذلك إضافة غدة التعبئة إلى الجانب الخلفي لتعبئة كل شيء. نظرًا لأن الحشو على اتصال مباشر بالعمود، فإنه يتطلب التشحيم، ولكنه سيظل يسلب القدرة الحصانية.

عادةً ما تسمح "حلقة الفانوس" بوضع الماء المتدفق على العبوة. سوف يتسرب هذا الماء، الضروري لتليين العمود وتبريده، إما إلى العملية أو إلى الغلاف الجوي. اعتمادًا على طلبك، قد تحتاج إلى:

• قم بتوجيه مياه الشطف بعيدًا عن العملية لتجنب التلوث.
• منع تجمع مياه التدفق على الأرض (الرش الزائد)، وهو ما يعد مصدر قلق لإدارة السلامة والصحة المهنية ومخاوف تتعلق بالتدبير المنزلي.
• قم بحماية صندوق المحمل من الماء المتدفق، والذي يمكن أن يلوث الزيت ويؤدي في النهاية إلى فشل المحمل.

كما هو الحال مع كل مضخة، ستحتاج إلى اختبار المضخة الخاصة بك لاكتشاف التكاليف السنوية التي يتطلبها تشغيلها. قد تكون مضخة التعبئة ميسورة التكلفة للتركيب والصيانة، ولكن إذا قمت بحساب عدد جالونات المياه التي تستهلكها في الدقيقة أو سنويًا، فقد تتفاجأ بالتكلفة. من المحتمل أن توفر لك مضخة الختم الميكانيكية الكثير من التكاليف السنوية.

نظرًا للهندسة العامة للختم الميكانيكي، في أي مكان توجد فيه حشية أو حلقة على شكل حرف O، تنشأ نقطة تسرب محتملة:

• حلقة دائرية ديناميكية متآكلة أو متآكلة أو متوترة (أو حشية) أثناء تحرك الختم الميكانيكي.
• الأوساخ أو التلوث بين الأختام الميكانيكية.
• عملية خارج التصميم داخل الأختام الميكانيكية.

الأنواع الخمسة لفشل جهاز الختم

إذا أظهرت مضخة الطرد المركزي تسربًا لا يمكن التحكم فيه، فيجب عليك التحقق بدقة من جميع الأسباب المحتملة لتحديد ما إذا كنت بحاجة إلى إصلاحات أو تركيب جديد.

1. الفشل التشغيلي

إهمال أفضل نقطة كفاءة: هل تقوم بتشغيل المضخة عند أفضل نقطة كفاءة (BEP) على منحنى الأداء؟ تم تصميم كل مضخة بنقطة كفاءة محددة. عند تشغيل المضخة خارج تلك المنطقة، فإنك تخلق مشاكل في التدفق تؤدي إلى فشل النظام.

رأس الشفط الإيجابي الصافي غير كافٍ (NPSH): إذا لم يكن لديك رأس شفط كافٍ لمضختك، فقد تصبح المجموعة الدوارة غير مستقرة، مما يسبب التجويف، ويؤدي إلى فشل الختم.

التشغيل برأس ميت:إذا قمت بضبط صمام التحكم على مستوى منخفض جدًا بحيث لا يمكنه خنق المضخة، فقد يؤدي ذلك إلى اختناق التدفق. يؤدي التدفق المختنق إلى إعادة التدوير داخل المضخة، مما يولد الحرارة ويعزز فشل الختم.

التشغيل الجاف والتهوية غير الصحيحة للختم: المضخة العمودية هي الأكثر عرضة للخطر نظرًا لوجود الختم الميكانيكي في الأعلى. إذا كان لديك تهوية غير مناسبة، فقد ينحصر الهواء حول الختم ولن يتمكن من إخلاء صندوق الحشو. سوف يفشل الختم الميكانيكي قريبًا إذا استمرت المضخة في العمل في هذه الحالة.

هامش بخار منخفض:هذه هي السوائل الوامضة. سوف تومض الهيدروكربونات الساخنة بمجرد تعرضها للظروف الجوية. أثناء مرور طبقة السائل عبر الختم الميكانيكي، يمكن أن تومض على الجانب الجوي وتتسبب في حدوث عطل. يحدث هذا الفشل غالبًا مع أنظمة تغذية الغلايات - الماء الساخن عند درجة حرارة 250-280 درجة فهرنهايت مع انخفاض الضغط عبر وجوه الختم.

2. الأعطال الميكانيكية

يمكن أن يساهم اختلال العمود، وعدم توازن الاقتران، وعدم توازن المكره في فشل الختم الميكانيكي. بالإضافة إلى ذلك، بعد تركيب المضخة، إذا كانت الأنابيب مثبتة بها بشكل غير صحيح، فسوف تسبب ضغطًا كبيرًا على المضخة. تحتاج أيضًا إلى تجنب القاعدة السيئة: هل القاعدة آمنة؟ هل تم حشوها بشكل صحيح؟ هل لديك قدم ناعمة؟ هل تم تثبيته بشكل صحيح؟ وأخيرًا، تحقق من المحامل. إذا أصبح تسامح المحامل ضعيفًا، فسوف تتحرك الأعمدة وتسبب اهتزازات في المضخة.

3. ختم فشل المكونات

هل لديك زوج ترايبولوجي جيد (دراسة الاحتكاك)؟ هل اخترت مجموعات المواجهة الصحيحة؟ ماذا عن جودة مادة وجه الختم؟ هل المواد الخاصة بك مناسبة لتطبيقك المحدد؟ هل قمت بتحديد الأختام الثانوية المناسبة، مثل الحشيات والحلقات الدائرية، المعدة للهجمات الكيميائية والحرارية؟ لا ينبغي أن تكون نوابضك مسدودة أو أن يتآكل منفاخك. أخيرًا، انتبه لتشوهات الوجه الناتجة عن الضغط أو الحرارة، نظرًا لأن الختم الميكانيكي تحت ضغط كبير سوف ينحني بالفعل، ويمكن أن يتسبب المظهر الجانبي المنحرف في حدوث تسرب.

4. فشل تصميم النظام

أنت بحاجة إلى ترتيب تدفق الختم المناسب، إلى جانب التبريد الكافي. الأنظمة المزدوجة لديها سوائل حاجزة. يجب أن يكون وعاء الختم المساعد في المكان الصحيح، مع الأجهزة والأنابيب الصحيحة. يجب أن تأخذ في الاعتبار طول الأنبوب المستقيم عند الشفط - فبعض أنظمة المضخات القديمة التي غالبًا ما تأتي على شكل انزلاق معبأ تشتمل على مرفق بزاوية 90 درجة عند الشفط مباشرة قبل دخول التدفق إلى عين المكره. يتسبب الكوع في حدوث تدفق مضطرب يؤدي إلى عدم الاستقرار في المجموعة الدوارة. يجب أيضًا تصميم جميع أنابيب الشفط/التفريغ والأنابيب الالتفافية بشكل صحيح، خاصة إذا تم إصلاح بعض الأنابيب في وقت ما على مر السنين.

5. كل شيء آخر

وتمثل العوامل المتنوعة الأخرى حوالي 8 بالمائة فقط من جميع حالات الفشل. على سبيل المثال، أحيانًا ما تكون الأنظمة المساعدة مطلوبة لتوفير بيئة تشغيل مقبولة للختم الميكانيكي. بالنسبة للأنظمة المزدوجة، فأنت بحاجة إلى سائل مساعد يعمل كحاجز يمنع التلوث أو سائل المعالجة من الانسكاب إلى البيئة. ومع ذلك، بالنسبة لمعظم المستخدمين، فإن معالجة إحدى الفئات الأربع الأولى ستوفر الحل الذي يحتاجون إليه.

خاتمة

تعتبر الأختام الميكانيكية عاملاً رئيسياً في موثوقية المعدات الدوارة. إنهم مسؤولون عن التسريبات وفشل النظام، لكنهم يشيرون أيضًا إلى مشاكل قد تؤدي في النهاية إلى أضرار جسيمة في المستقبل. تتأثر موثوقية الختم بشكل كبير بتصميم الختم وبيئة التشغيل.