كيفية التعامل مع تسرب مانع التسرب الميكانيكي في المضخة الطاردة المركزية

لفهم تسرب المضخات الطاردة المركزية، من المهم أولاً فهم آلية عملها الأساسية. عند دخول السائل عبر فتحة المروحة وصعوده عبر ريشها، يكون ضغطه وسرعته منخفضين. وعندما يمر عبر الغلاف الحلزوني، يرتفع الضغط والسرعة. ثم يخرج السائل من فتحة التصريف، حيث يكون الضغط مرتفعًا والسرعة منخفضة. يجب أن يخرج السائل الداخل إلى المضخة منها. تُولّد المضخة ضغطًا، مما يزيد من طاقة سائلها.

إن بعض أعطال مكونات المضخة الطاردة المركزية، مثل الوصلات الهيدروليكية والثابتة والمحامل، ستؤدي إلى فشل النظام بأكمله، ولكن ما يقرب من 69 بالمائة من جميع أعطال المضخات ناتجة عن خلل في جهاز منع التسرب.

الحاجة إلى موانع التسرب الميكانيكية

مانع تسرب ميكانيكيهو جهاز يُستخدم للتحكم في التسرب بين عمود دوار ووعاء مملوء بسائل أو غاز. وتتمثل وظيفته الرئيسية في التحكم في التسرب. جميع موانع التسرب تُسرّب، وهذا أمر ضروري للحفاظ على طبقة رقيقة من السائل على كامل سطح مانع التسرب الميكانيكي. يكون التسرب الخارج من جهة الغلاف الجوي منخفضًا نسبيًا؛ فعلى سبيل المثال، يُقاس التسرب في الهيدروكربونات بواسطة مقياس المركبات العضوية المتطايرة بوحدة جزء في المليون.

قبل تطوير موانع التسرب الميكانيكية، كان المهندسون عادةً ما يستخدمون حشوات ميكانيكية لإحكام إغلاق المضخات. تتكون هذه الحشوات من مادة ليفية مشبعة عادةً بمادة تشحيم مثل الجرافيت، تُقطع إلى أجزاء وتُحشى في ما يُسمى "صندوق الحشو". ثم تُضاف غدة حشو إلى الجهة الخلفية لإحكام إغلاق جميع الأجزاء. ولأن الحشوة تكون على اتصال مباشر بالعمود، فإنها تحتاج إلى تشحيم، ولكنها مع ذلك تُقلل من قدرة المحرك.

عادةً ما تسمح "حلقة الفانوس" بتطبيق ماء التنظيف على الحشوة. هذا الماء، الضروري لتزييت وتبريد العمود، سيتسرب إما إلى داخل العملية أو إلى الغلاف الجوي. بناءً على تطبيقك، قد تحتاج إلى:

• قم بتوجيه مياه الشطف بعيدًا عن العملية لتجنب التلوث.
• منع تجمع مياه الشطف على الأرض (الرذاذ الزائد)، وهو ما يمثل مصدر قلق من قبل إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) ومصدر قلق من ناحية النظافة.
• حماية صندوق المحمل من مياه التنظيف، والتي يمكن أن تلوث الزيت وتؤدي في النهاية إلى تلف المحمل.

كما هو الحال مع أي مضخة، ستحتاج إلى اختبار مضختك لمعرفة التكاليف السنوية لتشغيلها. قد تكون مضخة التعبئة سهلة التركيب والصيانة، ولكن إذا حسبت كمية المياه التي تستهلكها في الدقيقة أو في السنة، فقد تتفاجأ بالتكلفة. في المقابل، قد توفر لك مضخة الختم الميكانيكي الكثير من التكاليف السنوية.

بالنظر إلى الشكل الهندسي العام للختم الميكانيكي، فإن أي مكان توجد فيه حشية أو حلقة دائرية، ينشأ عنه نقطة تسرب محتملة:

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

أنواع أعطال أجهزة منع التسرب الخمسة

إذا أظهرت المضخة الطاردة المركزية تسربًا غير متحكم فيه، فيجب عليك فحص جميع الأسباب المحتملة بدقة لتحديد ما إذا كنت بحاجة إلى إصلاحات أو تركيب جديد.

1. الإخفاقات التشغيلية

إهمال نقطة الكفاءة المثلى: هل تُشغّل المضخة عند نقطة الكفاءة المثلى (BEP) على منحنى الأداء؟ صُممت كل مضخة بنقطة كفاءة محددة. عند تشغيل المضخة خارج هذه النقطة، تُسبب مشاكل في التدفق تؤدي إلى تعطل النظام.

عدم كفاية صافي ضغط الشفط الإيجابي (NPSH): إذا لم يكن لديك ضغط شفط كافٍ لمضختك، فقد يصبح التجميع الدوار غير مستقر، ويسبب التكهف، ويؤدي إلى فشل في مانع التسرب.

التشغيل بدون رأس:إذا قمت بضبط صمام التحكم على مستوى منخفض جدًا للتحكم في تدفق المضخة، فقد يؤدي ذلك إلى اختناق التدفق. ويتسبب اختناق التدفق في إعادة تدوير السائل داخل المضخة، مما يولد حرارة ويؤدي إلى تلف مانع التسرب.

التشغيل الجاف وسوء تهوية مانع التسرب: تُعد المضخة العمودية الأكثر عرضةً لهذه المشكلة نظرًا لوجود مانع التسرب الميكانيكي في الأعلى. في حال عدم وجود تهوية مناسبة، قد ينحصر الهواء حول مانع التسرب، مما يمنع خروجه من صندوق الحشو. سيتعطل مانع التسرب الميكانيكي سريعًا إذا استمرت المضخة في العمل بهذه الحالة.

هامش بخار منخفض:هذه سوائل قابلة للاشتعال؛ إذ تشتعل الهيدروكربونات الساخنة بمجرد تعرضها للظروف الجوية. وعندما يمر غشاء السائل عبر مانع التسرب الميكانيكي، قد يشتعل من جهة الغلاف الجوي ويتسبب في عطل. ويحدث هذا العطل غالبًا في أنظمة تغذية الغلايات، حيث يشتعل الماء الساخن بدرجة حرارة تتراوح بين 250 و280 درجة فهرنهايت نتيجة انخفاض الضغط عبر أسطح مانع التسرب.

2. الأعطال الميكانيكية

قد يُساهم عدم محاذاة العمود، وعدم توازن الوصلات، وعدم توازن المروحة في تلف مانع التسرب الميكانيكي. إضافةً إلى ذلك، بعد تركيب المضخة، إذا كانت الأنابيب المثبتة عليها غير محاذية، فسيؤدي ذلك إلى زيادة الضغط عليها. كما يجب التأكد من سلامة القاعدة: هل هي مثبتة بإحكام؟ هل تم حشوها بمادة مانعة للتسرب بشكل صحيح؟ هل القاعدة غير ثابتة؟ هل تم تثبيتها بالمسامير بشكل صحيح؟ وأخيرًا، افحص المحامل. إذا تآكلت المحامل، فسيتحرك العمود مُسببًا اهتزازات في المضخة.

3. أعطال مكونات مانع التسرب

هل لديك زوج تريبيولوجي (دراسة الاحتكاك) جيد؟ هل اخترت تركيبات الأسطح المناسبة؟ ماذا عن جودة مادة سطح مانع التسرب؟ هل موادك مناسبة لتطبيقك المحدد؟ هل اخترت موانع التسرب الثانوية المناسبة، مثل الحشيات والحلقات الدائرية، المُجهزة لمقاومة التآكل الكيميائي والحراري؟ يجب ألا تكون النوابض مسدودة أو المنفاخ متآكلًا. أخيرًا، انتبه لأي تشوهات في السطح ناتجة عن الضغط أو الحرارة، لأن مانع التسرب الميكانيكي تحت ضغط عالٍ سينحني، وقد يتسبب هذا الانحناء في حدوث تسرب.

4. إخفاقات تصميم النظام

أنت بحاجة إلى نظام تنظيف مناسب لمانع التسرب، بالإضافة إلى تبريد كافٍ. تحتوي الأنظمة المزدوجة على سوائل عازلة؛ لذا يجب وضع وعاء مانع التسرب الإضافي في الموقع الصحيح، مع توفير الأجهزة والأنابيب المناسبة. يجب مراعاة طول الأنبوب المستقيم عند مدخل السحب - فبعض أنظمة المضخات القديمة، التي كانت تُباع غالبًا كوحدة متكاملة، تتضمن كوعًا بزاوية 90 درجة عند مدخل السحب مباشرةً قبل دخول التدفق إلى عين المروحة. يتسبب هذا الكوع في تدفق مضطرب يُحدث عدم استقرار في مجموعة الدوران. يجب أيضًا تصميم جميع أنابيب السحب/التفريغ والتحويل بشكل صحيح، خاصةً إذا تم إصلاح بعض الأنابيب في وقت ما على مر السنين.

5. كل شيء آخر

لا تمثل العوامل الأخرى المتنوعة سوى 8% تقريبًا من إجمالي الأعطال. على سبيل المثال، قد تكون الأنظمة المساعدة ضرورية لتوفير بيئة تشغيل مناسبة للمانع الميكانيكي. أما بالنسبة للأنظمة المزدوجة، فيلزم وجود سائل مساعد يعمل كحاجز يمنع التلوث أو تسرب سائل العملية إلى البيئة. مع ذلك، بالنسبة لمعظم المستخدمين، فإن معالجة إحدى الفئات الأربع الأولى كافية لحل المشكلة.

خاتمة

تُعدّ موانع التسرب الميكانيكية عاملاً رئيسياً في موثوقية المعدات الدوارة. فهي مسؤولة عن التسريبات والأعطال في النظام، كما أنها تُشير إلى مشاكل قد تُسبب أضراراً جسيمة لاحقاً. وتتأثر موثوقية مانع التسرب بشكل كبير بتصميمه وبيئة التشغيل.