كيفية الاستجابة لتسرب الختم الميكانيكي في مضخة طرد مركزي

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

بعض حالات فشل مكونات مضخة الطرد المركزي ، مثل الوصلات ، والوصلات الهيدروليكية ، والموصلات الثابتة ، والمحامل ، ستؤدي إلى فشل النظام بأكمله ، ولكن ما يقرب من تسعة وستين بالمائة من جميع حالات فشل المضخة ناتجة عن خلل في جهاز الختم.

الحاجة إلى الأختام الميكانيكية

الختم الميكانيكي هو جهاز يستخدم للتحكم في التسرب بين عمود الدوران ووعاء مملوء بالسائل أو الغاز.مسؤوليتها الرئيسية هي السيطرة على التسرب.جميع الأختام تتسرب - يجب عليهم ذلك من أجل الحفاظ على فيلم سائل فوق وجه مانع التسرب الميكانيكي بالكامل.التسرب الذي يخرج من الغلاف الجوي منخفض إلى حد ما ؛يتم قياس التسرب في الهيدروكربون ، على سبيل المثال ، بواسطة عداد المركبات العضوية المتطايرة في أجزاء / مليون.

قبل تطوير موانع التسرب الميكانيكية ، قام المهندسون عادةً بإغلاق المضخة باستخدام عبوات ميكانيكية.التعبئة الميكانيكية ، وهي مادة ليفية مشربة عادة بمواد تشحيم مثل الجرافيت ، تم تقطيعها إلى أقسام وحشوها فيما يسمى "صندوق حشو".ثم تمت إضافة غدة تعبئة إلى

المؤخر من أجل حزم كل شيء.نظرًا لأن العبوة على اتصال مباشر مع العمود ، فإنها تتطلب تزييتًا ، ولكنها ستظل تسرق القدرة الحصانية.
عادةً ما تسمح "حلقة الفانوس" بتدفق الماء المتدفق على العبوة.سوف يتسرب هذا الماء ، الضروري لتزييت العمود وتبريده ، إما في العملية أو إلى الغلاف الجوي.بناءً على طلبك ، قد تحتاج إلى:
· قم بتوجيه مياه الدفق بعيدًا عن العملية لتجنب التلوث.
· منع المياه المتدفقة من التجمع على الأرض (الرش الزائد) ، والذي يعد من دواعي قلق إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) واهتمام التدبير المنزلي.
· حماية صندوق المحمل من الماء المتدفق ، والذي يمكن أن يلوث الزيت ويؤدي في النهاية إلى فشل المحمل.
كما هو الحال مع كل مضخة ، سترغب في اختبار مضختك لاكتشاف التكاليف السنوية التي تتطلبها للتشغيل.قد تكون مضخة التعبئة ميسورة التكلفة للتركيب والصيانة ، ولكن إذا قمت بحساب عدد جالونات المياه التي تستهلكها في الدقيقة أو في السنة ، فقد تفاجأ بالتكلفة.يمكن أن توفر لك مضخة الختم الميكانيكية الكثير من التكاليف السنوية.
بالنظر إلى الهندسة العامة للسداد الميكانيكي ، في أي مكان توجد به حشية أو حلقة دائرية ، هناك نقطة تسرب محتملة:
· حلقة دائرية ديناميكية متآكلة أو بالية أو مقلوبة (أو حشية) أثناء تحرك مانع التسرب الميكانيكي.
· الأوساخ أو التلوث بين السدادات الميكانيكية.
· عملية خارج التصميم داخل موانع التسرب الميكانيكية.

خمسة أنواع من حالات فشل جهاز الختم

إذا أظهرت مضخة الطرد المركزي تسربًا غير متحكم فيه ، فيجب عليك فحص جميع الأسباب المحتملة بدقة لتحديد ما إذا كنت بحاجة إلى إصلاحات أو تثبيت جديد.

1. الفشل التشغيلي

إهمال أفضل نقطة كفاءة: هل تقوم بتشغيل المضخة في أفضل نقطة كفاءة (BEP) على منحنى أداء؟تم تصميم كل مضخة مع

نقطة كفاءة محددة.عندما تقوم بتشغيل المضخة خارج تلك المنطقة ، فإنك تخلق مشاكل في التدفق تؤدي إلى فشل النظام.
رأس الشفط الإيجابي الصافي غير الكافي (NPSH): إذا لم يكن لديك رأس شفط كافٍ لمضختك ، فقد تصبح المجموعة الدوارة غير مستقرة ، وتسبب التجويف ، وتؤدي إلى فشل الختم.
التشغيل برأس مسدود: إذا قمت بضبط صمام التحكم على مستوى منخفض جدًا لاختناق المضخة ، فيمكنك خنق التدفق.يتسبب التدفق المختنق في إعادة الدوران داخل المضخة ، مما يولد الحرارة ويعزز فشل الختم.
التشغيل الجاف والتنفيس غير المناسب للسداد: المضخة العمودية هي الأكثر حساسية منذ وضع الختم الميكانيكي في الأعلى.إذا كان لديك تنفيس غير لائق ، فقد يعلق الهواء حول مانع التسرب ولن يكون قادرًا على إخلاء صندوق التعبئة.سوف يفشل الختم الميكانيكي قريبًا إذا استمرت المضخة في العمل في هذه الحالة.
هامش بخار منخفض: هذه سوائل وامضة ؛سوف تومض الهيدروكربونات الساخنة بمجرد تعرضها للظروف الجوية.عندما يمر فيلم السوائل عبر الختم الميكانيكي ، يمكن أن يومض في الجانب الجوي ويسبب عطلًا.يحدث هذا الفشل غالبًا مع أنظمة تغذية الغلايات - وميض الماء الساخن عند 250-280 درجة فهرنهايت مع انخفاض الضغط عبر أوجه الختم.

2. أعطال ميكانيكية

يمكن أن يؤدي اختلال محاذاة العمود ، وعدم توازن اقتران ، وعدم توازن دولاب الدفع ، إلى حدوث أعطال ميكانيكية لمانع التسرب.بالإضافة إلى ذلك ، بعد تثبيت المضخة ، إذا كان لديك مواسير غير محاذية مثبتة بها ، فسوف تنقل الكثير من الضغط على المضخة.تحتاج أيضًا إلى تجنب القاعدة السيئة: هل القاعدة آمنة؟هل يتم حشوها بشكل صحيح؟هل لديك قدم ناعمة؟هل تم تثبيته بشكل صحيح؟وأخيرًا ، تحقق من المحامل.إذا كان تحمل المحامل ضعيفًا ، فسوف تتحرك الأعمدة وتسبب اهتزازات في المضخة.

3. فشل مكون الختم

هل لديك زوج ترايبولوجي (دراسة الاحتكاك) جيد؟هل اخترت مجموعات الوجه الصحيحة؟ماذا عن جودة مواد وجه الختم؟هل موادك مناسبة لتطبيقك المحدد؟هل قمت باختيار الأختام الثانوية المناسبة ، مثل الجوانات والحلقات ، المعدة للهجمات الكيميائية والحرارية؟يجب عدم انسداد الينابيع أو تآكل المنفاخ.أخيرًا ، احترس من تشوهات الوجه الناتجة عن الضغط أو الحرارة ، لأن السداد الميكانيكي تحت ضغط كبير سينحني بالفعل ، ويمكن أن يتسبب المظهر الجانبي المنحرف في حدوث تسرب.

4. فشل تصميم النظام

أنت بحاجة إلى ترتيب تدفق مناسب للختم ، إلى جانب التبريد الكافي.تحتوي الأنظمة المزدوجة على سوائل حاجزة ؛يجب أن يكون وعاء الختم الإضافي في المكان الصحيح ، مع الأدوات والأنابيب الصحيحة.يجب أن تأخذ طول الأنبوب المستقيم عند الشفط في الاعتبار - بعض أنظمة المضخات القديمة التي غالبًا ما تأتي على شكل انزلاق معبأ تتضمن كوعًا بزاوية 90 درجة عند الشفط قبل أن يدخل التدفق إلى عين المكره.يتسبب الكوع في تدفق مضطرب يؤدي إلى عدم الاستقرار في التجميع الدوار.يجب تصميم جميع أنابيب الامتصاص / التفريغ والتجاوز بشكل صحيح أيضًا ، خاصةً إذا تم إصلاح بعض الأنابيب في مرحلة ما على مر السنين.

5. كل شيء آخر

تمثل العوامل المتنوعة الأخرى حوالي 8 بالمائة فقط من جميع حالات الفشل.على سبيل المثال ، في بعض الأحيان تكون الأنظمة المساعدة مطلوبة لتوفير بيئة تشغيل مقبولة لمانع تسرب ميكانيكي.للإشارة إلى الأنظمة المزدوجة ، تحتاج إلى سائل إضافي ليكون بمثابة حاجز يمنع التلوث أو معالجة السوائل من الانسكاب في البيئة.ومع ذلك ، بالنسبة لمعظم المستخدمين ، فإن معالجة إحدى الفئات الأربع الأولى ستحمل الحل الذي يحتاجون إليه.

خاتمة

تعتبر الأختام الميكانيكية عاملاً رئيسياً في موثوقية المعدات الدوارة.إنهم مسؤولون عن التسريبات وأعطال النظام ، لكنهم يشيرون أيضًا إلى المشكلات التي قد تتسبب في النهاية في حدوث أضرار جسيمة على الطريق.تتأثر موثوقية الختم بشكل كبير بتصميم الختم وبيئة التشغيل.
بقلم فرانك روتيللو ، مهندس ميكانيكي لشركة Cummins-Wagner Co.، Inc.