7 undirrót leka í vélrænum þéttingum miðflóttaaflsdæla

Af hverju leki í vélrænum innsiglum skiptir máli

Áreiðanleg rekstur iðnaðarvökvavinnslukerfa er mjög háður heilleika vélrænna þéttisins í miðflóttaaflsdælunni. Þegar þessi þétti bila ná afleiðingarnar lengra en bara vökvatap, þar á meðal umhverfisáhættu, ófyrirséðan niðurtíma og alvarlega öryggisáhættu. Rannsóknir á áreiðanleika í iðnaði benda stöðugt til þess að...bilun í vélrænum þéttingumeru orsök um það bil 69% allra bilana í miðflótta dælum, sem gerir heilleika þétta að aðaláherslupunkti við bestun meðalbilunartíma (MTBF). Að skilja rót vandans við leka í vélrænum þéttum er afar mikilvægt fyrir viðhaldsverkfræðinga og áreiðanleikasérfræðinga sem stefna að því að hámarka líftíma eigna og lágmarka rekstrarkostnað.

Að takast á við þessar undirrót þarf grundvallarskilning á því hvernigvirkni vélrænna innsigla miðflótta dæluvið breytilegar aðstæður. Þéttiefnið er ekki kyrrstæð hindrun heldur mjög hannað, breytilegt vökvakerfi sem byggir á nákvæmum vélrænum kröftum, vökvaaflfræði og varmafræði.

Hvað telst leki í vélrænum þétti

Til að greina vandamál nákvæmlega verður fyrst að skilja hvað felst í leka í vélrænum þétti í miðflótta dælu. Vélrænn þétti virkar með því að viðhalda örsmáu vökvafilmu milli snúningsflatar og kyrrstæðrar flatar. Þessi vökvafilma, sem er yfirleitt á bilinu 0,00005 til 0,00015 tommur (1,27 til 3,81 míkrómetrar) að þykkt, veitir nauðsynlega smurningu og kælingu. Þegar vökvinn ferðast yfir þéttifletina frá háþrýstingshliðinni yfir á lágþrýstingshliðina í andrúmsloftinu, gengst hann undir þrýstingsfall og oft fasabreytingu, gufar upp áður en hann fer út.

Vegna þessa stöðuga vökvaflæðis leka tæknilega séð allar vélrænar þéttingar; Hins vegar, í rétt virkri þéttingu, er þessi „leki“ yfirleitt ósýnilegur gufa. Sýnilegur vökvaleki á sér stað þegar þykkt vökvafilmunnar fer yfir hönnunarbreytur, sem gerir vökva kleift að fara í gegn án þess að gufa upp, eða þegar þéttiflötirnir eru líkamlega skemmdir, sem myndar stórkostlega lekaleið. Umskipti frá gufuútblæstri yfir í sýnilega vökvadropamyndun marka mörkin á milli eðlilegrar notkunar og vaxandi vandamála með þéttingu.

Ásættanlegur leki vs. bilunareinkenni

Að greina á milli ásættanlegrar leka í rekstri og raunverulegra bilunareinkenna er mikilvæg greiningarhæfni. Ásættanlegur lekahraði er mjög breytilegur eftir hönnun þéttisins, yfirborðsefni, þvermál ássins, snúningshraða og eðlisþyngd og gufuþrýstingi dæluvökvans. Fyrir margar léttar kolvetnisnotkunir og notkun við háan hita í vatni er búist við engum sýnilegum leka þar sem vökvinn breytist í gufu. Aftur á móti, fyrir þyngri smurolíur, gæti ásættanlegur lekahraði verið magngreindur sem 2 til 60 dropar á mínútu.

Þegar leki fer yfir þessar grunnvæntingar, eða þegar eðli lekans breytist skyndilega, bendir það til rofs á þéttiflötum eða aukaþéttiþáttum. Taflan hér að neðan sýnir muninn á eðlilegri vökvaaflfræði og endanlegum bilunareinkennum.

Orsakir uppsetningar og stillingar

Jafnvel öflugasta vélræna þétti miðflótta dælu mun bila fyrir tímann ef uppsetning er óviðeigandi eða vélræn stilling er ekki fullnægjandi. Skiptið frá kyrrstöðu í virka notkun krefst þess að farið sé stranglega eftir rúmfræðilegum vikmörkum. Þegar farið er yfir þessi vikmörk geta þéttiflötirnir ekki viðhaldið þeirri samsíða stillingu sem nauðsynleg er fyrir stöðuga vökvafilmu, sem leiðir til staðbundinnar snertingar, hraðari slits og hraðs leka.

Dæluframleiðendur ogframleiðendur þéttiefnaTilgreina nákvæmar kröfur um stærð sem þarf að staðfesta fyrir og meðan á uppsetningu stendur. Að vanrækja þessar rúmfræðilegu forsendur er ein helsta orsök ungbarnadauða í vélrænum þéttingum, sem oft leiðir til stórfellds leka innan fyrstu 48 klukkustunda notkunar.

Röng uppsetning á innsigli

Röng uppsetning á þéttiefni felur í sér fjölbreytt úrval af verklagsvillum sem gerðar eru við samsetningu dælunnar. Einn mikilvægasti þátturinn er vinnulengd þéttiefnisins. Ef þéttiefnið er rangt sett á ásinn, þágormar eða belgirmun ekki veita réttan lokunarkraft. Frávik upp á aðeins +/- 0,015 tommur (0,38 mm) frá tilgreindri vinnulengd getur leitt til annað hvort ófullnægjandi yfirborðsþrýstings, sem gerir vökvafilmunni kleift að blása upp yfirborðin, eða of mikils þrýstings, sem eyðileggur vökvafilmuna og veldur mikilli hitamyndun.

Þar að auki hefur óviðeigandi meðhöndlun á þéttihlutum oft áhrif á heilleika dælunnar áður en hún er jafnvel ræst. Að snerta yfirlappaða þéttiflötina með berum höndum flytur olíur og agnir og raskar þeirri örsmáu flatneskju sem þarf til þéttingar. Ef skrúfurnar á drifkraganum ekki eru hertar jafnt getur það valdið því að snúningsbúnaðurinn fari úr réttri hæð, en ef auka O-hringir eru klemmdir eða rúllaðir við innsetningu yfir axlir ássins skapast strax lekaleiðir meðfram erminni.

Misröðun, pípuálag og mjúkur fótur

Vélræn stilling nær út fyrir innri íhluti dælunnar og nær til alls dælunnar og drifrásar mótorsins. Misræmi milli dælu- og mótorásanna veldur miklum radíal- og áskrafti sem berast beint á vélræna þéttiefnið. Þó að sveigjanlegar tengingar geti tekið við smávægilegum misræmi útrýma þær ekki kröftunum sem flytjast á dæluásinn. Iðnaðarstaðlar kveða á um að hlaup ássins megi ekki vera meira en 0,002 tommur af heildarmælikvarða (TIR) ​​við þéttifleti.

Auk rangstöðu ássins, afmynda pípur og mjúkir fótar dæluhúsið verulega. Þegar þungar pípur eru þvingaðar í tengingu við dæluflansana án viðeigandi stuðnings, snýst hlífin og færir kyrrstæða þéttihringinn miðað við snúningsásinn. Þessi hornrétta rangstaða neyðir þéttifletina til að opnast og lokast örlítið með hverri snúningi, fyrirbæri sem kallast „fletissporun“. Við venjulegan mótorhraða eins og 3.600 snúninga á mínútu geta þéttifletirnir ekki brugðist nógu hratt við til að haldast lokaðir, sem leiðir til verulegs leka. Titringsvöktun getur oft greint þessi vandamál, þar sem ásættanleg heildartitringsmörk eru venjulega undir 0,15 tommur/sekúndu RMS fyrir heilbrigðar miðflúgunardælur.

Rekstrarskilyrði Orsakir

Rekstrarumhverfið innan dæluhússins ræður beint endingu vélræns þéttis miðflótta dælunnar. Breytingar á ferlum, truflanir á ferlum og frávik frá fyrirhuguðum vökvahönnunarpunktum dælunnar skapa erfiðar aðstæður sem rýra þéttifleti og efri teygjuefni. Vélrænn þétti reiðir sig alfarið á dæluvökvann eða ytri skolun til kælingar og smurningar; því er stöðugleiki vökvaástands óumdeilanlegur.

Notkun miðflótta dælu utan tilskilinna marka neyðir vélræna þétti til að taka á sig þungann af vökvaóstöðugleika. Að bera kennsl á og draga úr óhagstæðum rekstrarskilyrðum er nauðsynlegt til að koma í veg fyrir ótímabæran leka í þétti.

Þurrkeyrsla og léleg smurning

Þurrkeyrsla er sennilega skaðlegasta rekstrarskilyrðið fyrir vélræna þéttingu miðflótta dælu. Þegar dæla missir fyllingu, eða ef sogflæði rofnar, missa þéttifletirnir smurefnisfilmuna sína. Án smurningar hækkar núningstuðullinn milli snúnings- og kyrrstæðra fleta gríðarlega, sem leiðir til tafarlausrar og mikillar hitamyndunar. Staðbundið hitastig á þéttifletinum getur auðveldlega farið yfir 400°F (204°C) innan nokkurra sekúndna frá þurrkeyrslu.

Þessi skyndilegi hitahækkun veldur því að þéttifletirnir þenjast ójafnt út, sem leiðir til mikillar hitabreytingar og „hitaþrenginga“ — nets af örsmáum geislasprungum sem breiðast út eftir þéttifletinum. Þegar hitaþrenging á sér stað virka þéttifletirnir eins og fræsar, eyðileggja hratt hver annan og valda miklum leka við endurkomu vökvans. Að viðhalda nægilegu jákvæðu sogþrýstingi (NPSHa) til að fara yfir NPSHr með öruggum hætti er mikilvægt til að koma í veg fyrir blikk og þurrkeyrslu á þéttifletunum.

Flæði, titringur og hitauppstreymi utan hönnunar

Að nota miðflótta dælu langt frá bestu nýtnipunkti hennar (BEP) veldur miklum óstöðugleika í vökvakerfinu. Þegar dæla starfar undir 60% af BEP eða nálægt dauðum þrýstingi verður innri þrýstingsdreifing umhverfis hjólið mjög ósamhverf. Þessi ósamhverfa veldur miklum geislaþrýstingi sem sveigir ás dælunnar. Sveigja ássins breytir rekstrarformi vélrænna þéttisins og kemur í veg fyrir að yfirborðin haldist flat og samsíða.

Á sama hátt getur notkun við útkeyrsluskilyrði (langt til hægri við BEP) leitt til kavitunar. Sprenging gufubóla við kavitun myndar hátíðni, hástyrkta höggbylgjur sem ferðast í gegnum dæluásinn. Þessi titringur getur brotið brothætt þéttiflöt, eins og kísilkarbíð eða wolframkarbíð, og losað kraftmikla O-hringi. Ennfremur valda hraðar breytingar á hitastigi vinnsluvökvans hitaáfalli, sem getur skekkt þéttihluti og skert nákvæmt bil sem þarf til að stjórna leka.

Efnisval og vandamál með innsiglisáætlun

Forskrift að vélrænum þétti fyrir miðflúgunardælu felur í sér flóknar verkfræðilegar ákvarðanir varðandi málmvinnslu, samsetningar yfirborða, efri þéttitegjur og umhverfisstýringar. Ósamræmi milli þéttiefna og vinnsluvökva leiðir óhjákvæmilega til efnafræðilegrar niðurbrots, slits og að lokum leka. Rétt val á efni og þéttiáætlun krefst ítarlegrar skilnings á efnasamsetningu vökvans, sýrustigi, seigju og agnainnihaldi.

Að reiða sig á staðlaðar, tilbúnar þéttistillingar fyrir árásargjarnar eða mjög sérhæfðar efnafræðilegar notkunaraðferðir er algeng undirrót langvinnra bilana í þéttum. Verkfræðingar verða að nýta sér ítarlegar eindrægnismatreiðslur og iðnaðarstaðla, svo sem API 682, til að tryggja trausta afköst þéttanna.

Ósamrýmanleg yfirborð, teygjuefni og vökvar

Ósamrýmanleg þéttiflötur og teygjuefni eru aðal bilunarháttur í efnavinnslu. Ef aukaþéttiefnin (O-hringir, V-hringir eða þéttingar) eru ekki efnafræðilega samrýmanleg dæluvökvanum geta þau bólgnað, leyst upp eða orðið brothætt. Til dæmis mun notkun staðlaðra nítríl O-hringja í háhita leysiefnisnotkunar valda hraðri bólgu og útdrátt, sem leiðir til tafarlausrar leka. Einnig verður að fylgja stranglega hitastigsmörkum teygjuefnisins; þó að Viton (FKM) henti fyrir hitastig allt að 204°C (400°F), þá krefjast notkunar sem fara yfir þetta þröskuld venjulega Perfluoroelastomers (FFKM) eins og Kalrez, sem þola allt að 316°C (600°F).

Val á efni í yfirborði er jafn mikilvægt. Dæling á slípiefni með stöðluðum kolefnis-grafít yfirborðum mun leiða til hraðrar rifmyndunar og slits. Í slípiefni eru samsetningar af hörðum yfirborðum, eins og kísillkarbíð á móti kísillkarbíði, nauðsynlegar til að standast rof. Samanburðarmörk algengra efna eru lýst hér að neðan.

Einfaldar vs. tvöfaldar vélrænar þéttingar

Ákvörðunin um að nota eina eða tvöfalda vélræna þéttingu hefur mikil áhrif á lekastjórnun og umhverfissamræmi.ein vélræn innsiglireiðir sig alfarið á smurningu dælunnar og mun að sjálfsögðu losa einhverja gufu út í andrúmsloftið. Þótt stakar þéttingar henti fyrir skaðlausar vökvar eins og vatn eða væg efni, eru þær ófullnægjandi fyrir mjög eitruð, eldfim eða hættuleg rokgjörn lífræn efnasambönd (VOC).

Tvöföld vélræn þétti eru með tvö aðskilin pör af þéttiflötum og nota auka hindrun eða stuðpúðavökva. Í tvöföldum þétti undir þrýstingi (API 682 flokkur 2 eða 3) er hindrunarvökvinn haldið við þrýsting sem er 15 til 30 psi hærri en þrýstingur í fyllingarkassa dælunnar. Þetta tryggir að allur leki yfir innri þéttiflötina sé hreinn hindrunarvökvi sem fer inn í ferlið, frekar en hættulegur vinnsluvökvi sem sleppur út í andrúmsloftið. Að tilgreina ekki tvöfalda þétti fyrir hættuleg verkefni er alvarlegt öryggisbrest vegna samræmis.

Vandamál með val á skolunaráætlun

Jafnvel rétt tilgreindir vélrænir þéttir þurfa viðeigandi umhverfisstjórnunarkerfi, almennt kallað API pípulagnaáætlun eða skolunaráætlun fyrir þétti. Þessar áætlanir eru hannaðar til að stjórna umhverfinu í kringum þéttifletina með því að stjórna hitastigi, þrýstingi og hreinleika vökva. Algeng undirrót leka er röng notkun eða ófullnægjandi stærð þessara skolunaráætlana.

Til dæmis er notkun API Plan 11 (endurhringrás frá útrennsli dælunnar að þéttiefninu) árangurslaus ef þrýstingsmunurinn er ekki nægur til að knýja fram nægilegt flæði. Venjulega þarf skolflæði upp á 2 til 5 gallon á mínútu (GPM) til að fjarlægja hitann sem myndast við þéttifletina. Ef Plan 32 (ytri skolun) er notuð verður að fylgjast nákvæmlega með ytri vökvanum; truflun á Plan 32 framboðinu sveltur strax smurningu miðflótta dælunnar, sem veldur hraðri bilun.

Greining og forvarnir

Að skipta úr viðbragðsslökkvistarfi yfir í fyrirbyggjandi áreiðanleikastjórnun krefst kerfisbundinnar aðferðar til að greina og koma í veg fyrir leka í vélrænum þéttibúnaði miðflóttaflsdæla. Með því að greina bilaða þéttibúnað og innleiða strangt ástandseftirlit geta verksmiðjur greint tiltekna bilunarmáta og hannað markvissar lausnir. Markmiðið er að lengja meðaltíma milli bilana (MTBF), þar sem búist er við að nútíma API 682-samhæfðir þéttir nái MTBF sem er meira en 36 mánuðir við bestu aðstæður.

Árangursrík greining byggir á blöndu af greiningu á rekstrargögnum, sjónrænni skoðun á biluðum íhlutum og skuldbindingu til stöðugra umbóta með fyrirbyggjandi og spáandi viðhaldsaðferðum.

Úrræðaleit á leka í vélrænum þéttingum

Úrræðaleit vegna leka í vélrænum þétti hefst með réttarmeinafræðilegri rannsókn á biluðum íhlutum þéttisins. Slitmynstur á aðalþéttiflötunum veitir sögulega skrá yfir rekstrarskilyrði fyrir bilunina. Til dæmis bendir djúp, einsleit gróp á harðari flötinni til slípiefna í vökvafilmunni. Aftur á móti bendir slitspor sem er breiðara en gagnstæða flötin til alvarlegs geislahlaups eða bilunar í legum.

Hitaálag skilur eftir sig sérstök merki, svo sem kolefnisblöðrumyndun, þar sem kolvetni smjúga inn í svitaholur kolefnisyfirborðs og þenjast hratt út vegna hita, sem blásar út örsmáum efnisbrotum. „Keilulaga“ þéttifletir - þar sem snerting á sér aðeins stað við innra eða ytra þvermál - gefur til kynna þrýstingsröskun eða hitabreytingu. Með því að skrá kerfisbundið þessar sjónrænu vísbendingar og tengja þær við SCADA-gögn (svo sem skyndileg þrýstingslækkun eða hitastigshækkanir) geta áreiðanleikaverkfræðingar bent á nákvæma orsök lekans.

Ákvarðanir um viðgerðir, endurbætur eða uppfærslur

Þegar rót vandans hefur verið greind standa rekstraraðilar frammi fyrir mikilvægri ákvörðun varðandi viðgerð, endurbætur eða uppfærslu. Hefðbundnar viðgerðir, sem fela í sér að slétta yfirborð þéttisins innan við 2 til 3 helíumljósrönd (u.þ.b. 0,00003 tommur) og skipta um teygjuefni, eru hagkvæmar fyrir þétti sem hafa náð lokum líftíma síns. Hins vegar, ef þétti er að þjást af langvinnri, ótímabærri bilun, mun einfaldlega viðgerð á því aðeins endurstilla klukkuna við næstu eins bilun.

Í tilfellum langvinnra bilana er uppfærsla á vélrænni þéttihönnun miðflóttaflsdælunnar hagkvæmasta lausnin til langs tíma. Að endurbæta íhlutþétti yfir í rörlykjuþétti dregur verulega úr uppsetningarvillum og meðaltíma viðgerðar (MTTR). Fyrir mjög krefjandi notkun getur uppfærsla í sérhæfðar stillingar, svo sem gassmurðar snertilausar þétti eða notkun á háþróaðri yfirborðsgerð (eins og leysigeislavinnsluð vatnsaflfræðileg gróp), útrýmt vandamálum með vökvaleka alveg, að því tilskildu að fjárfestingarkostnaðurinn sé í samræmi við mikilvægi eignarinnar.

Bestu starfsvenjur fyrir fyrirbyggjandi viðhald

Fyrirbyggjandi viðhald er fullkomin vörn gegn leka í vélrænum þéttingum. Þetta felur í sér að setja og framfylgja ströngum rekstrarmörkum fyrir hverja miðflótta dælu. Spátækni gegnir lykilhlutverki hér; stöðug titringsvöktun getur greint slit á legum og sveigju ás löngu áður en það veldur vandamálum með rakningu þéttifletis. Hitamælingar geta greint staðbundna upphitun í kringum þéttihringinn, sem bendir til taps á skolflæði eða yfirvofandi þurrkeyrsluskilyrða.

Þar að auki er þjálfun rekstraraðila hornsteinn fyrirbyggjandi viðhalds. Rekstraraðilar verða að vera þjálfaðir til að lofta og undirbúa dælur rétt fyrir gangsetningu, til að þekkja hljóð af loftbólum og til að forðast að hægja á sogventlum dælunnar. Með því að sameina háþróaða ástandsvöktun og stranga rekstraragða geta iðnaðarmannvirki stjórnað rekstrarumhverfinu fyrirbyggjandi og þannig hámarkað áreiðanleika og líftíma vélrænna þétta miðflótta dælna sinna.

Lykilatriði

• Líttu á sýnilegan vökvaleka sem viðvörunarmerki, því rétt starfandi vélræn þétti gefur venjulega aðeins frá sér örsmáa smurfilmu eða ósýnilega gufu.
• Athugið fyrst rekstrarskilyrði, þar sem þurrgangur, loftbólur, of mikill hiti og þrýstingssveiflur geta eyðilagt þéttiflötina jafnvel þótt þéttingin hafi verið rétt sett upp.
• Athugið stillingu, titring, legur og ástand áshylkis áður en skipt er um þétti, því vélrænn óstöðugleiki veldur oft endurteknum lekabilunum.
• Passið efni þéttifletisins, teygjuefnin og hönnun þéttisins við dæluvökvann, hitastig, þrýsting og fast efnisinnihald til að koma í veg fyrir efnaárás og ótímabært slit.
• Notið hreinsiskol eða hindrunarkerfi eftir þörfum, því mengun og léleg kæling geta opnað þéttifletina og flýtt fyrir leka.
• Skráðu eðlilegar væntingar um leka fyrir hverja þjónustu við dælu svo viðhaldsteymi geti greint ásættanlegan leka frá fyrstu einkennum bilunar.

Algengar spurningar

Af hverju leka vélrænir þéttingar í miðflótta dælum?

Þær leka venjulega vegna þess að þéttifletirnir missa stöðuga, smásjárkennda vökvafilmu sína. Algengar orsakir eru meðal annars þurrgangur, rangstilling, titringur, loftbólur, rangt val á þétti, léleg uppsetning, mengun og of mikill þrýstingur eða hiti.

Er lítill leki í vélrænum þétti eðlilegur?

Já. Allar vélrænar þéttingar leyfa lágmarks vökvaflæði til smurningar og kælingar. Í heilbrigðum þéttingum er þetta oft ósýnileg gufa. Sýnilegur leki, úði eða skyndileg aukning á leka bendir venjulega til bilunar í vinnslu.

Hver er ásættanlegur lekahraði í vélrænum þétti?

Það fer eftir gerð vökva, hönnun þéttisins, hraða, þrýstingi og efniviði. Sumar þjónustur búast við engum sýnilegum leka, en þungar olíur geta leyft takmarkaðan leka. Rannsaka skal alla leka sem fara út fyrir forskrift dælunnar eða þéttisins.

Getur þurrkeyrsla skemmt vélræna þétti miðflótta dælu?

Já. Þurrkeyrsla fjarlægir smurfilmuna milli þéttifletanna, sem veldur hraðri uppsöfnun hita, sprungum í yfirborðinu, skemmdum á teygjuefni og leka. Dælur ættu að vera rétt undirbúnar, loftaðar og verndaðar með viðeigandi stjórntækjum.

Hvernig hefur titringur áhrif á líftíma vélrænna þétta?

Of mikill titringur raskar snertimynstri þéttifletisins og getur skemmt gorma, fleti, O-hringi og legur. Þetta tengist oft holum, ójafnvægi, rangri stillingu, slitnum legum eða notkun utan bestu skilvirkni dælunnar.