ختم آلي يعد الفشل مشكلة محبطة ومكلفة تؤثر على العديد من العمليات الصناعية.
من التركيب غير السليم إلى التلوث وظروف التشغيل القاسية، تتعدد الأسباب المحتملة، وغالبًا ما يصعب تشخيصها. وإذا تُركت هذه الأعطال دون علاج، فقد تؤدي إلى توقف غير مخطط له، وخسارة في الإنتاج، وإصلاحات باهظة التكلفة.
في هذا المنشور، سنقوم بتحليل الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل الختم الميكانيكي وتقديم نصائح عملية لمساعدتك في تحديد المشكلات ومعالجتها قبل أن تتفاقم إلى مشاكل كبيرة.
الجري الجاف
قد يحدث عطل في الختم الميكانيكي لعدة أسباب، أبرزها التشغيل الجاف. يحدث التشغيل الجاف عندما: وجوه الفقمة تعمل بدون تزييت مناسب من السائل المُضخّ. قد يكون هذا بسبب:
- مستوى السائل غير كاف في المضخة:إذا انخفض مستوى السائل إلى ما دون الحد الأدنى المطلوب لتشغيل المضخة بشكل صحيح، فقد يؤدي ذلك إلى جفاف الختم.
- مصفاة الشفط مسدودة:يمكن أن يؤدي المصفاة المسدودة إلى تقييد تدفق السائل إلى المضخة، مما يؤدي إلى عدم وصول كمية كافية من السائل إلى أسطح الختم.
- صمام التفريغ المغلق:إذا تم إغلاق صمام التفريغ أثناء تشغيل المضخة، فقد يؤدي ذلك إلى تسخين السائل وتبخره، مما يؤدي إلى التشغيل الجاف للختم.
- صمام فحص عالق:يمكن أن يؤدي صمام الفحص العالق إلى منع السوائل من الوصول إلى أسطح الختم، مما يؤدي إلى جفافها.
التثبيت غير السليم
التثبيت غير السليم يُعدّ سببًا شائعًا آخر لفشل الختم الميكانيكي. من بين مشاكل التركيب الشائعة:
- المحاذاة غير الصحيحة:يمكن أن يؤدي عدم المحاذاة بين عمود المضخة والمحرك إلى حدوث اهتزازات مفرطة وتآكل غير متساوٍ على أسطح الختم، مما يؤدي إلى الفشل المبكر.
- حجم الختم غير صحيح:قد يؤدي تركيب ختم بحجم خاطئ إلى حدوث تسرب أو تآكل متسارع.
- مثبتات مفرطة الشد:قد يؤدي تطبيق عزم دوران زائد عند شد المثبتات إلى تشويه أسطح الختم، مما يتسبب في حدوث تسرب.
- وجوه الختم التالفة:قد تفشل أسطح الختم المخدوشة أو المتشققة أو التالفة بأي شكل آخر أثناء التثبيت قبل الأوان.
- اللعب المفرط للعمود:قد يؤدي اللعب المحوري أو الشعاعي الزائد في العمود إلى عدم المحاذاة والتحميل غير المتساوي على وجوه الختم.
تلوث اشعاعى
تلوث السائل المضخوخ أو التدفق يمكن أن يؤدي السائل أيضًا إلى تلف الختم الميكانيكي. تشمل مصادر التلوث الشائعة ما يلي:
- المواد الصلبة في السائل:يمكن أن تتراكم الجزيئات الكاشطة مثل الرمل أو الصدأ أو بقايا التآكل بين أسطح الختم، مما يتسبب في حدوث خدوش وتآكل متسارع.
- سائل التنظيف الملوث:إذا كان سائل التنظيف المستخدم لتبريد وتزييت الختم ملوثًا بمواد صلبة أو مواد كيميائية غير متوافقة، فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف أسطح الختم والمطاط الصناعي.
اهتزاز
قد يؤدي الاهتزاز المفرط إلى تلف الأختام الميكانيكية قبل الأوان. تشمل مصادر الاهتزاز الشائعة ما يلي:
- اختلال توازن المضخة:يمكن أن يؤدي عدم توازن المكره أو الدوار إلى إحداث اهتزاز ينتقل إلى الختم.
- المحاذاة غير الصحيحة:قد يؤدي عدم المحاذاة بين المضخة والسائق إلى توليد اهتزازات تؤدي إلى إتلاف الختم.
- العمل خارج نقطة أفضل الكفاءة (BEP):قد يؤدي تشغيل المضخة بعيدًا جدًا عن نقطة اهتزازها إلى زيادة مستويات الاهتزاز.
- محامل بالية:يمكن للمحامل البالية أو التالفة أن تسمح بحركة مفرطة للعمود والاهتزاز.
عدم التوافق الكيميائي
تُصنع الأختام الميكانيكية من مواد متنوعة، منها المعادن والسيراميك والمطاط الصناعي. في حال عدم توافق هذه المواد مع السائل المُضخّ، قد يحدث تفاعل كيميائي، مما يؤدي إلى تلفها. من مشاكل التوافق الشائعة:
- تورم أو تليين الإيلاستومرات:يمكن أن يؤدي التعرض لبعض المواد الكيميائية إلى ظهور التجاعيد المرنة مكونات الختم (على سبيل المثال، الحلقات O) للانتفاخ أو التليين أو التدهور، مما يؤثر على قدرتها على الختم.
- هجوم كيميائي على وجوه الفقمة:يمكن للمواد الكيميائية المسببة للتآكل أن تتسبب في تآكل أو تآكل مواد سطح الختم، مما يتسبب في زيادة التسرب وتقليل حياة الفقمة.
ظروف التشغيل القاسية
صُممت الأختام الميكانيكية للعمل ضمن نطاقات محددة من درجات الحرارة والضغط. عند تعرضها لظروف تتجاوز هذه الحدود، يصبح فشل الختم كبيرا على الأرجح:
- درجات حرارة عالية:إن تشغيل ختم ميكانيكي في درجات حرارة تتجاوز حدوده المقدرة سوف يؤدي إلى تدهور أسطح الختم، والمطاط الصناعي، والمكونات الأخرى.
- ضغوط عالية:إن تعريض الختم لضغوط أعلى من مواصفاته يضع ضغطًا مفرطًا على أسطح الختم والينابيع والأختام الثانوية.
- ارتفاعات الضغط:إن الارتفاعات المفاجئة في ضغط النظام، حتى لو كانت قصيرة المدة، تسبب أحمال صدمة يمكن أن تؤدي إلى تشقق أو تصدع أو كسر واجهات الختم تمامًا.
خطة تنظيف الختم غير السليمة
ختم غير فعال خطة التنظيف لن يُبرّد أو يُنظّف الختم الميكانيكي بشكل كافٍ، مما يُؤدي إلى تلفه بسبب الحرارة وتلويث سطحه. تشمل مشاكل خطة التنظيف الشائعة ما يلي:
- التبريد غير الكافي:إذا فشل سائل التنظيف في إزالة قدر كافٍ من الحرارة من حجرة الختمسيعمل الختم عند درجات حرارة مرتفعة، مما يؤدي إلى تدهور مكوناته وسوائله. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تكوُّن السوائل الكربونية وتبلور بعض المواد الكيميائية، مما يؤدي إلى تآكل أسطح الختم بسرعة.
- تلوث اشعاعىيجب أن تمنع خطة التنظيف دخول سوائل العملية والملوثات البيئية إلى حجرة الختم. ستلتصق الجزيئات الكاشطة بسطح الختم الناعم وتخدش السطح الصلب. يؤدي تراكم المواد الصلبة على مكونات الختم إلى تقييد الحركة وتعطيلها.
- انحباس الهواءتنتقل فقاعات الهواء الداخلة إلى منفذ الشطف إلى أسطح الختم، حيث تُسبب تآكلًا وتشققًا وتلفًا حراريًا. يخرج الهواء المذاب في سائل الشطف من المحلول في مناطق الضغط المنخفض بالقرب من الجانب الجوي لأسطح الختم.
حركة العمود والانجراف
تعتمد الأختام الميكانيكية على محاذاة دقيقة ومركزية بين العمود وسطح الختم. قد تؤدي الحركة المفرطة للعمود أو انحرافه إلى تلف الختم من خلال عدة آليات:
- محامل باليةمع تآكل المحامل، تسمح زيادة الخلوص للعمود بالدوران داخل غلاف المحمل. تُسبب هذه الحركة الشعاعية للعمود إزاحة محورية دورية لمكونات الختم، مما يؤدي إلى اهتزاز وإجهاد وتلف سطح الختم. قد يؤدي التآكل الشديد للمحمل إلى تلامس العمود مع الختم.
- عمود منحنييؤدي انحناء العمود إلى إزاحة محورية متذبذبة لمكونات الختم أثناء دورانه. وكما هو الحال في المحمل المتآكل، يمنع هذا سطوح الختم من الحفاظ على التلامس السليم. يؤدي عدم المحاذاة الناتج عن انحناء العمود إلى تركيز الحمل على نقطة واحدة من سطح الختم، مما يؤدي إلى تآكل مبكر.
التجويف
يحدث التجويف عندما ينخفض ضغط السائل الموضعي عن ضغط البخار، مما يُشكل تجاويف أو فقاعات بخارية. مع انهيار هذه الفقاعات بالقرب من أسطح الختم، قد تُسبب أضرارًا جسيمة:
- تآكل وجوه الفقمة:يُولّد انفجار فقاعات التجويف نفثات دقيقة عالية السرعة وموجات صدمية تُؤدي إلى تآكل تدريجي لمادة سطح الختم. تُعطّل الحفر الناتجة وعدم انتظام السطح تسطيح وجه الختم والفيلم السائل، مما يسبب التسرب.
- اهتزاز:يُسبب التجويف داخل حجرة الختم اهتزازات شديدة عالية التردد. قد تُسبب هذه الاهتزازات إجهادًا لمكونات الختم، وتلفًا ثانويًا، وزيادةً في التآكل بسبب تمزق طبقات التشحيم بين الأسطح.
