تُعد الأختام الميكانيكية مكونات أساسية في مضخات الطرد المركزي، إذ تمنع تسرب السائل المُضخّ. يؤدي تعطل هذه الأختام إلى مجموعة من المشاكل التي تؤثر على أداء المضخة وموثوقيتها وعمرها الافتراضي. ستتناول هذه المقالة بالتفصيل مختلف العواقب التي قد تنتج عن تعطل الأختام الميكانيكية في مضخات الطرد المركزي.
تسرب السائل المضخوخ
التسرب هو المشكلة الأكثر شيوعًا المرتبطة بـ ختم آلي الفشل، والذي يمثل أكثر من 40٪ من جميع حالات فشل الأختام.
الوظيفة الأساسية للمانع التسرب الميكانيكي هي منع تسرب السائل المضخوخ من غلاف المضخة. عند تلفه، يسمح بتسرب السائل المضخوخ، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الضخ ومخاطر سلامة محتملة. وحسب طبيعة السائل المضخوخ، قد يتسبب التسرب أيضًا في أضرار بيئية أو مخالفة للوائح.
تآكل المكره
يمكن أن يؤدي تسرب السائل من مانع تسرب ميكانيكي تالف إلى تآكل ريش المكره. فعندما يتسرب السائل عبر المانع التالف، غالبًا ما يحتوي على جزيئات كاشطة تُسبب تآكلًا في مادة المكره مع مرور الوقت. يُقلل هذا التآكل من الكفاءة الهيدروليكية للمكره، مما يؤدي إلى انخفاض أداء المضخة.
يُشكل تآكل المكره مشكلةً خاصةً عند ضخ المواد العالقة أو السوائل. وقد أظهرت الدراسات أن أي زيادة طفيفة في الخلوص بين المكره والغلاف بسبب التآكل يمكن أن تُقلل من كفاءة المضخة بنسبة 2-5%. وفي الحالات الشديدة، قد يؤدي تآكل المكره إلى تعطله تمامًا، مما يتطلب استبدالًا مُكلفًا.
تآكل الأكمام / العمود
بالإضافة إلى تأثيره على الدافع، قد يُسبب تسرب السائل من مانع تسرب معطل تآكلًا في عمود المضخة أو غلافها. ومع تسرب السائل، قد يحمل معه شوائب ومواد مُلوِّثة تعمل كمواد كاشطة، مما يُؤدي تدريجيًا إلى تآكل سطح العمود أو الغلاف. وقد يُؤدي هذا التآكل إلى ظهور أخاديد أو خدوش أو أي اختلالات أخرى تُتلف أسطح مانع التسرب.
خدش، انبعاج، خدش العمود
ما وراء التآكل التدريجي، فشل الختم يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تلف أكثر خطورة في عمود المضخة، مثل الخدوش أو الانبعاجات أو الخدوش العميقة. يحدث هذا عادةً عندما وجوه الفقمة تصبح غير محاذية أو تالفة، مما يسمح للجزيئات الصلبة بالاحتجاز بين وجوه الختم والعمود.
أثناء دوران العمود، قد تُحدث هذه الجسيمات العالقة خدوشًا عميقة أو علامات حفر على سطحه. كما قد تتشكل انبعاجات إذا اصطدمت حطامات أكبر حجمًا بالعمود بقوة كافية. هذا النوع من الضرر قد يؤدي بسرعة إلى تلف الختم، حيث تُوفر الخدوش والانبعاجات مسارات تسرب للسائل المُضخّ.
تآكل عمود الختم
قد يؤدي فشل الختم الميكانيكي إلى تعريض عمود المضخة للسوائل المسببة للتآكلمما يؤدي إلى تسارع تآكل وتدهور مادة العمود. تحتوي العديد من السوائل المضخوخة على مواد كيميائية قد تتفاعل مع معادن العمود، مما يُضعفه بمرور الوقت.
يُعد التآكل ضارًا بشكل خاص لأنه قد يمتد إلى ما بعد منطقة الختم المباشرة، مما يؤثر على جزء أكبر من العمود. هذا الضرر الواسع النطاق قد يُعقّد إصلاح العمود وقد يتطلب استبداله بالكامل. كما يمكن أن يزيد التآكل من خشونة سطح العمود، مما يمنع الختم الميكانيكي من تحقيق إحكام الختم حتى في حالة إزالة الضرر المرئي.
الوميض أو النقش
بالنسبة للسوائل ذات درجات الغليان المنخفضة، قد يؤدي تسرب السدادة الميكانيكية إلى تبخر السائل بسرعة نتيجة انخفاض ضغطه بعد خروجه من المضخة. هذا التبخر السريع، المعروف باسم الوميض أو النقش، قد يؤدي إلى تآكل أسطح السدادة وتسخينها. مكونات الختميؤدي ذلك إلى فشل مبكر. كما يمكن أن يؤدي الوميض إلى ارتفاع درجات الحرارة الموضعية، مما يسبب تشوهات حرارية في أسطح الختم، مما يؤدي إلى مزيد من التسرب.
القلق
يحدث الاحتكاك عند وجود حركة نسبية بين مكونات الختم الميكانيكي، غالبًا بسبب سوء التركيب، أو ضعف التزييت، أو تشوه أسطح الختم. تُسبب هذه الحركة النسبية انزلاقًا واحتكاكًا محدودي السعة بين الأسطح، مما يؤدي إلى التآكل والتعب.
يمكن أن يُسبب التآكل ضعفًا في أسطح الختم، مما يجعلها عرضة للتشقق والكسر. كما قد يُنتج جزيئات صغيرة تُلوث أسطح الختم، مما يزيد من التآكل والتسرب.
اهتزازات وضوضاء مفرطة
قد يُسبب عطل في مانع التسرب الميكانيكي اهتزازًا وضوضاء مفرطين، مما يُشير غالبًا إلى مشاكل كامنة أكثر خطورة. مع تآكل مانع التسرب أو تلفه، قد يفقد سطحه الأملس والمستوي، مما يُسبب اختلالًا في التوازن يُؤدي إلى اهتزاز العمود. كما يُمكن أن يُسبب تسرب السوائل تجويفًا، حيث يُؤدي التكون السريع لفقاعات البخار وانهيارها إلى اهتزاز وضوضاء.
إيقاف تشغيل المضخة ووقت التوقف
في نهاية المطاف، قد يؤدي عطل مانع التسرب الميكانيكي إلى توقف المضخة تمامًا وتوقفها عن العمل بشكل غير مخطط له. عند تعطل مانع التسرب بشكل كارثي، قد يُسبب أضرارًا ثانوية لمكونات المضخة الأخرى، مما يتطلب إصلاحات مكثفة. في بعض الحالات، قد تتجاوز تكلفة إصلاح مضخة متضررة بشدة تكلفة استبدالها.
