علامات التشغيل الجاف للختم الميكانيكي في المضخة

عندما يكون للـ ختم آلي يعمل بدون تزييت مناسب من السائل المضخوخ، فهو يولد حرارة زائدة واحتكاكًا يدمر وجوه الفقمة خلال دقائق أو ساعات. يمكنك اكتشاف التشغيل غير السليم من خلال خمسة أعراض تشغيلية رئيسية وخمسة أنماط مرئية مميزة للتلف تظهر أثناء الفحص.

علامات الفحص البصري للتلف الناتج عن التشغيل التجريبي

التسجيل أو الأخاديد المتحدة المركز

يُحدث تلف التشغيل الجاف أنماط خدوش دائرية مميزة على كلا وجهي الختم. تتبع هذه الأخاديد مسار الدوران وتبدو مثل حلقات أسطوانة الفينيل. تتشكل عندما تصطدم جزيئات صلبة أو تالفة مادة الختم يعلق بين الوجوه ويتصرف مثل ورق الصنفرة.

يتراوح عمق الأخاديد عادةً بين 0.001 و0.010 بوصة. يمكنك لمسها بظفرك أو رؤيتها بوضوح في إضاءة جيدة.

هذه العلامات تُشكل ضررًا دائمًا. بمجرد تشكلها، لا تستطيع أسطح الختم إنشاء ختم فعال حتى مع استعادة التزييت المناسب.

الوجوه المتغيرة اللون أو المزججة

الحرارة الشديدة الناتجة عن التشغيل الجاف تُغيّر مظهر سطح الختم بشكل جذري. تتحول أسطح الكربون من لونها الأسود غير اللامع إلى لمسة نهائية لامعة كالمرآة. تُكوّن أسطح كربيد السيليكون أنماط أكسدة بألوان قوس قزح تُشبه الفولاذ المُسخّن.

يبدو السطح المزجج ناعمًا، لكنه لا يُحكم إغلاقه جيدًا. لقد غيّرت الحرارة بنية المادة على المستوى الجزيئي، مما أضرّ بخصائصها العازلة.

غالبًا ما ستلاحظ تدرجًا في تغير اللون. قد يكون مركز المنتج شديد التغير في اللون، بينما تُظهر الحواف الخارجية ضررًا حراريًا أقل.

الشقوق الشعاعية (الفحص الحراري)

يُسبب الإجهاد الحراري شبكة من الشقوق تمتد للخارج من مركز سطح الختم. تبدو هذه الشقوق كشبكة عنكبوت أو نمط زجاج أمامي محطم. تحدث عندما تُسبب التغيرات السريعة في درجات الحرارة إجهادًا يتجاوز قوة المادة.

يظهر فحص الحرارة بشكل أكثر شيوعًا على الوجوه الصلبة مثل كربيد السيليكون أو كربيد التنغستنقد تكون الشقوق رقيقة جدًا أو واسعة بما يكفي لتعلق بأظفرك.

ظهور بثور أو تآكل على أسطح الكربون

ختم الكربون تظهر فقاعات أو حفر صغيرة على الوجوه عند تعرضها لدرجات حرارة التشغيل الجاف. تتشكل هذه الفقاعات عندما تتبخر المواد الرابطة في الكربون، مما يُكوّن جيوبًا غازية. عند انفجار الفقاعات، تترك وراءها حفرًا تُدمر سطح العزل.

يبدو الضرر مشابهًا لسطح معدني متآكل بشدة. يمكن أن يتراوح حجم الحفر بين ثقب صغير وعدة مليمترات.

الإيلاستومرات المحروقة أو المشوهة

تظهر على الحلقات المطاطية والحشيات آثار تلف حراري واضح بعد التشغيل الجاف. تصبح المكونات المطاطية هشة، أو تتشقق، أو تتحلل تمامًا. قد تلتصق بالأسطح المعدنية أو تترك وراءها بقايا تشبه القطران.

تفقد الإيلاستومرات المشوهة مقطعها الدائري وتصبح مسطحة أو ملتوية. ولا يمكنها توفير إحكام ثانوي مناسب حتى مع بقاء أسطح الإحكام الأساسية سليمة.

غالبًا ما يشمل الضرر رائحة مطاط محترقة تبقى عالقة في غلاف المضخة. قد تجد قطعًا من المطاط الصناعي في جميع أنحاء حجرة الختم.

الأعراض التشغيلية للتشغيل الجاف

الانهاك

ستصبح منطقة ختم المضخة ساخنة بشكل خطير عند اللمس خلال دقائق من التشغيل الجاف. تعتمد الأختام الميكانيكية العادية على السائل المضخوخ لتبديد الحرارة الناتجة عن الاحتكاك بين السطحين الدوار والثابت. بدون هذا التبريد، قد ترتفع درجات الحرارة إلى أكثر من 200 درجة مئوية (400 درجة فهرنهايت) في أقل من خمس دقائق.

ستلاحظ الحرارة المنبعثة من غطاء الختم قبل ظهور أي أعراض أخرى. قد يبدأ غلاف المضخة القريب من الختم بالتدخين أو برائحة احتراق.

ضوضاء غير عادية

يُصدر ختم التشغيل الجاف صوت صرير أو صرير حادّ ومميز. يأتي هذا الصوت من احتكاك أسطح المعدن والكربون ببعضها البعض دون وجود طبقة رقيقة من السائل تفصل بينهما عادةً. يُشبه الصوت جرّ أظافرك على السبورة، ولكنه أعلى وأكثر ثباتًا.

قد تسمع أيضًا أصوات فرقعة أو طقطقة متقطعة. تحدث هذه الأصوات عندما تنفصل أسطح الختم مؤقتًا بسبب التشوه الحراري، ثم تلتحم مجددًا.

انخفاض الأداء (فقدان الضغط/التدفق)

سينخفض ​​ضغط المضخة ومعدل تدفقها بشكل ملحوظ عند جفاف مانع التسرب. ومع تدهور سطحه، لن يتمكن من الحفاظ على فرق الضغط بين جانب الضغط العالي للمضخة والجو. وهذا يُنشئ مسار إعادة تدوير داخلي يتجاوز تصريف المضخة.

ستلاحظ انخفاضًا مستمرًا في مقاييس الضغط، بينما تُظهر عدادات التدفق انخفاضًا في الإنتاج. قد تواجه المضخة صعوبة في الحفاظ على ٥٠٪ من أدائها المُصنّف.

زيادة استهلاك الطاقة

يؤدي تشغيل مانع التسرب الجاف إلى زيادة جهد محرك المضخة وسحب تيار كهربائي أكبر. يؤدي الاحتكاك الزائد بين أسطح مانع التسرب غير المشحمة إلى مقاومة إضافية يجب على المحرك التغلب عليها. ستلاحظ ارتفاع قراءات الأمبير بنسبة 10-20% فوق مستويات التشغيل العادية.

يظهر هذا الاستهلاك المتزايد للطاقة فورًا على عدادات الأمبير أو لوحات التحكم في المحرك. وقد يعمل المحرك أيضًا بدرجة حرارة أعلى من المعتاد بسبب الحمل الزائد.

بداية سريعة للتسرب أو التعثر

يؤدي التشغيل الجاف إلى كارثة مفاجئة فشل الختم بدلاً من التدهور التدريجي. قد يتحول التسرب من صفر إلى تسرب كبير في غضون ثوانٍ. قد تتشقق أسطح الختم أو تتشقق أو تتفكك تمامًا بمجرد أن يتجاوز الإجهاد الحراري حدودها المادية.

تتعطل العديد من المضخات عند استخدام نظام حماية من ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاض التدفق قبل حدوث عطل كامل. يمنع هذا الإغلاق التلقائي حدوث أضرار جسيمة، ولكنه يؤكد أن التشغيل الجاف قد تسبب في حدوث مشاكل بالفعل.