ताप जाँच तब होती है जब यांत्रिक मुहर अत्यधिक तापमान परिवर्तन और तापीय तनाव के कारण, सील के किनारों पर रेडियल पैटर्न में दरारें पड़ जाती हैं। ये दरारें पहिये के तीलियों जैसी दिखती हैं, जो बीच से शुरू होकर बाहर की ओर फैली होती हैं, जिससे अंततः सील समय से पहले ही टूट जाती है।
यांत्रिक सील, पंप आवरण से गुज़रने वाली घूमती हुई शाफ्ट के स्थान पर तरल पदार्थ के रिसाव को रोकती हैं। ये सील दो अत्यंत चिकने किनारों को एक साथ दबाकर काम करती हैं – एक किनारा शाफ्ट के साथ घूमता है जबकि दूसरा स्थिर रहता है। इन किनारों के बीच तरल पदार्थ की एक सूक्ष्म पतली परत स्नेहन और शीतलन प्रदान करती है।
जब यह सुरक्षात्मक द्रव फिल्म गायब हो जाती है या तापमान बढ़ जाता है, तो सील के मुख अलग-अलग दरों पर फैलते और सिकुड़ते हैं। टंगस्टन कार्बाइड और सिरेमिक जैसी कठोर सामग्रियाँ तापमान में इस तेज़ उतार-चढ़ाव को सहन नहीं कर पातीं, इसलिए वे दबाव में टूट जाती हैं।
सील चेहरों में तापीय तनाव कैसे विकसित होते हैं
जब सील के मुख असमान रूप से गर्म होते हैं और फिर बहुत जल्दी ठंडे हो जाते हैं, तो तापीय तनाव उत्पन्न होता है। मुख सामग्री में तापमान का अंतर आंतरिक बल उत्पन्न करता है जो अंततः उस सीमा से अधिक होता है जिसे सामग्री संभाल सकती है।
- घर्षण तापनजब सील के किनारों को बिना उचित स्नेहन के आपस में रगड़ा जाता है, तो घर्षण के कारण संपर्क बिंदुओं पर तीव्र गर्मी उत्पन्न होती है। किनारों को एक-दूसरे से दबाने वाला स्प्रिंग बल और हाइड्रोलिक दबाव इसे और भी बदतर बना देता है। किनारों के बीच पर्याप्त तरल फिल्म के बिना, तापमान कुछ ही सेकंड में कई सौ डिग्री तक बढ़ सकता है।
- श्यान कतरनी और द्रव गतिकीउच्च गति घूर्णन और गाढ़े तरल पदार्थ के संयोजन से पतली फिल्म में जबरदस्त अपरूपण बल उत्पन्न होता है। यह अपरूपण क्रिया हाथों को आपस में रगड़ने जैसी ऊष्मा उत्पन्न करती है। जब दबाव और वेग बहुत अधिक हो जाता है, तो तरल फिल्म वास्तव में इतनी गर्म हो जाती है कि सील का मुख शंकु के आकार में मुड़ जाता है।
- विभेदक विस्तार: अलग मुहर के कुछ हिस्से गर्म होने पर सतह अलग-अलग दरों पर फैलती है। शाफ्ट के पास का भीतरी व्यास बाहरी किनारे की तुलना में बहुत ज़्यादा गर्म हो जाता है। चूँकि टंगस्टन कार्बाइड जैसी सामग्रियों में कठोरता ज़्यादा होती है, लेकिन तापीय आघात प्रतिरोध कम होता है, इसलिए वे इन अंतरों को समायोजित करने के लिए लचीले नहीं हो पाते - इसलिए उनमें दरारें पड़ जाती हैं।
- ऊष्मीय आघातसबसे ज़्यादा नुकसानदायक स्थिति तब होती है जब सील का गर्म हिस्सा अचानक ठंडे तरल पदार्थ से टकराता है। कल्पना कीजिए कि एक गर्म कांच का बर्तन ठंडे पानी में गिरता है - वह टूट जाता है। सील के हिस्सों के साथ भी यही होता है जब वे गर्म और सूखे होते हैं, फिर अचानक ठंडे तरल से भर जाते हैं। तेज़ संकुचन से तन्यता तनाव पैदा होता है जिससे विशिष्ट रेडियल दरार पैटर्न बनता है।
ताप जाँच के कारण और परिचालन स्थितियाँ
कई परिचालन स्थितियां ताप जांच को ट्रिगर कर सकती हैं, लेकिन उन सभी में एक बात समान है - वे अत्यधिक तापमान की स्थिति पैदा करती हैं सील सामग्री संभाल नहीं सकते.
ड्राई रनिंग और स्नेहन की हानि
शुष्क संचालन, ताप जांच का सबसे प्रमुख कारण है, क्योंकि यह सतहों के बीच शीतलन और स्नेहन द्रव फिल्म को समाप्त कर देता है।
- द्रव फिल्म की कमीबिना तरल पदार्थ के पंप चालू करने या फ्लश प्रवाह बंद होने से सील के मुख धातु-से-धातु रगड़ खाते हैं। ऊष्मा को दूर ले जाने वाले तरल पदार्थ के बिना, तापमान कुछ ही सेकंड में आसमान छूने लगता है। जब तरल पदार्थ अंततः वापस लौटता है, तो तापीय आघात गर्म मुखों को तुरंत तोड़ देता है।
- अपर्याप्त स्नेहनउच्च-श्यानता वाले तरल पदार्थ या गलत अवरोधक तरल पदार्थ, सतहों के बीच ठीक से प्रवाहित नहीं होते। ठंड का मौसम तरल पदार्थों को इतना गाढ़ा कर सकता है कि वे सुरक्षात्मक परत को बनाए नहीं रख पाते। सतहें पूरी तरह सूखी नहीं भी हो सकतीं, लेकिन उन्हें ज़्यादा गरम होने से बचाने के लिए पर्याप्त चिकनाई नहीं मिल रही है।
- वाष्पीकरण या चमक के कारण शुष्क रनिंगकिसी द्रव के क्वथनांक के बहुत करीब संचालन करने से वह सील इंटरफ़ेस पर वाष्प में बदल जाता है। सील के मुख अचानक अपनी द्रव फिल्म खो देते हैं और सूख जाते हैं। ऐसा अक्सर गर्म पानी के अनुप्रयोगों में या पंपों के कैविटेट होने पर होता है, जिससे स्थानीय निम्न-दाब क्षेत्र बनते हैं जहाँ द्रव वाष्प में बदल जाता है।
खराब शीतलन और उच्च तापमान
पर्याप्त स्नेहन के बावजूद, अपर्याप्त शीतलन के कारण गर्मी बढ़ती जाती है, जिससे सील टूट जाती है।
- अपर्याप्त शीतलन/फ्लश प्रवाह: अवरुद्ध फ्लश लाइनें, स्केल्ड हीट एक्सचेंजर्स, या पंप विफलताएं सील समर्थन प्रणाली उचित शीतलन में बाधा डालते हैं। सतहों पर उत्पन्न ऊष्मा कहीं और नहीं जा पाती। तापमान तब तक बढ़ता रहता है जब तक कि तापीय तनाव पदार्थ की मजबूती से अधिक न हो जाए और दरारें न बन जाएँ।
- उच्च उत्पाद तापमानगर्म तेल, भाप संघनित, या अन्य उच्च-तापमान तरल पदार्थों को पंप करने से सील लगातार गर्मी के संपर्क में रहती हैं। सील के मुख अपने अधिकतम तापमान के करीब काम करते हैं। घर्षण या प्रक्रिया में गड़बड़ी से उत्पन्न कोई भी अतिरिक्त गर्मी उन्हें ताप जाँच क्षेत्र में धकेल देती है।
- ठंडा - गरम करनाबार-बार गर्म-ठंडे चक्र सील सामग्री को थका देते हैं। गर्म उत्पाद से शुरू करके फिर ठंडे पानी से धोने से तापमान में भारी उतार-चढ़ाव होता है। हर चक्र सामग्री को तब तक कमज़ोर करता है जब तक कि अंततः दरारें न पड़ जाएँ। यह एक पेपरक्लिप को आगे-पीछे मोड़ने जैसा है जब तक कि वह टूट न जाए।
उच्च दबाव और वेग (PV) सीमाएँ
प्रत्येक सील सामग्री की एक अधिकतम PV रेटिंग होती है - जो दबाव और सतही वेग का गुणनफल होती है जिसे वह संभाल सकती है। इस सीमा से अधिक होने पर घर्षण के कारण अत्यधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है।
200,000 psi-ft/min से ऊपर संचालन करने पर सतह का तापमान और घिसाव दर नाटकीय रूप से बढ़ जाती है। उच्च गति और उच्च दबाव का संयोजन द्रव फिल्म की क्षमता से अधिक घर्षण उत्पन्न करता है। सतहें धीरे-धीरे गर्म होती जाती हैं जब तक कि तापीय दरार न पड़ जाए।
गुहिकायन
गुहिकायन के कारण बुलबुलों का हिंसक पतन होता है जिससे सील के किनारों पर स्थानीय गर्म स्थान बनते हैं। जब द्रव का दबाव वाष्प के दबाव से कम हो जाता है, तो बुलबुले बनते हैं और फिर सील के किनारों पर फट जाते हैं।
ये विस्फोट अत्यधिक ऊष्मा और दबाव के सूक्ष्म क्षेत्र बनाते हैं। प्रति सेकंड हज़ारों बुलबुलों के टूटने से उत्पन्न बार-बार उत्पन्न तापीय तनाव अंततः ताप जाँच की विशेषता वाले रेडियल दरार पैटर्न का निर्माण करता है।
गुहिकायन कंपन भी पैदा करता है जो सतहों के बीच तरल फिल्म को नष्ट कर देता है। इससे रुक-रुक कर शुष्क चलने की स्थिति पैदा होती है जो तापीय तनाव की समस्या को और बढ़ा देती है।
वायु प्रवेश और दबाव स्पाइक्स
हवा के थक्के और दबाव में उतार-चढ़ाव सीलों के ठीक से काम करने के लिए ज़रूरी स्थिर परिस्थितियों को बाधित करते हैं। स्टफिंग बॉक्स में फंसी हवा उन जगहों पर सूखे धब्बे बना देती है जहाँ सीलें बिना चिकनाई के एक-दूसरे को छूती हैं।
स्टार्टअप के दौरान दबाव में अचानक वृद्धि या प्रक्रिया में गड़बड़ी से सील सतहों पर भार अचानक बढ़ जाता है। यह अतिरिक्त दबाव द्रव फिल्म को निचोड़ देता है, जिससे क्षणिक धातु-से-धातु संपर्क और तेज़ तापन होता है।
हवा की जेबों और दबाव में उतार-चढ़ाव के संयोजन से अप्रत्याशित गर्म स्थान बनते हैं जो सील के किनारों पर दबाव डालते हैं। समय के साथ, ये बार-बार लगने वाले तापीय झटके गर्मी की जाँच के संकेत देने वाले रेडियल दरारें पैदा करते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या ताप-जांचित सीलों की मरम्मत की जा सकती है?
नहीं, हीट-चेक किए गए सील फ़ेस की मरम्मत नहीं की जा सकती और उन्हें बदलना ही होगा। दरारें सील की उचित द्रव फिल्म बनाए रखने की क्षमता को प्रभावित करती हैं और मेटिंग फ़ेस को धीरे-धीरे नुकसान पहुँचाती हैं।
ताप जांच कितनी जल्दी हो सकती है?
अत्यधिक शुष्क परिचालन के दौरान ताप जाँच कुछ ही सेकंड में या सीमांत परिस्थितियों में कुछ ही घंटों में हो सकती है। गति तापमान की चरम सीमा और सील के गर्म और ठंडे होने की गति पर निर्भर करती है।
कौन सी सील सामग्री गर्मी जांच के लिए सबसे अधिक प्रतिरोधी है?
सिलिकॉन कार्बाइड अपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण आमतौर पर सबसे अच्छा ताप-प्रतिरोधक प्रदान करता है। कार्बन-ग्रेफाइट पदार्थ भी अच्छा प्रदर्शन करते हैं क्योंकि वे कठोर सिरेमिक की तुलना में तापीय आघात को बेहतर ढंग से झेल सकते हैं।
मैं अपने पंप सील में गर्मी की जांच कैसे रोक सकता हूं?
उचित फ्लश प्रवाह सुनिश्चित करें, पंपों को कभी भी सूखा न छोड़ें, तरल पदार्थ का सही तापमान बनाए रखें और सील की पीवी सीमा के भीतर काम करें। तापमान मॉनिटर और स्वचालित शटडाउन सिस्टम लगाने से गर्मी जाँच का कारण बनने वाली स्थितियों से अतिरिक्त सुरक्षा मिलती है।
