Pompa cedimento della tenuta è uno dei problemi più frequenti nei sistemi di pompaggio industriali, causando costosi tempi di fermo e riparazioni. Capire perché le guarnizioni si guastano aiuta a prevenire questi problemi e a mantenere le apparecchiature in perfetto stato di funzionamento.
Cause meccaniche
I problemi meccanici sono responsabili di quasi il 401% di tutti i guasti alle guarnizioni. Questi problemi derivano in genere da un'installazione non corretta o dall'usura delle apparecchiature.
Errori di disallineamento ed installazione
Il disallineamento dell'albero causa 15-20% di tenuta meccanica guasti alle pompe. Quando l'albero della pompa non si allinea correttamente con l'albero del motore, si crea una rotazione irregolare pressione sulla guarnizione volti.
Questo disallineamento costringe la guarnizione a flettersi a ogni rotazione. Col tempo, questa flessione costante deteriora il materiale della guarnizione e causa perdite.
Gli errori di installazione sono altrettanto dannosi. Gli errori comuni includono l'uso di strumenti sbagliati, l'applicazione di una pressione non uniforme durante l'installazione o la contaminazione del facce di foca con lo sporco o l'olio delle dita.
Cuscinetti/alberi usurati e vibrazioni
I cuscinetti usurati causano un movimento eccessivo dell'albero, che danneggia le guarnizioni entro 500-1000 ore di funzionamento. Quando i cuscinetti si usurano, permettono all'albero di oscillare invece di ruotare fluidamente.
Questa oscillazione crea degli spazi tra le superfici di tenuta. Questi spazi lasciano fuoriuscire il fluido e permettono ai contaminanti di entrare nell'area di tenuta.
Livelli di vibrazione superiori a 0,8 cm al secondo indicano in genere problemi ai cuscinetti. Un monitoraggio regolare delle vibrazioni può individuare questi problemi prima che distruggano le guarnizioni.
Stress termomeccanico (controllo termico)
La fessurazione termica si manifesta sotto forma di piccole crepe sulla superficie della guarnizione, simili a un motivo a ragnatela. Questo si verifica quando le superfici della guarnizione subiscono rapidi sbalzi di temperatura di 10 °C o più.
La continua espansione e contrazione causata dalle oscillazioni di temperatura crea fratture da stress. Queste fratture aumentano di dimensioni a ogni ciclo termico fino a cedere completamente la guarnizione.
Cause operative
Il modo in cui si utilizza la pompa ha un impatto diretto vita di focaErrori di utilizzo possono distruggere una nuova guarnizione in pochi minuti o danneggiarla lentamente nel giro di mesi.
Funzionamento a secco / Perdita di lubrificazione
Far funzionare una pompa a secco distrugge le tenute meccaniche in meno di 30 secondi. Le superfici di tenuta necessitano di un sottile strato di liquido tra loro per evitare il contatto diretto.
Senza questa pellicola liquida, le facce si sfregano tra loro e generano un calore estremo. Le temperature possono raggiungere i 1000 °F in pochi secondi, sciogliendo o screpolando le superfici. materiali di tenuta.
La perdita di lubrificazione si verifica spesso quando i serbatoi si svuotano o quando si formano sacche di vapore nella linea di aspirazione. L'installazione di interruttori di basso livello e di un'adeguata ventilazione previene la maggior parte dei casi di funzionamento a secco.
Cavitazione e vaporizzazione
La cavitazione si verifica quando la pressione di aspirazione della pompa scende al di sotto della pressione di vapore del liquido. Questo crea minuscole bolle che collassano violentemente in prossimità delle superfici di tenuta.
Ogni collasso di una bolla crea un colpo di martello microscopico. Migliaia di questi impatti al secondo erodono il materiale della superficie di tenuta, come una sabbiatura.
La vaporizzazione si verifica quando il liquido si trasforma in vapore all'interfaccia della guarnizione. Questo vapore impedisce una corretta lubrificazione e causa gli stessi danni da funzionamento a secco menzionati in precedenza.
Picchi di pressione e shock idraulico
Picchi di pressione superiori a 150% rispetto alla normale pressione di esercizio possono danneggiare istantaneamente le guarnizioni. Questi picchi si verificano spesso quando le valvole si chiudono troppo rapidamente o quando le pompe si avviano con valvole di scarico chiuse.
Ammortizzatore idraulico (colpo d'ariete) crea onde di pressione che si abbattono sulle superfici di tenuta. Un singolo urto violento può incrinare le superfici di tenuta o far esplodere gli elastomeri.
L'installazione di valvole di sicurezza e l'utilizzo di motori ad avviamento progressivo riducono questi dannosi eventi di pressione. Le corrette procedure di azionamento delle valvole prevengono anche la maggior parte degli incidenti dovuti a shock idraulici.
Operare al di fuori dei limiti di progettazione
Ogni tenuta meccanica ha limiti specifici di pressione, temperatura e velocità. Il funzionamento oltre questi limiti riduce drasticamente la durata della tenuta.
Utilizzare una guarnizione con una pressione nominale di 150 psi a 200 psi ne riduce la durata di 75%. Analogamente, superare i limiti di temperatura di soli 25 °F può dimezzare la durata della guarnizione.
Verificare sempre che le condizioni operative corrispondano alle specifiche di progettazione della tenuta. Al variare delle condizioni di processo, potrebbero essere necessari materiali o design di tenuta diversi.
Cause ambientali
L'ambiente circostante la pompa influisce sulle prestazioni della tenuta tanto quanto il suo utilizzo. Fattori esterni possono attaccare i materiali della tenuta o interferire con il corretto funzionamento.
Contaminazione da solidi
Particelle solide di dimensioni pari a 10 micron possono danneggiare le superfici di tenuta. Queste particelle si insinuano tra le superfici di tenuta e agiscono come un composto abrasivo.
Fluidi sabbiosi o granulosi sono problemi evidenti. Ma anche fluidi dall'aspetto pulito possono contenere particelle dannose provenienti da incrostazioni di tubature, ruggine o contaminazione di processo.
L'installazione di un sistema di filtraggio adeguato rimuove la maggior parte delle particelle nocive. Sistemi di scarico che continuamente pulire il sigillo area prolunga anche la durata delle guarnizioni nei servizi contaminati.
Attacco corrosivo/chimico
L'attacco chimico distrugge i materiali di tenuta a livello molecolare. Un materiale sbagliato, con una sostanza chimica sbagliata, può rompersi in poche ore anziché in anni.
Gli elastomeri si gonfiano, induriscono o si dissolvono se esposti a sostanze chimiche incompatibili. I componenti metallici si corrodono, si crepano o si corrodono in caso di corrosione.
Verificare sempre la compatibilità chimica prima di selezionare i materiali di tenuta. In caso di dubbio, consultare le tabelle di compatibilità o eseguire test di immersione.
Temperature estreme
Temperature inferiori a -20 °F rendono gli elastomeri fragili e soggetti a crepe. All'estremo opposto, temperature superiori a 200 °F (400 °F) compromettono la maggior parte dei materiali di tenuta.
Le rapide variazioni di temperatura causano danni ancora maggiori rispetto alle temperature estreme costanti. Un'escursione termica di 38 °C può causare la rottura delle superfici di tenuta dure a causa dello shock termico.
L'utilizzo di materiali adatti alla temperatura ed evitare bruschi sbalzi di temperatura previene la maggior parte dei guasti termici. Scambiatori di calore o sistemi di raffreddamento sono utili nelle applicazioni a temperature estreme.
Vibrazioni e urti esterni
Le apparecchiature vicine possono trasmettere vibrazioni attraverso tubazioni e fondamenta alla pompa. Queste vibrazioni esterne si aggiungono a quelle esistenti vibrazione della pompa.
Attività di costruzione, traffico di carrelli elevatori o altre pompe possono creare carichi d'urto. Questi impatti improvvisi separano momentaneamente le superfici di tenuta, causando perdite e contaminazioni.
Una corretta progettazione delle fondamenta e l'isolamento dalle vibrazioni riducono gli effetti delle vibrazioni esterne. I connettori flessibili nelle tubazioni contribuiscono inoltre a isolare le pompe dalle fonti di vibrazioni esterne.
Cause legate ai materiali
Anche la migliore progettazione di tenuta può fallire se si utilizzano materiali sbagliati. La scelta del materiale influisce su ogni aspetto delle prestazioni della tenuta, dalla resistenza chimica alla durata.
Incompatibilità dei materiali
L'utilizzo di materiali incompatibili causa 25% di guasti prematuri delle guarnizioni. Ogni materiale di tenuta presenta specifiche limitazioni chimiche e di temperatura.
Ad esempio, la gomma Buna-N si gonfia e si ammorbidisce a contatto con oli minerali. Il Viton si degrada in presenza di vapore. La grafite non resiste agli ossidanti forti.
Scegliete sempre i materiali di tenuta in base alle vostre specifiche condizioni di servizio. Considerate temperatura, pressione, composizione chimica e pH nella scelta dei materiali.
Abrasione ed erosione
L'abrasione si verifica quando particelle solide consumano le superfici di tenuta per contatto diretto. Anche particelle morbide come farina o zucchero possono essere abrasive nel tempo.
L'erosione si verifica quando il flusso ad alta velocità rimuove il materiale di tenuta. Questo è particolarmente problematico con fanghi o pompe ad alta velocità.
I materiali duri come il carburo di silicio resistono all'abrasione meglio dei materiali morbidi. Speciali design delle superfici possono anche reindirizzare il flusso per ridurre al minimo l'erosione.
Estrusione sotto pressione
Le forze ad alta pressione sono morbide componenti di tenuta nelle fessure. Questa estrusione danneggia O-ring, guarnizioni e altre parti elastomeriche.
I cicli di pressione peggiorano l'estrusione. Ogni picco di pressione spinge il materiale più in profondità negli spazi vuoti, fino a romperne i pezzi.
L'utilizzo di anelli di supporto e la scelta di materiali con durezza adeguata prevengono la maggior parte dei problemi di estrusione. Anche la riduzione al minimo dei giochi riduce il rischio di estrusione.
Compression Set e indurimento
Set di compressione Si verifica quando gli elastomeri si deformano permanentemente sotto compressione costante. Il materiale perde la sua capacità di tornare elastico e di sigillare correttamente.
L'esposizione al calore e agli agenti chimici accelera la deformazione permanente da compressione. Un O-ring che dovrebbe durare anni potrebbe rompersi in pochi mesi in condizioni difficili.
La sostituzione regolare delle guarnizioni prima che si verifichi il cedimento meccanico da compressione previene guasti imprevisti. La scelta di elastomeri di alta qualità ne prolunga inoltre la durata.
Fatica e usura dei materiali
Tutti i materiali di tenuta sono soggetti a fatica nel tempo. Le variazioni di pressione costanti, i cicli di temperatura e le sollecitazioni meccaniche ne indeboliscono gradualmente i materiali.
La normale usura rimuove lentamente il materiale dalle superfici di tenuta. Questa usura accelera quando le condizioni non sono ottimali o quando la manutenzione viene trascurata.
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