Что такое допустимая утечка через механическое уплотнение?

Типичные допустимые скорости утечки

В большинстве промышленных применений нормально функционирующее механическое уплотнение будет иметь скорость утечки 10 капель в час или меньше на уплотнение. Это небольшое количество утечки считается нормальным и необходимым для надлежащей смазки и охлаждения уплотнения. Чрезмерная утечка сверх этой скорости может указывать на проблемы с конструкцией уплотнения, установкой или условиями эксплуатации.

Утечка через уплотнение измеряется путем сбора и количественной оценки жидкости, которая просачивается через уплотнительные поверхности за определенный период. Общепринятый метод заключается в измерении капель в минуту и переводе в часовой расход. Одна капля в минуту соответствует приблизительно 2,5–3 мл в час.

Допустимая утечка API 682

Стандарт Американского института нефти (API) 682 содержит рекомендации по допустимым утечкам через уплотнения в нефтегазовой промышленности. API 682 определяет три класса утечки через уплотнения:

• Уплотнения категории I: Скорость утечки менее 500 мл в день (20,8 мл/час)
• Уплотнения категории II: Скорость утечки менее 1000 мл в день (41,7 мл/час)
• Уплотнения категории III: Скорость утечки менее 2000 мл в день (83,3 мл/час)

Допустимые скорости утечки превышают типичный показатель в 10 капель в час из-за сложных условий эксплуатации и критического характера нефтегазовых применений.

Факторы, влияющие на скорость утечки через уплотнение

Факторы проектирования уплотнений

• Материалы для лица: Трибологические свойства и совместимость материалов поверхности первичного и сопряженного кольца влияют на утечку. Твердые пары поверхностей, такие как карбид кремния против карбида кремния, как правило, работают с более узкими зазорами и меньшей утечкой.
• Коэффициент баланса: Уплотнения с высокими коэффициентами балансировки (т.е. большей силой закрытия) имеют тенденцию к более низким показателям утечки. Однако это должно быть сбалансировано с выделением тепла и износом.
• Процедуры для лица: Для оптимизации топографии уплотнительных поверхностей с целью улучшения смазки и контроля утечек можно использовать такие методы обработки поверхности, как лазерное текстурирование поверхности (LST) или микроволновая шлифовка.
• Пружинная загрузка: Сила пружины, удерживающая поверхности вместе, влияет на нагрузку на поверхность и скорость утечки. Более сильные пружины уменьшают утечку, но увеличивают износ и выделение тепла.

Факторы оборудования

• Скорость вала: Более высокие скорости вращения вала, как правило, приводят к увеличению утечки через уплотнение из-за больших центробежных сил и турбулентности.
• Несоосность: Излишний несоосность или прогиб вала может привести к неравномерной нагрузке и увеличению утечки на уплотнительных поверхностях.
• Вибрация: Вибрация может привести к вибрации или кратковременному открытию уплотнительных поверхностей, что приведет к более высоким уровням утечки.

Условия эксплуатации

• Давление: Более высокие герметичные давления имеют тенденцию увеличивать скорость утечки при прочих равных условиях. Удвоенное давление приблизительно удвоит скорость утечки.
• Температура: Повышенные температуры снижают вязкость, что может привести к более высоким показателям утечки. Высокие температуры также могут повредить эластомеры и вызвать деформацию поверхности.

Свойства жидкости

• Вязкость: Жидкости с меньшей вязкостью более склонны к утечкам, поскольку они легче протекают через тонкую пленку между поверхностями.
• Смазывающая способность: Жидкости с плохими смазочными свойствами могут вызывать повышенное трение и износ уплотнительных поверхностей, что приводит к увеличению утечек.
• Абразивность: Абразивные жидкости ускоряют износ уплотнительных поверхностей, вызывая их раскрытие и со временем увеличивая утечку.
• Волатильность: Высоколетучие или газообразные жидкости сложнее герметизировать, и они склонны к большим утечкам, особенно при работе в условиях, близких к давлению паров жидкости.