ПОЛОМКИ ТОРЦОВЫХ УПЛОТНЕНИЙ.

Перед началом расследования необходимо учесть два важных основных фактора:
Значительную часть отказов торцевых уплотнений можно объяснить эксплуатационными факторами, которые не являются прямыми неисправностями уплотнения. Исследования показали, что многие отказы могут быть связаны с неправильной эксплуатацией оборудования, например, с работой насосов всухую, перекачкой при закрытой задвижке на линии нагнетания и работой с отклонением от проектных параметров, что может вызвать кавитацию и чрезмерную вибрацию, особенно на более крупных насосах. На рисунке ниже представлена статистика причин отказа уплотнений сделанного на базе одного исследования.

Торцовые уплотнения, как правило, имеют сложную конструкцию и содержат как вращающиеся уплотнительные поверхности (пары трения), так и ряд вспомогательных элементов и вторичных уплотнений. Каждый из этих отдельных элементов уплотнения может являться причиной отказа.
На рисунке показаны места возможных утечек через одинарное торцовое уплотнение с одной пружиной.

Большинство возникающих отказов уплотнений ТУ на первый взгляд носит случайный характер.
В свою очередь это создает проблемы с организацией технического обслуживания. Однако анализ показывает, что многие случайные отказы напрямую или косвенно связаны с нарушениями в эксплуатации самих насосов. По этой причине первый шаг в определении причин отказа торцового уплотнения заключается в определении того, когда возникает проблема.

Положение и ширина следов износа на седле указывают на различные проблемы.
Если ширина следа износа на седле является зеркалом скользящей поверхности противоположного уплотнительного кольца, то это означает что уплотнение вала, хорошо выровнено относительно оси без биения.
Если скользящая поверхность седла шире вращающейся скользящей поверхности, более широкий след на седле по всему периметру указывает на биение вала.
Это также можно являться следствие присутствия дисбаланса вращающейся массы.

Неравномерная глубина следа износа вокруг по окружности седла указывает на перекос в креплении седла.

Износ подвижного уплотнительного кольца в точке, где оно уплотняется относительно вала.
Повышенный износ подвижного уплотнительного кольца наблюдается, если посадочное место уплотнительного кольца наклонено относительно вала. Износ подвижного уплотнительного кольца сопровождается осевыми царапинами на внутренней поверхности.

Осевое перемещение вала, вызванное вибрацией или перекосом седла, может вызвать износ вала или втулки под подвижным уплотнительным кольцом.
Трение уплотнительного кольца о вал постоянно удаляет защитный оксидный слой на валу, вызывая коррозию.

Зависание торцового уплотнения вала означает, что осевое движение вращающейся части уплотнения вала блокируется.
Зависание в основном происходит в уплотнениях с подвижным кольцом, но встречается и в сильфонных уплотнениях, хотя механизм, лежащий в их основе, отличается.
В уплотнениях с подвижным кольцом на валу могут образовываться осадки или отложения рядом с уплотнительным кольцом, препятствуя свободному скольжению уплотнительного кольца по валу.
При изменении температуры или давления в системе размеры
деталей насоса также изменяются. В результате уплотнительное кольцо должно иметь возможность свободно скользить на валу или втулке для сохранения работоспособности.

Эскиз зависания уплотнения из-за блокировки
осевого перемещения подвижного уплотнительного кольца

Термическое повреждение уплотнения может произойти из-за одного кратковременного события, такого как некоторые из перечисленных выше, или может воздействовать на уплотнение в течение более длительного периода времени, например, перекачиваемый продукт имеет более высокую температуру, чем ожидалось:
Термическое растрескивание поверхностей уплотнения. Свидетельством этого может быть присутствие небольших радиальных трещин на поверхности уплотнения или нескольких более крупных трещин в радиальном направлении. Это свидетельствует о чрезмерной температуре на поверхности пары трения уплотнения, обычно кратковременной, вызывающей растрескивание под действием термического напряжения. Материалы с высокой теплопроводностью более устойчивы к такому повреждению.

Старение и деформация эластомеров. Уплотнительные кольца вторичных уплотнений могут подвергаться чрезмерному старению, остаточной деформации, затвердеванию или растрескиванию. Обратите внимание, что такие условия эксплуатации, как работа на сухую, также могут вызывать старение и деформацию эластомеров, поскольку выделяемое тепло может проходить через поверхности уплотнения; поверхность уплотнения с высокой теплопроводностью может выдержать работу на сухую, но вызвать старение вторичного уплотнения из эластомера.

Повреждение от испарения, особенно с жидкостями на водной основе. Если уплотняемая жидкость испаряется в зазоре между парой трения уплотнения, то это может вызвать повреждения аналогичные тем что происходят при кавитации, особенно на поверхностях изготовленных из мягких материалов, таких как графит. Это можно определить по характеру повреждений. Повреждение будет представлять собой полосу, направленную в сторону атмосферного давления. Испарение также может привести к термическому растрескиванию твердых поверхностей из-за быстрых колебаний температуры. Это также может привести к термической нестабильности, когда испарение стремится раздвинуть поверхности пары трения, что в дальнейшем позволяет проникнуть более холодной жидкости. Это может привести к появлению клубов пара, серьезному повреждению уплотнения и значительному шуму.

Повреждения от кавитации. Материал - карбид вольфрама

При выборе уплотнений необходимо учитывать все жидкости и вещества, которые будут контактировать с уплотнением. Помимо основной жидкости это могут быть жидкости для очистки и промывки, вторичные компоненты перекачиваемого продукта, осадок, продукты разложения или испарения, изменения в основной уплотняемой жидкости со временем из-за изменений в процессе, а также условия во время работы и остановки.
Работа при повышенной температуре ускоряет большинство отрицательных эффектов, связанных с жидкостью, таких как коррозия металлов и химическое воздействие на эластомеры:
•Коррозия металлических деталей. Высоконагруженные элементы, такие как пружины, будут наиболее подвержены коррозии.
•Химическое воздействие на эластомеры. Трение, возникающее на поверхностях уплотнения, может создавать температуру выше температуры жидкости, особенно при работе на сухую или других нештатных ситуациях. Следовательно, вторичные уплотнения, наиболее близкие к уплотнительным поверхностям, обычно будут наиболее подвержены воздействию.

•Абразивный износ пар трения уплотнения. Попадание мелких твердых частиц между парой трения уплотнения вызовет сильный износ. Попадание твердых частиц вблизи уплотнения может быть сведено к минимуму за счет конструкции насоса, корпуса уплотнения или вспомогательных систем (схемы уплотнения). Износ поверхностей уплотнения обычно происходит со стороны продукта уплотнения. В качестве альтернативы может потребоваться комбинация поверхностей с двумя твердыми поверхностями.
•Может произойти засорение пружин, особенно многопружинных конструкций. Маленькие пружины особенно восприимчивы к засорению. Некоторые конструкции выносят пружины за пределы продукта, но это может привести к другим проблемам; пружины обычно намного меньше, что создает более строгие требования к настройке, а также склонны к проблемам типа зависания уплотнения. Если конструкция машины и эксплуатационные параметры позволяют, то конструкция с большой одной пружиной будет более устойчива к засорению.