วิธีรับมือกับการรั่วซึมของซีลเชิงกลในปั๊มแรงเหวี่ยง

เพื่อให้เข้าใจถึงการรั่วไหลของปั๊มแรงเหวี่ยง จำเป็นต้องเข้าใจหลักการทำงานพื้นฐานของปั๊มแรงเหวี่ยงก่อน เมื่อของเหลวไหลเข้าทางรูใบพัดและขึ้นไปตามใบพัด ความดันและความเร็วของของเหลวจะต่ำ เมื่อของเหลวไหลผ่านส่วนโค้งของปั๊ม ความดันและความเร็วจะเพิ่มขึ้น จากนั้นของเหลวจะไหลออกทางช่องระบาย ซึ่ง ณ จุดนี้ความดันจะสูงแต่ความเร็วจะลดลง ของเหลวที่ไหลเข้าปั๊มจะต้องไหลออกจากปั๊ม ปั๊มจะสร้างแรงดัน (หรือเฮด) ซึ่งหมายความว่ามันจะเพิ่มพลังงานของของเหลวในปั๊ม

ความเสียหายของชิ้นส่วนบางอย่างในปั๊มแรงเหวี่ยง เช่น ข้อต่อ ไฮดรอลิก ข้อต่อคงที่ และแบริ่ง จะทำให้ระบบทั้งหมดล้มเหลว แต่ประมาณร้อยละ 69 ของความล้มเหลวของปั๊มทั้งหมดเกิดจากอุปกรณ์ซีลทำงานผิดปกติ

ความจำเป็นของซีลเชิงกล

ซีลเชิงกลซีลเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการรั่วไหลระหว่างเพลาหมุนกับภาชนะบรรจุของเหลวหรือก๊าซ หน้าที่หลักคือการควบคุมการรั่วไหล ซีลทุกชนิดย่อมมีการรั่วไหลบ้าง เพื่อรักษาฟิล์มของเหลวให้ปกคลุมทั่วพื้นผิวซีลเชิงกล การรั่วไหลที่ออกมาทางด้านบรรยากาศนั้นค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น การรั่วไหลในสารไฮโดรคาร์บอนจะวัดได้ด้วยเครื่องวัด VOC ในหน่วยส่วนต่อล้าน (ppm)

ก่อนที่จะมีการพัฒนาซีลเชิงกล วิศวกรมักใช้ซีลเชิงกลในการปิดผนึกปั๊ม ซีลเชิงกลเป็นวัสดุเส้นใยที่มักชุบด้วยสารหล่อลื่น เช่น กราไฟต์ โดยตัดเป็นชิ้นๆ แล้วยัดลงไปในสิ่งที่เรียกว่า "กล่องบรรจุ" จากนั้นจึงใส่ปลอกซีลเข้าไปด้านหลังเพื่ออัดทุกอย่างให้แน่น เนื่องจากซีลเชิงกลสัมผัสโดยตรงกับเพลา จึงจำเป็นต้องมีการหล่อลื่น แต่ก็ยังทำให้กำลังของเครื่องยนต์ลดลงอยู่ดี

โดยปกติแล้ว “วงแหวนโคมไฟ” จะช่วยให้สามารถฉีดน้ำล้างไปยังซีลได้ น้ำนั้นจำเป็นต่อการหล่อลื่นและระบายความร้อนของเพลา และน้ำจะรั่วไหลเข้าไปในกระบวนการผลิตหรือออกสู่บรรยากาศ ขึ้นอยู่กับการใช้งานของคุณ คุณอาจต้อง:

• ควรเปลี่ยนทิศทางน้ำที่ใช้ในการชะล้างให้ห่างจากบริเวณที่เกิดกระบวนการ เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน
• ป้องกันไม่ให้น้ำที่ใช้ชำระล้างขังอยู่บนพื้น (น้ำกระเด็น) ซึ่งเป็นทั้งปัญหาที่ OSHA ต้องระวังและปัญหาด้านการดูแลรักษาความสะอาด
• ป้องกันกล่องตลับลูกปืนจากน้ำชะล้าง ซึ่งอาจปนเปื้อนน้ำมันและนำไปสู่ความเสียหายของตลับลูกปืนในที่สุด

เช่นเดียวกับปั๊มทุกชนิด คุณควรทดสอบปั๊มเพื่อตรวจสอบค่าใช้จ่ายในการใช้งานต่อปี ปั๊มแบบซีลอาจมีราคาติดตั้งและบำรุงรักษาที่ไม่แพง แต่หากคุณคำนวณปริมาณน้ำที่ใช้ต่อนาทีหรือต่อปี คุณอาจประหลาดใจกับค่าใช้จ่าย ปั๊มแบบซีลเชิงกลอาจช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายต่อปีได้มาก

ด้วยรูปทรงโดยทั่วไปของซีลเชิงกลแล้ว จุดใดก็ตามที่มีปะเก็นหรือโอริง ก็ย่อมมีจุดที่อาจเกิดการรั่วไหลได้:

• โอริง (หรือปะเก็น) แบบไดนามิกที่สึกหรอ เสื่อมสภาพ หรือเป็นรอยถลอก ขณะที่ซีลเชิงกลเคลื่อนที่
• สิ่งสกปรกหรือสารปนเปื้อนระหว่างซีลเชิงกล
• การทำงานที่ผิดปกติภายในซีลเชิงกล

ความล้มเหลวของอุปกรณ์ปิดผนึก 5 ประเภท

หากปั๊มแรงเหวี่ยงเกิดการรั่วซึมที่ไม่สามารถควบคุมได้ คุณต้องตรวจสอบสาเหตุที่เป็นไปได้ทั้งหมดอย่างละเอียดถี่ถ้วน เพื่อพิจารณาว่าจำเป็นต้องซ่อมแซมหรือติดตั้งใหม่

1. ความล้มเหลวในการปฏิบัติงาน

การละเลยจุดประสิทธิภาพสูงสุด: คุณกำลังใช้งานปั๊มที่จุดประสิทธิภาพสูงสุด (BEP) บนกราฟประสิทธิภาพหรือไม่? ปั๊มแต่ละตัวได้รับการออกแบบให้มีจุดประสิทธิภาพเฉพาะ เมื่อคุณใช้งานปั๊มนอกช่วงนั้น คุณจะสร้างปัญหาเกี่ยวกับอัตราการไหลซึ่งทำให้ระบบล้มเหลว

แรงดูดสุทธิไม่เพียงพอ (NPSH): หากแรงดูดของปั๊มไม่เพียงพอ ชุดหมุนอาจไม่เสถียร เกิดการเกิดโพรงอากาศ และส่งผลให้ซีลเสียหายได้

การทำงานโดยไม่มีหัวรถจักร:หากคุณตั้งวาล์วควบคุมต่ำเกินไปเพื่อควบคุมการไหลของปั๊ม อาจทำให้การไหลของของเหลวติดขัดได้ การไหลที่ติดขัดจะทำให้เกิดการไหลเวียนย้อนกลับภายในปั๊ม ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนและส่งผลให้ซีลเสียหายได้

การทำงานโดยไม่มีของเหลวหล่อเย็นและการระบายอากาศของซีลที่ไม่เหมาะสม: ปั๊มแนวตั้งมีความเสี่ยงมากที่สุด เนื่องจากซีลเชิงกลอยู่ด้านบน หากการระบายอากาศไม่เหมาะสม อากาศอาจติดอยู่รอบซีลและไม่สามารถระบายออกจากกล่องบรรจุได้ ซีลเชิงกลจะเสียหายในไม่ช้าหากปั๊มยังคงทำงานในสภาพเช่นนี้ต่อไป

ระยะขอบไอน้ำต่ำ:ของเหลวเหล่านี้เป็นของเหลวที่ไวไฟ ไฮโดรคาร์บอนร้อนจะไวไฟเมื่อสัมผัสกับบรรยากาศ เมื่อฟิล์มของเหลวไหลผ่านซีลเชิงกล มันอาจไวไฟที่ด้านบรรยากาศและทำให้เกิดความเสียหาย ความเสียหายนี้มักเกิดขึ้นกับระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำ น้ำร้อนที่อุณหภูมิ 250-280 องศาฟาเรนไฮต์จะไวไฟเนื่องจากความดันลดลงที่หน้าซีล

2. ความล้มเหลวทางกลไก

การเยื้องศูนย์ของเพลา ความไม่สมดุลของข้อต่อ และความไม่สมดุลของใบพัด ล้วนเป็นสาเหตุที่ทำให้ซีลเชิงกลเสียหายได้ นอกจากนี้ หลังจากติดตั้งปั๊มแล้ว หากท่อที่ยึดกับปั๊มไม่ตรงแนว จะทำให้ปั๊มรับแรงกดมากเกินไป คุณต้องหลีกเลี่ยงฐานที่ไม่ดีด้วย: ฐานมั่นคงหรือไม่? มีการอัดปูนอย่างเหมาะสมหรือไม่? มีฐานที่หลวมหรือไม่? ยึดด้วยน็อตอย่างถูกต้องหรือไม่? และสุดท้าย ตรวจสอบตลับลูกปืน หากความคลาดเคลื่อนของตลับลูกปืนสึกหรอ เพลาจะเคลื่อนที่และทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในปั๊ม

3. ความล้มเหลวของส่วนประกอบซีล

คุณมีคู่ซีลที่เหมาะสมทางด้านไตรโบโลยี (การศึกษาเรื่องแรงเสียดทาน) หรือไม่? คุณเลือกส่วนประกอบของหน้าสัมผัสที่ถูกต้องแล้วหรือยัง? คุณภาพของวัสดุหน้าสัมผัสของซีลเป็นอย่างไร? วัสดุของคุณเหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะของคุณหรือไม่? คุณเลือกซีลรองที่เหมาะสม เช่น ปะเก็นและโอริง ที่ทนต่อการกัดกร่อนจากสารเคมีและความร้อนแล้วหรือยัง? สปริงของคุณไม่ควรอุดตัน และท่อลูกฟูกไม่ควรสึกกร่อน สุดท้ายนี้ ให้คอยสังเกตการบิดเบี้ยวของหน้าสัมผัสจากแรงดันหรือความร้อน เนื่องจากซีลเชิงกลภายใต้แรงดันสูงจะโก่งงอ และรูปทรงที่บิดเบี้ยวอาจทำให้เกิดการรั่วไหลได้

4. ความล้มเหลวในการออกแบบระบบ

คุณจำเป็นต้องมีระบบล้างซีลที่เหมาะสม พร้อมทั้งระบบระบายความร้อนที่เพียงพอ ระบบแบบคู่จะมีของเหลวกั้น กระปุกซีลเสริมต้องอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง พร้อมด้วยอุปกรณ์และท่อที่ถูกต้อง คุณต้องคำนึงถึงความยาวของท่อตรงที่ด้านดูดด้วย – ระบบปั๊มรุ่นเก่าบางระบบที่มักมาเป็นชุดประกอบ จะมีข้อต่อโค้ง 90 องศาที่ด้านดูดก่อนที่ของเหลวจะเข้าสู่ตาใบพัด ข้อต่อโค้งนี้ทำให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วน ซึ่งก่อให้เกิดความไม่เสถียรในชุดประกอบที่หมุนได้ ท่อดูด/ท่อส่ง และท่อบายพาสทั้งหมดต้องได้รับการออกแบบอย่างถูกต้องเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากท่อบางส่วนได้รับการซ่อมแซมในช่วงหลายปีที่ผ่านมา

5. อย่างอื่นทั้งหมด

ปัจจัยเบ็ดเตล็ดอื่นๆ คิดเป็นเพียงประมาณ 8 เปอร์เซ็นต์ของความล้มเหลวทั้งหมด ตัวอย่างเช่น บางครั้งอาจจำเป็นต้องใช้ระบบเสริมเพื่อให้สภาพแวดล้อมการทำงานที่ยอมรับได้สำหรับซีลเชิงกล สำหรับระบบคู่ คุณจำเป็นต้องใช้ของเหลวเสริมเพื่อทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้นป้องกันการปนเปื้อนหรือของเหลวในกระบวนการผลิตไม่ให้รั่วไหลออกสู่สิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม สำหรับผู้ใช้ส่วนใหญ่ การแก้ไขปัญหาในหนึ่งในสี่หมวดหมู่แรกก็เพียงพอแล้วที่จะหาทางออกที่ต้องการ

บทสรุป

ซีลเชิงกลเป็นปัจจัยสำคัญต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์หมุน ซีลมีหน้าที่ในการป้องกันการรั่วไหลและความล้มเหลวของระบบ แต่ยังเป็นตัวบ่งชี้ปัญหาที่อาจนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรงในอนาคต ความน่าเชื่อถือของซีลได้รับผลกระทบอย่างมากจากการออกแบบซีลและสภาพแวดล้อมการทำงาน