Pochopení vad těsnění u rotačních strojů
Definice: Co jsou vady těsnění?
Vady těsnění jsou poškození, opotřebení nebo selhání těsnicích součástí, které zabraňují úniku maziva a vniknutí kontaminantů do rotujících strojů. Mezi běžné typy těsnění patří radiální hřídelová těsnění, mechanická čelní těsnění, labyrintová těsnění a O-kroužky. Vady těsnění se projevují jako únik oleje nebo maziva, vniknutí nečistot a vlhkosti, zvýšené tření a zahřívání a v některých případech i přispívání k vibrace třením nebo vytvářením nestabilit.
I když se těsnění mohou jevit jako drobné součástky, jejich selhání má vážné následky: ztráta mazání vede k rychlému selhání ložiska, urychluje se vnikání nečistot nosit, a v procesních zařízeních (čerpadlech) může selhání těsnění vést ke ztrátě produktu, kontaminaci životního prostředí nebo bezpečnostním rizikům.
Běžné typy těsnění a jejich vady
1. Těsnicí kroužky (radiální hřídelová těsnění)
Elastomerová těsnění s pružným břitem, který se dotýká rotující hřídele:
Běžné vady
- Opotřebení rtů: Tření opotřebovává materiál břitu a nakonec ztrácí těsnicí kontakt.
- Kalení: Teplo nebo stárnutí ztvrdne elastomer, okraj ztrácí pružnost a přizpůsobivost
- Praskání: Praskliny na rtu způsobené věkem, chemikáliemi nebo nadměrným házení hřídele
- Trhání rtů: Poškození v důsledku instalace, vady hřídele nebo nadměrné vibrace
- Ztráta podvazkového jara: Pružina udržující kontakt s břity se zlomí nebo spadne
Příznaky
- Únik oleje nebo maziva na výstupních bodech hřídele
- Vstup kontaminace (nečistoty viditelné v oblasti ložiska)
- Zvýšení teploty ložiska v důsledku úniku maziva
- Zvýšení vibrací ložisek v důsledku znečištění
2. Mechanická těsnění
Používá se v čerpadlech a vysokotlakých aplikacích:
Běžné vady
- Opotřebení obličeje: Opotřebení dosedacích ploch, zvýšení netěsnosti
- Poškození obličeje: Škrábance, odštěpky, tepelné praskliny na těsnicích plochách
- Selhání O-kroužku: Sekundární těsnění se zhoršuje
- Selhání pružiny: Pružiny zajišťující čelní tlak se zlomí nebo oslabí
- Koksování/Usazeniny: Nahromadění materiálu brání správnému kontaktu s plochou
Příznaky
- Viditelný únik u těsnění
- Emise páry nebo výparů (při utěsňování horkých kapalin)
- Pištění při kontaktu s obličejem
- Vysoká teplota těsnění
- Vibrace způsobené nestabilitou kontaktu s plochou
3. Labyrintová těsnění
Bezkontaktní těsnění v turbínách a kompresorech:
Běžné vady
- Opotřebení zubů: Labyrintové zuby opotřebované nebo zlomené odřeninami
- Zvýšení průjezdnosti: Opotřebení nebo tepelný nárůst zvětšují vůli a snižují tak účinnost těsnění
- Tření: Kontakt z nadměrných vibrací nebo pohybu hřídele poškozuje zuby
- Vklady: Usazeniny uhlíku nebo vodního kamene ovlivňující vůle
Příznaky
- Zvýšený únik (měřitelný průtok nebo ztráta tlaku)
- Snížení účinnosti (vnitřní netěsnost)
- Vibrace z tření (mohou způsobit parní vír v některých případech)
- Důkazy kontaktu (stopy opotřebení, změna barvy po tepelném zabarvení)
4. O-kroužky a statická těsnění
- Kompresní sada: Trvalá deformace z trvalého stlačení
- Chemický útok: Nekompatibilní kapaliny degradující elastomer
- Extruze: O-kroužek vytlačený z drážky pod tlakem
- Tepelné poškození: Tepelné stárnutí, kalení, praskání
Příčiny selhání těsnění
Běžné opotřebení
- Kontaktní těsnění mají omezenou životnost v důsledku opotřebení třením
- Typická životnost břitového těsnění: 5 000–20 000 provozních hodin
- Životnost mechanické ucpávky: 10 000–50 000 hodin v závislosti na aplikaci
- Míra opotřebení závisí na povrchu hřídele, rychlosti a mazání
Poškození instalace
- Těsnicí břit proříznutý nebo poškozený během instalace
- Těsnění není správně usazeno v pouzdře
- Vady povrchu hřídele, trhání těsnicího břitu
- Kontaminace během montáže
Provozní podmínky
- Nadměrné házení hřídele: Excentricita hřídele nebo vibrace překračující těsnicí schopnost
- Vysoká teplota: Degradující elastomerní materiály
- Chemická nesnášenlivost: Procesní kapaliny napadající těsnicí materiály
- Abrazivní prostředí: Částice poškozující těsnicí plochy
- Chod nasucho: Ztráta mazání těsnění způsobující rychlé opotřebení
Mechanické problémy
- Nadměrné vibrace z nevyváženost nebo nesouosost
- Vady hřídele (škrábance, vrypy) poškození těsnicích břitů
- Selhání ložiska způsobující nadměrný pohyb hřídele
- Tepelný růst ovlivňující usazení těsnění
Detekce vad těsnění
Vizuální indikátory
- Únik: V místě těsnění je viditelný olej, mazivo nebo procesní kapalina
- Barvení: Změna barvy kolem těsnění v důsledku prosakování
- Kapání: Aktivní hromadění úniků pod zařízením
- Mlžení: Jemný sprej z úniku těsnění pod vysokým tlakem
Provozní ukazatele
- Ztráta maziva: Častá potřeba doplňovat olej nebo mazivo
- Kontaminace: Nečistoty nebo vlhkost ve vzorcích maziva
- Problémy s ložisky: Předčasné opotřebení ložisek v důsledku znečištění nebo ztráty maziva
- Zvýšení teploty: Zahřívání ložisek v důsledku nedostatečného mazání
Vibrační účinky
- Tření těsnění může vytvářet vibrace vyvolané třením
- Vysokofrekvenční složky z kontaktu těsnění
- V závažných případech subsynchronní vibrace způsobené nestabilitou těsnění
- Sekundární účinky: vibrace ložisek v důsledku znečištění nebo ztráty maziva
Důsledky selhání těsnění
Okamžité účinky
- Únik maziva vyžadující časté doplňování
- Vniknutí kontaminace, která degraduje zbývající mazivo
- Ztráta produktu nebo únik do životního prostředí (procesní těsnění)
- Bezpečnostní rizika způsobená kluzkými podlahami nebo únikem toxických látek
Sekundární poškození
- Selhání ložiska: Nedostatečné mazání nebo znečištění ničí ložiska
- Zrychlené opotřebení: Abrazivní kontaminace urychluje veškeré opotřebení
- Koroze: Vniknutí vlhkosti způsobuje rez a korozi
- Poškození spojky: Mazací sprej kontaminuje elastomerové spojkové prvky
Prevence a údržba
Správný výběr
- Vyberte typ těsnění vhodný pro danou aplikaci (tlak, teplota, rychlost, chemická kompatibilita)
- Použijte správnou velikost a specifikaci těsnění
- Zvažte požadavky na povrchovou úpravu hřídele (obvykle < 0,8 µm Ra pro břitová těsnění)
- Přizpůsobte elastomer kapalině a teplotě (nitril, viton, PTFE atd.)
Instalační postupy
- Před instalací očistěte všechny povrchy
- Používejte vhodné instalační nástroje (natahovače těsnění, ne kladiva)
- Před instalací namažte těsnicí břity
- Chraňte těsnicí břit při nasouvání na hřídel (použijte montážní pouzdro)
- Zkontrolujte kolmost a správné usazení těsnění
Provozní postupy
- Udržujte si dobré váhy a zarovnání (snižuje pohyb hřídele a vibrace)
- Řízení provozních teplot v rámci jmenovitých hodnot těsnění
- Zajistěte dostatečné mazání dosahující k těsnění
- Zabraňte kontaminaci oblasti těsnění nekompatibilními materiály
Preventivní výměna
- Vyměňte těsnění během plánované údržby (nečekejte na poruchu)
- Typické intervaly výměny: 2–5 let nebo dle doporučení výrobce
- Při otevírání ložiskových těles vždy vyměňte těsnění
- Uchovávejte sady těsnění v inventáři náhradních dílů
Zvláštní aspekty
Zařízení s vysokými vibracemi
- Nadměrný pohyb hřídele rychle poškozuje těsnění
- Pro dosažení přijatelné životnosti těsnění je nutné řešit základní příčiny vibrací
- Pro aplikace s vysokými vibracemi zvažte použití vysoce odolných nebo pružinových těsnění
Extrémní prostředí
- Vysoká teplota: Používejte vysokoteplotní elastomery nebo mechanická těsnění
- Brusivo: Ochranná pouzdra hřídele, těsnění expeleru pro zabránění vzniku částic
- Korozívní: Chemicky odolné materiály, povrchově upravené povrchy
- Vakuum: Speciální těsnění s nízkým odplyňováním
Řešení problémů s těsněním
Předčasné selhání těsnění
Oblasti vyšetřování:
- Ověřte stav povrchu hřídele (drsnost, škrábance, koroze)
- Zkontrolujte házivost hřídele (nadměrná házivost rychle ničí těsnění)
- Měření úrovně vibrací (vysoké vibrace zkracují životnost těsnění)
- Ověřte provozní teplotu v rámci jmenovitých hodnot těsnění
- Zkontrolujte chemickou neslučitelnost
- Prozkoumejte instalační postupy
- Ověřte správný typ a velikost těsnění pro danou aplikaci
Trvalý únik
Možné příčiny a řešení:
- Poškození hřídele: Opotřebovaná drážka v hřídeli v místě těsnění → opravte hřídel nebo použijte opravné pouzdro
- Nadměrné házení: Excentricita hřídele → korigujte házivost nebo použijte těsnění s vyšší nosností
- Nesprávná orientace těsnění: Těsnění nainstalováno obráceně → správně znovu namontovat
- Poškozený těsnicí břit: Poškození při instalaci → vyměňte a použijte správnou techniku
- Nesprávný tlak: Tlak překračuje jmenovitý tlak těsnění → použijte těsnění s jmenovitým tlakem nebo snižte tlak
Problémy s vibracemi souvisejícími s těsněním
Tření a nestabilita těsnění
- Kontaktní těsnění mohou vytvářet trhavé tření
- Může přispívat k nízkofrekvenčním vibracím nebo chvění
- Těsnění pro chod nasucho jsou obzvláště náchylná k vibracím způsobeným třením
- Bezkontaktní těsnění (labyrint) může vytvářet aerodynamické nestability
Těsnění těsnění
- Nadměrný pohyb hřídele způsobuje tvrdý kontakt těsnění s hřídelí
- Vytváří teplo, rychle poškozuje těsnění
- Může vytvořit tepelná mašle z asymetrického ohřevu
- Může způsobovat vysokofrekvenční vibrace a hluk
Dopad na spolehlivost strojů
Integrita mazacího systému
- Těsnění jsou kritickou hranicí mazacího systému
- Selhání těsnění vede k úniku maziva a vniknutí kontaminace
- Výsledkem je rychlé opotřebení ložisek
- Může kaskádovitě fungovat až do úplného selhání stroje.
Ochrana životního prostředí
- Těsnění zabraňují úniku procesních kapalin (čerpadla, kompresory)
- Selhání může způsobit kontaminaci životního prostředí
- Bezpečnostní obavy týkající se toxických nebo hořlavých materiálů
- Problémy s dodržováním předpisů
Moderní technologie těsnění
Pokročilé návrhy
- Vícebřitá těsnění: Více těsnicích břitů pro redundanci
- Těsnění výtlačných ventilů: Odstředivý tok vylučuje kontaminanty
- Magnetické těsnění: Magnetická kapalina utěsněná magnetickým polem
- Suché plynové těsnění: Bezkontaktní těsnění pro vysokorychlostní kompresory
- Kazetová těsnění: Předmontované jednotky zjednodušující instalaci
Monitorování stavu
- Systémy pro detekci netěsností těsnění
- Monitorování průtoku proplachovací kapaliny (mechanické ucpávky)
- Monitorování teploty v místě těsnění
- Monitorování vibrací detekující problémy s těsněním
Vady těsnění, ačkoli jsou ve srovnání s problémy s ložisky nebo rotorem často přehlíženy, mají zásadní dopad na spolehlivost strojů. Správný výběr těsnění, instalace a preventivní výměna v kombinaci s řešením základních příčin předčasného selhání (vibrace, házení, kontaminace) zajišťuje, že těsnění plní své základní funkce zadržování maziva a zamezování kontaminace po celou dobu své konstrukční životnosti.
Kategorie: GlosářDiagnostika vibrací
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 