Razumijevanje nedostataka brtvi u rotirajućim strojevima
Definicija: Što su nedostaci brtvi?
Nedostaci brtve su oštećenja, istrošenost ili kvarovi brtvenih komponenti koje sprječavaju curenje maziva i sprječavaju ulazak onečišćujućih tvari u rotirajuće strojeve. Uobičajene vrste brtvi uključuju usne brtve (radijalne brtve osovina), mehaničke brtve, labirintne brtve i O-prstenove. Nedostaci brtvi manifestiraju se kao curenje ulja ili masti, prodiranje prljavštine i vlage, povećano trenje i zagrijavanje, a u nekim slučajevima i doprinos... vibracija trljanjem ili stvaranjem nestabilnosti.
Iako se brtve mogu činiti kao manje važne komponente, njihov kvar ima ozbiljne posljedice: gubitak podmazivanja dovodi do brzog kvara ležaja, ubrzava se prodiranje onečišćenja nositi, a u procesnoj opremi (pumpama), kvar brtve može rezultirati gubitkom proizvoda, onečišćenjem okoliša ili sigurnosnim rizicima.
Uobičajene vrste brtvi i njihovi nedostaci
1. Brtve s usnama (radijalne brtve osovine)
Elastomerne brtve s fleksibilnom usnicom koja dodiruje rotirajuću osovinu:
Uobičajeni nedostaci
- Ružne na usnama: Trenje troši materijal ruba, što na kraju dovodi do gubitka brtvenog kontakta.
- Očvršćavanje: Toplina ili starenje stvrdnjavaju elastomer, rub gubi fleksibilnost i prilagodljivost
- Pucanje: Pukotine na usnama od starosti, kemikalija ili prekomjerne odstupanje osovine
- Suzenje usana: Oštećenja od instalacije, nedostaci osovine ili prekomjerne vibracije
- Gubitak podvezice u proljeće: Opruga koja održava kontakt usana pukne ili ispadne
Simptomi
- Curenje ulja ili masti na izlaznim točkama osovine
- Ulaz kontaminacije (prljavština vidljiva u području ležaja)
- Povećanje temperature ležaja zbog gubitka maziva
- Povećanje vibracija ležaja zbog onečišćenja
2. Mehaničke brtve za lice
Koristi se u pumpama i visokotlačnim primjenama:
Uobičajeni nedostaci
- Odjeća za lice: Trošenje spojnih površina, povećanje curenja
- Oštećenje lica: Ogrebotine, krhotine, termalne pukotine na brtvenim površinama
- Kvar O-prstena: Sekundarne brtve propadaju
- Kvar opruge: Opruge koje pružaju čeoni pritisak puknu ili oslabe
- Koksiranje/Naslage: Nakupljanje materijala sprječava pravilan kontakt s površinom
Simptomi
- Vidljivo curenje na brtvi
- Emisija pare ili isparenja (ako se brtvljenje vrši vrućim tekućinama)
- Škripavi zvuk od kontakta s licem
- Visoka temperatura brtvljenja
- Vibracije zbog nestabilnosti kontakta s površinom
3. Labirintne brtve
Beskontaktna brtvila u turbinama i kompresorima:
Uobičajeni nedostaci
- Trošenje zuba: Labirintni zubi istrošeni ili slomljeni od trljanja
- Povećanje razmaka: Habanje ili termalni rast povećavaju zazor, smanjujući učinkovitost brtvljenja
- Trljanja: Kontakt od prekomjernih vibracija ili kretanja osovine oštećuje zube
- Depoziti: Nakupljanje ugljika ili kamenca utječe na zazore
Simptomi
- Povećano propuštanje (mjerljiv protok ili gubitak tlaka)
- Smanjenje učinkovitosti (unutarnje curenje)
- Vibracije od trljanja (mogu izazvati parni vrtlog u nekim slučajevima)
- Dokazi kontakta (tragovi habanja, promjena boje uzrokovane toplinom)
4. O-prstenovi i statičke brtve
- Kompresijski set: Trajna deformacija uslijed produžene kompresije
- Kemijski napad: Nekompatibilne tekućine koje razgrađuju elastomer
- Ekstruzija: O-prsten istisnut iz žlijeba pod pritiskom
- Toplinska oštećenja: Starenje toplinom, otvrdnjavanje, pucanje
Uzroci kvara brtve
Normalno trošenje
- Kontaktne brtve imaju ograničen vijek trajanja zbog trošenja trenjem
- Tipični vijek trajanja brtve: 5.000-20.000 radnih sati
- Vijek trajanja mehaničke brtve: 10.000-50.000 sati, ovisno o primjeni
- Brzina trošenja ovisi o površini osovine, brzini, podmazivanju
Oštećenje instalacije
- Rub brtve prerezan ili oštećen tijekom ugradnje
- Brtva nije pravilno postavljena u kućište
- Oštećenja površine osovine, pucanje brtvene usne
- Kontaminacija tijekom montaže
Radni uvjeti
- Prekomjerno odstupanje osovine: Ekscentričnost ili vibracije osovine koje prelaze kapacitet brtvljenja
- Visoka temperatura: Degradirajući elastomerni materijali
- Kemijska nekompatibilnost: Procesne tekućine koje napadaju materijale brtvi
- Abrazivno okruženje: Čestice koje oštećuju brtvene površine
- Suhi rad: Gubitak podmazivanja brtve uzrokuje brzo trošenje
Mehanički problemi
- Prekomjerne vibracije od neravnoteža ili neusklađenost
- Nedostaci osovine (ogrebotine, zarezi) oštećenje brtvenih usana
- Kvar ležaja koji omogućuje prekomjerno kretanje osovine
- Toplinski rast utječe na prianjanje brtve
Otkrivanje nedostataka brtvi
Vizualni pokazatelji
- Propuštanje: Ulje, mast ili procesna tekućina vidljivi na mjestu brtve
- Bojenje: Promjena boje oko brtve zbog procjeđivanja
- Kapanje: Aktivno nakupljanje curenja ispod opreme
- Magljenje: Fini sprej od curenja brtve pod visokim tlakom
Operativni pokazatelji
- Gubitak maziva: Često je potrebno dodavati ulje ili mast
- Kontaminacija: Prljavština ili vlaga u uzorcima maziva
- Problemi s ležajevima: Prerano trošenje ležajeva zbog kontaminacije ili gubitka maziva
- Porast temperature: Zagrijavanje ležaja zbog nedovoljnog podmazivanja
Učinci vibracija
- Trenje brtvi može stvoriti vibracije uzrokovane trenjem
- Visokofrekventne komponente iz kontakta brtve
- U teškim slučajevima, subsinkrone vibracije zbog nestabilnosti brtve
- Sekundarni učinci: vibracije ležaja zbog onečišćenja ili gubitka podmazivanja
Posljedice kvara brtve
Trenutni učinci
- Gubitak maziva koji zahtijeva često nadopunjavanje
- Ulaz kontaminacije koji degradira preostalo mazivo
- Gubitak proizvoda ili ispuštanje u okoliš (procesni zatvarači)
- Sigurnosne opasnosti od skliskih podova ili ispuštanja otrovnih tvari
Sekundarna šteta
- Kvar ležaja: Nedovoljno podmazivanje ili kontaminacija uništavaju ležajeve
- Ubrzano trošenje: Abrazivna kontaminacija ubrzava sva trošenja
- Korozija: Ulazak vlage uzrokuje hrđu i koroziju
- Oštećenje spojnice: Sprej za podmazivanje kontaminira elastomerne spojne elemente
Prevencija i održavanje
Pravilan odabir
- Odaberite vrstu brtve prikladnu za primjenu (tlak, temperatura, brzina, kemijska kompatibilnost)
- Koristite ispravnu veličinu i specifikaciju brtve
- Uzmite u obzir zahtjeve za završnu obradu površine osovine (obično < 0,8 µm Ra za brtve s usnama)
- Prilagodite elastomer tekućini i temperaturi (nitril, viton, PTFE itd.)
Postupci instalacije
- Očistite sve površine prije ugradnje
- Koristite odgovarajući alat za ugradnju (odvijače za brtve, ne čekiće)
- Podmažite brtvene usne prije ugradnje
- Zaštitite brtvenu usnu prilikom navlačenja preko osovine (koristite montažnu čahuru)
- Provjerite pravokutnost brtve i pravilno postavljanje
Operativne prakse
- Održavajte dobro ravnoteža i poravnanje (smanjenje gibanja i vibracija osovine)
- Kontrolirajte radne temperature unutar nazivne vrijednosti brtve
- Osigurajte odgovarajuće podmazivanje koje doseže brtvu
- Izbjegavajte kontaminaciju područja brtvljenja nekompatibilnim materijalima
Preventivna zamjena
- Zamijenite brtve tijekom planiranog održavanja (ne čekajte kvar)
- Tipični intervali zamjene: 2-5 godina ili prema preporuci proizvođača
- Uvijek zamijenite brtve prilikom otvaranja kućišta ležajeva
- Držite komplete brtvi u inventaru rezervnih dijelova
Posebna razmatranja
Oprema za visoke vibracije
- Prekomjerno kretanje osovine brzo oštećuje brtve
- Mora se riješiti uzrok vibracija kako bi se postigao prihvatljiv vijek trajanja brtve
- Za primjene s visokim vibracijama razmotrite brtve za teške uvjete rada ili brtve s oprugom
Ekstremna okruženja
- Visoka temperatura: Koristite visokotemperaturne elastomere ili mehaničke brtve
- Abrazivno: Zaštitne čahure osovine, brtve za istiskivanje za sprječavanje čestica
- Nagrizajuće: Materijali otporni na kemikalije, premazane površine
- Vakuum: Specijalne brtve s niskim ispuštanjem plinova
Rješavanje problema s brtvama
Prijevremeni kvar brtve
Područja istraživanja:
- Provjerite stanje površine osovine (hrapavost, ogrebotine, korozija)
- Provjerite odstupanje osovine (prekomjerno odstupanje brzo uništava brtve)
- Mjerenje razine vibracija (visoke vibracije smanjuju vijek trajanja brtve)
- Provjerite radnu temperaturu unutar nazivne vrijednosti brtve
- Provjerite kemijsku nekompatibilnost
- Ispitajte postupke instalacije
- Provjerite ispravnu vrstu i veličinu brtve za primjenu
Uporno curenje
Mogući uzroci i rješenja:
- Oštećenje osovine: Istrošen utor na osovini na mjestu brtve → popravite osovinu ili upotrijebite popravnu čahuru
- Prekomjerno odstupanje: Ekscentricitet osovine → ispravite odstupanje ili upotrijebite brtvu većeg kapaciteta
- Pogrešna orijentacija brtve: Brtva postavljena naopako → ispravno ponovno postavite
- Oštećena brtvena usna: Oštećenje pri instalaciji → zamijenite i koristite odgovarajuću tehniku
- Nepravilan tlak: Tlak koji prelazi nazivnu brtvu → koristite brtvu za tlak ili smanjite tlak
Problemi s vibracijama povezanim s brtvama
Trenje i nestabilnost brtve
- Kontaktne brtve mogu stvoriti trenje uzrokovano lijepljenjem i klizanjem
- Može doprinijeti niskofrekventnim vibracijama ili šumovima
- Brtve za suhi rad posebno sklone vibracijama trenja
- Beskontaktne brtve (labirint) mogu stvoriti aerodinamičke nestabilnosti
Trljanje seal-a
- Prekomjerno kretanje osovine uzrokuje tvrdi kontakt brtve i osovine
- Stvara toplinu, brzo oštećuje brtvu
- Može stvoriti termalni luk od asimetričnog grijanja
- Može proizvesti visokofrekventne vibracije i buku
Utjecaj na pouzdanost stroja
Integritet sustava podmazivanja
- Brtve su kritična granica sustava podmazivanja
- Kvar brtve dovodi do gubitka maziva i ulaska onečišćenja
- Rezultira brzim propadanjem ležajeva
- Može kaskadno djelovati do potpunog kvara stroja
Zaštita okoliša
- Brtve sprječavaju curenje procesne tekućine (pumpe, kompresori)
- Neuspjeh može uzrokovati onečišćenje okoliša
- Sigurnosne zabrinutosti s otrovnim ili zapaljivim materijalima
- Problemi s usklađenošću s propisima
Moderne tehnologije brtvljenja
Napredni dizajni
- Višeusne brtve: Višestruke brtvene usne za redundantnost
- Brtve za istiskivanje: Centrifugalno djelovanje isključuje onečišćujuće tvari
- Magnetski brtve: Magnetska tekućina zatvorena magnetskim poljem
- Suhi plinski brtvila: Beskontaktne brtve za visokobrzinske kompresore
- Uložne brtve: Unaprijed sastavljene jedinice pojednostavljuju instalaciju
Praćenje stanja
- Sustavi za detekciju curenja brtvi
- Nadzor protoka tekućine za ispiranje (mehaničke brtve)
- Praćenje temperature na mjestu brtvljenja
- Praćenje vibracija otkriva probleme povezane s brtvama
Nedostaci brtvi, iako se često zanemaruju u usporedbi s problemima ležajeva ili rotora, imaju kritičan utjecaj na pouzdanost strojeva. Pravilan odabir brtvi, ugradnja i preventivna zamjena, u kombinaciji s rješavanjem uzroka preranog kvara (vibracije, istrošenost, kontaminacija), osiguravaju da brtve obavljaju svoje bitne funkcije zadržavanja podmazivanja i sprječavanja kontaminacije tijekom cijelog svog projektiranog vijeka trajanja.
Kategorije: GlosarDijagnostika vibracija
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 