Comprensione dei difetti di tenuta nelle macchine rotanti

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

$2,336.95 Il prezzo originale era: $2,336.95.$2,011.55Il prezzo attuale è: $2,011.55.

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

$106.49 Il prezzo originale era: $106.49.$82.83Il prezzo attuale è: $82.83.

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

$146.72 Il prezzo originale era: $146.72.$106.49Il prezzo attuale è: $106.49.

Dispositivi

Balanset-4

$8,049.74

Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

$54.43

Parti di ricambio

Nastro riflettente

$11.83

Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

$2,052.96 Il prezzo originale era: $2,052.96.$1,774.90Il prezzo attuale è: $1,774.90.

Definizione: Cosa sono i difetti di tenuta?

Difetti di tenuta Sono danni, usura o guasti nei componenti di tenuta che impediscono la fuoriuscita di lubrificante ed escludono l'ingresso di contaminanti dai macchinari rotanti. I tipi di tenuta più comuni includono tenute a labbro (tenute radiali per alberi), tenute meccaniche frontali, tenute a labirinto e O-ring. I difetti di tenuta si manifestano con perdite di olio o grasso, ingresso di sporco e umidità, aumento dell'attrito e del riscaldamento e, in alcuni casi, contribuendo a vibrazione attraverso lo sfregamento o creando instabilità.

Sebbene le guarnizioni possano sembrare componenti minori, il loro guasto ha gravi conseguenze: la perdita di lubrificazione porta a un rapido guasto dei cuscinetti, l'ingresso di contaminazione accelera Indossare, e nelle apparecchiature di processo (pompe), il guasto della guarnizione può causare la perdita del prodotto, la contaminazione ambientale o rischi per la sicurezza.

Tipi comuni di guarnizioni e relativi difetti

1. Guarnizioni a labbro (guarnizioni radiali per alberi)

Guarnizioni elastomeriche con labbro flessibile a contatto con l'albero rotante:

Difetti comuni

• Rossetto: L'attrito consuma il materiale del labbro, facendo perdere alla fine il contatto di tenuta
• Indurimento: Il calore o l'invecchiamento induriscono l'elastomero, il labbro perde flessibilità e conformabilità
• Crepe: Crepe nel labbro dovute all'età, ai prodotti chimici o all'eccessivo eccentricità dell'albero
• Lacrimazione delle labbra: Danni dovuti all'installazione, difetti dell'albero o vibrazioni eccessive
• Perdita della molla della giarrettiera: La molla che mantiene il contatto con le labbra si rompe o cade

Sintomi

• Perdita di olio o grasso nei punti di uscita dell'albero
• Ingresso di contaminazione (sporcizia visibile nell'area del cuscinetto)
• Aumento della temperatura del cuscinetto dovuto alla perdita di lubrificante
• Aumento delle vibrazioni dei cuscinetti dovuto alla contaminazione

2. Tenute meccaniche frontali

Utilizzato in pompe e applicazioni ad alta pressione:

Difetti comuni

• Indumenti per il viso: Usura delle facce di accoppiamento, aumento delle perdite
• Danni al viso: Graffi, scheggiature, crepe termiche sulle superfici di tenuta
• Guasto dell'O-ring: Le guarnizioni secondarie si deteriorano
• Guasto della molla: Le molle che forniscono pressione sulla superficie si rompono o si indeboliscono
• Cokeria/Depositi: Accumulo di materiale che impedisce il corretto contatto con il viso

Sintomi

• Perdita visibile dalla guarnizione
• Emissione di vapore o vapori (se si sigillano fluidi caldi)
• Rumore stridulo dovuto al contatto con il viso
• Alta temperatura di tenuta
• Vibrazione dovuta all'instabilità del contatto con il viso

3. Sigilli del labirinto

Guarnizioni senza contatto in turbine e compressori:

Difetti comuni

• Usura dei denti: Denti del labirinto usurati o rotti a causa degli sfregamenti
• Aumento della clearance: L'usura o l'espansione termica aumentano il gioco, riducendo l'efficacia della tenuta
• Strofinamenti: Il contatto dovuto a vibrazioni eccessive o al movimento dell'albero danneggia i denti
• Depositi: Accumulo di carbonio o calcare che influisce sulle distanze

Sintomi

• Aumento delle perdite (flusso misurabile o perdita di pressione)
• Riduzione dell'efficienza (perdite interne)
• Vibrazioni da sfregamento (possono innescare vortice di vapore in alcuni casi)
• Tracce di contatto (segni di usura, scolorimento dovuto al calore)

4. O-ring e guarnizioni statiche

• Compressione: Deformazione permanente da compressione sostenuta
• Attacco chimico: Fluidi incompatibili che degradano l'elastomero
• Estrusione: L'O-ring è uscito dalla scanalatura sotto pressione
• Danni termici: Invecchiamento termico, indurimento, screpolature

Cause di guasto della guarnizione

Usura normale

• Le guarnizioni di contatto hanno una durata limitata a causa dell'usura da attrito
• Durata tipica della guarnizione a labbro: 5.000-20.000 ore di funzionamento
• Durata della tenuta meccanica: 10.000-50.000 ore a seconda dell'applicazione
• Il tasso di usura dipende dalla superficie dell'albero, dalla velocità e dalla lubrificazione

Danni da installazione

• Labbro di tenuta tagliato o danneggiato durante l'installazione
• Guarnizione non correttamente posizionata nell'alloggiamento
• Difetti superficiali dell'albero che lacerano il labbro della guarnizione
• Contaminazione durante l'assemblaggio

Condizioni operative

• Eccessiva eccentricità dell'albero: Eccentricità o vibrazione dell'albero che superano la capacità di tenuta
• Alta temperatura: Degradazione dei materiali elastomerici
• Incompatibilità chimica: Fluidi di processo che attaccano i materiali di tenuta
• Ambiente abrasivo: Particelle che danneggiano le superfici di tenuta
• Funzionamento a secco: Perdita di lubrificazione della guarnizione che causa una rapida usura

Problemi meccanici

• Vibrazioni eccessive da sbilanciare o disallineamento
• Difetti dell'albero (graffi, rigature) danneggiamento delle labbra della guarnizione
• Guasto del cuscinetto che consente un movimento eccessivo dell'albero
• Crescita termica che influisce sulla tenuta della guarnizione

Rilevamento dei difetti di tenuta

Indicatori visivi

• Perdita: Olio, grasso o fluido di processo visibili nella posizione della guarnizione
• Colorazione: Scolorimento attorno alla guarnizione dovuto a infiltrazioni
• Gocciolamento: Perdite attive che si accumulano sotto l'apparecchiatura
• Nebulizzazione: Spruzzi sottili dovuti a perdite di tenuta ad alta pressione

Indicatori operativi

• Perdita di lubrificante: Necessità frequente di aggiungere olio o grasso
• Contaminazione: Sporcizia o umidità nei campioni di lubrificante
• Problemi di cuscinetti: Usura prematura dei cuscinetti dovuta a contaminazione o perdita di lubrificante
• Aumento della temperatura: Riscaldamento del cuscinetto dovuto a lubrificazione inadeguata

Effetti delle vibrazioni

• Gli sfregamenti delle guarnizioni possono creare vibrazioni indotte dall'attrito
• Componenti ad alta frequenza dal contatto della guarnizione
• Nei casi più gravi, vibrazioni sub-sincrone dovute all'instabilità della guarnizione
• Effetti secondari: vibrazioni del cuscinetto dovute a contaminazione o perdita di lubrificazione

Conseguenze del guasto della guarnizione

Effetti immediati

• Perdita di lubrificante che richiede frequenti rifornimenti
• Ingresso di contaminazione che degrada il lubrificante rimanente
• Perdita di prodotto o rilascio nell'ambiente (sigilli di processo)
• Rischi per la sicurezza derivanti da pavimenti scivolosi o rilascio di materiali tossici

Danni secondari

• Guasto del cuscinetto: Una lubrificazione inadeguata o la contaminazione distruggono i cuscinetti
• Usura accelerata: La contaminazione abrasiva accelera tutta l'usura
• Corrosione: L'ingresso di umidità provoca ruggine e corrosione
• Danni all'accoppiamento: Lo spray lubrificante contamina gli elementi di accoppiamento elastomerici

Prevenzione e manutenzione

Selezione corretta

• Selezionare il tipo di tenuta appropriato all'applicazione (pressione, temperatura, velocità, compatibilità chimica)
• Utilizzare le dimensioni e le specifiche corrette del sigillo
• Considerare i requisiti di finitura superficiale dell'albero (in genere < 0,8 µm Ra per guarnizioni a labbro)
• Abbinare l'elastomero al fluido e alla temperatura (nitrile, viton, PTFE, ecc.)

Pratiche di installazione

• Pulire tutte le superfici prima dell'installazione
• Utilizzare gli strumenti di installazione adeguati (cacciaviti per guarnizioni, non martelli)
• Lubrificare le labbra della guarnizione prima dell'installazione
• Proteggere il labbro di tenuta durante lo scorrimento sull'albero (utilizzare il manicotto di installazione)
• Verificare la squadratura della guarnizione e il corretto posizionamento

Pratiche operative

• Mantenere buono bilancia e allineamento (riducono il movimento e le vibrazioni dell'albero)
• Controllare le temperature di esercizio entro i limiti di tenuta
• Assicurare una lubrificazione adeguata che raggiunga la guarnizione
• Evitare di contaminare l'area di tenuta con materiali incompatibili

Sostituzione preventiva

• Sostituire le guarnizioni durante la manutenzione programmata (non aspettare che si rompano)
• Intervalli di sostituzione tipici: 2-5 anni o secondo le raccomandazioni del produttore
• Sostituire sempre le guarnizioni quando si aprono gli alloggiamenti dei cuscinetti
• Conservare i kit di guarnizioni nell'inventario dei pezzi di ricambio

Considerazioni speciali

Attrezzature ad alta vibrazione

• Il movimento eccessivo dell'albero danneggia rapidamente le guarnizioni
• È necessario affrontare le cause principali delle vibrazioni per ottenere una durata accettabile della guarnizione
• Per applicazioni ad alta vibrazione, prendere in considerazione guarnizioni per carichi pesanti o a molla

Ambienti estremi

• Alta temperatura: Utilizzare elastomeri ad alta temperatura o tenute meccaniche
• Abrasivo: Manicotti protettivi dell'albero, guarnizioni dell'espulsore per escludere le particelle
• Corrosivo: Materiali resistenti agli agenti chimici, superfici rivestite
• Vuoto: Guarnizioni speciali a basso degasaggio

Risoluzione dei problemi di tenuta

Guasto prematuro della guarnizione

Aree di indagine:

• Verificare le condizioni della superficie dell'albero (rugosità, graffi, corrosione)
• Controllare la scentratura dell'albero (una scentratura eccessiva danneggia rapidamente le guarnizioni)
• Misurare i livelli di vibrazione (le vibrazioni elevate riducono la durata della guarnizione)
• Verificare la temperatura di esercizio entro i limiti di tenuta
• Verificare l'incompatibilità chimica
• Esaminare le pratiche di installazione
• Verificare il tipo e la dimensione corretti della guarnizione per l'applicazione

Perdita persistente

Possibili cause e soluzioni:

• Danni all'albero: Scanalatura usurata nell'albero in corrispondenza della guarnizione → riparare l'albero o utilizzare la bussola di riparazione
• Eccessiva fuoriuscita: Eccentricità dell'albero → correggere la scentratura o utilizzare una guarnizione di capacità maggiore
• Orientamento errato del sigillo: Guarnizione installata al contrario → reinstallare correttamente
• Labbro di tenuta danneggiato: Danni da installazione → sostituire e utilizzare la tecnica corretta
• Pressione errata: Pressione superiore al valore nominale della guarnizione → utilizzare una guarnizione con pressione nominale o ridurre la pressione

Problemi di vibrazioni correlati alla guarnizione

Attrito e instabilità della guarnizione

• Le guarnizioni di contatto possono creare attrito stick-slip
• Può contribuire a vibrazioni o chiacchiere a bassa frequenza
• Guarnizioni a secco particolarmente soggette a vibrazioni da attrito
• Le guarnizioni senza contatto (labirinto) possono creare instabilità aerodinamiche

Sfregamento delle foche

• Un movimento eccessivo dell'albero provoca un contatto duro tra guarnizione e albero
• Genera calore, danneggia rapidamente la guarnizione
• Può creare arco termico dal riscaldamento asimmetrico
• Può produrre vibrazioni e rumore ad alta frequenza

Impatto sull'affidabilità della macchina

Integrità del sistema di lubrificazione

• Le guarnizioni sono un confine critico del sistema di lubrificazione
• Il guasto della guarnizione provoca la perdita di lubrificante e l'ingresso di contaminazione
• Risulta in un rapido deterioramento dei cuscinetti
• Può causare un guasto completo della macchina

Protezione ambientale

• Le guarnizioni prevengono le perdite di fluido di processo (pompe, compressori)
• Il fallimento può causare contaminazione ambientale
• Problemi di sicurezza con materiali tossici o infiammabili
• Problemi di conformità normativa

Tecnologie di tenuta moderne

Progetti avanzati

• Guarnizioni multi-labbro: Labbra di tenuta multiple per ridondanza
• Guarnizioni di espulsione: L'azione centrifuga esclude i contaminanti
• Guarnizioni magnetiche: Fluido magnetico sigillato dal campo magnetico
• Guarnizioni a gas secco: Guarnizioni senza contatto per compressori ad alta velocità
• Guarnizioni a cartuccia: Unità preassemblate che semplificano l'installazione

Monitoraggio delle condizioni

• Sistemi di rilevamento delle perdite di tenuta
• Monitoraggio del flusso del fluido di lavaggio (tenute meccaniche)
• Monitoraggio della temperatura in posizione di tenuta
• Monitoraggio delle vibrazioni per rilevare problemi relativi alle guarnizioni

I difetti delle tenute, sebbene spesso trascurati rispetto ai problemi dei cuscinetti o del rotore, hanno un impatto critico sull'affidabilità dei macchinari. La corretta selezione, installazione e sostituzione preventiva delle tenute, unitamente alla risoluzione delle cause principali di guasti prematuri (vibrazioni, eccentricità, contaminazione), garantisce che le tenute svolgano le loro funzioni essenziali di ritenzione della lubrificazione ed esclusione della contaminazione per tutta la loro durata di vita.

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