Înțelegerea defectelor de etanșare la mașinile rotative
Definiție: Ce sunt defectele de etanșare?
Defecte de etanșare sunt deteriorarea, uzura sau defecțiunile componentelor de etanșare care previn scurgerile de lubrifiant și exclud contaminanții din mașinile rotative. Tipurile comune de etanșări includ etanșări cu buze (etanșări radiale ale arborelui), etanșări mecanice frontale, etanșări labirint și inele O. Defectele de etanșare se manifestă ca scurgeri de ulei sau grăsime, pătrunderea murdăriei și umidității, creșterea frecării și a încălzirii și, în unele cazuri, contribuția la vibrații prin frecare sau crearea de instabilități.
Deși etanșările pot părea componente minore, defectarea lor are consecințe grave: pierderea lubrifierii duce la deteriorarea rapidă a rulmenților, pătrunderea contaminării accelerează purta, și în echipamentele de proces (pompe), defectarea etanșării poate duce la pierderi de produs, contaminarea mediului sau pericole pentru siguranță.
Tipuri comune de etanșări și defectele acestora
1. Garnituri cu buze (garnituri radiale pentru arbore)
Garnituri elastomerice cu buză flexibilă în contact cu arborele rotativ:
Defecte comune
- Ușurare a buzelor: Frecarea uzează materialul buzei, pierzând în cele din urmă contactul de etanșare
- Întărire: Căldura sau îmbătrânirea întăresc elastomerul, iar buza își pierde flexibilitatea și conformabilitatea
- Cracare: Crăpături la nivelul buzei din cauza vârstei, a substanțelor chimice sau a excesului de substanțe bătaia arborelui
- Lăcrimarea buzelor: Daune cauzate de instalare, defecte ale arborelui sau vibrații excesive
- Pierderea arcului jartierei: Contactul cu buza de menținere a arcului se rupe sau cade
Simptome
- Scurgeri de ulei sau grăsime la punctele de ieșire din arbore
- Intrare de contaminare (murdărie vizibilă în zona rulmentului)
- Creșterea temperaturii rulmentului din cauza pierderii de lubrifiant
- Creșterea vibrațiilor rulmentului din cauza contaminării
2. Etanșări mecanice frontale
Utilizat în pompe și aplicații de înaltă presiune:
Defecte comune
- Produse de protecție facială: Fețele de contact se uzează, crescând scurgerile
- Leziuni faciale: Zgârieturi, ciobiri, fisuri termice pe suprafețele de etanșare
- Defecțiune a inelului O: Garniturile secundare se deteriorează
- Defecțiunea arcului: Arcurile care asigură presiunea frontală se rup sau slăbesc
- Cocsificare/Depuneri: Acumularea de material împiedică contactul corect cu fața
Simptome
- Scurgere vizibilă la etanșare
- Emisie de abur sau vapori (dacă se etanșează fluide fierbinți)
- Zgomot de scârțâit la contactul cu fața
- Temperatură ridicată a etanșării
- Vibrații cauzate de instabilitatea contactului cu fața
3. Sigilii labirintice
Garnituri fără contact în turbine și compresoare:
Defecte comune
- Uzura dinților: Dinți labirintici uzați sau rupți din cauza frecărilor
- Creșterea clearance-ului: Uzura sau creșterea termică mărește jocul, reducând eficiența etanșării
- Frecări: Contactul cauzat de vibrații excesive sau mișcarea axului deteriorează dinții
- Depozite: Acumularea de carbon sau depunere de calcar afectează distanțele libere
Simptome
- Scurgeri crescute (debit măsurabil sau pierdere de presiune)
- Reducerea eficienței (scurgeri interne)
- Vibrații de la frecare (pot declanșa vârtej de abur în unele cazuri)
- Dovezi de contact (urme de uzură, decolorare termică)
4. Inele O și etanșări statice
- Compresie densă: Deformare permanentă din cauza compresiei susținute
- Atac chimic: Fluide incompatibile care degradează elastomerul
- Extrudare: Garnitura O a ieșit din canelură sub presiune
- Daune termice: Îmbătrânire termică, întărire, fisurare
Cauzele defecțiunii etanșării
Uzură normală
- Garniturile de contact au o durată de viață finită din cauza uzurii prin frecare
- Durata de viață tipică a garniturii de etanșare: 5.000-20.000 de ore de funcționare
- Durata de viață a etanșării mecanice: 10.000-50.000 de ore, în funcție de aplicație
- Rata de uzură depinde de suprafața arborelui, turație, lubrifiere
Daune la instalare
- Buza de etanșare tăiată sau deteriorată în timpul instalării
- Garnitura nu este așezată corect în carcasă
- Defecte la suprafața arborelui, ruperea buzei de etanșare
- Contaminare în timpul asamblării
Condiții de funcționare
- Bătaia excesivă a arborelui: Excentricitatea arborelui sau vibrațiile care depășesc capacitatea de etanșare
- Temperatură ridicată: Materiale elastomerice degradate
- Incompatibilitate chimică: Fluidele de proces atacă materialele de etanșare
- Mediu abraziv: Particule care deteriorează suprafețele de etanșare
- Funcționare fără apă: Pierderea lubrifierii la nivelul etanșării, cauzând uzură rapidă
Probleme mecanice
- Vibrații excesive de la dezechilibra sau nealiniere
- Defecte ale arborelui (zgârieturi, zgârieturi) deteriorarea buzelor de etanșare
- Defectarea rulmentului permite mișcarea excesivă a arborelui
- Creșterea termică afectează potrivirea etanșării
Detectarea defectelor de etanșare
Indicatori vizuali
- Scurgere: Ulei, grăsime sau fluid de proces vizibil la locația etanșării
- Colorare: Decolorare în jurul garniturii din cauza infiltrațiilor
- Picură: Acumulare activă de scurgeri sub echipament
- Pulverizare: Pulverizare fină de la scurgerile de la garnitura de înaltă presiune
Indicatori operaționali
- Pierdere de lubrifiant: Nevoie frecventă de a adăuga ulei sau grăsime
- Contaminare: Murdărie sau umiditate în probele de lubrifiant
- Probleme cu rulmenții: Uzura prematură a rulmenților din cauza contaminării sau pierderii lubrifiantului
- Creșterea temperaturii: Încălzirea rulmentului din cauza lubrifierii inadecvate
Efecte de vibrații
- Frecarea etanșărilor poate crea vibrații induse de frecare
- Componente de înaltă frecvență provenite de la contactul cu etanșarea
- În cazuri severe, vibrații subsincrone cauzate de instabilitatea etanșării
- Efecte secundare: vibrații ale rulmentului din cauza contaminării sau a pierderii lubrifierii
Consecințele defecțiunii etanșării
Efecte imediate
- Pierderea de lubrifiant care necesită reumplere frecventă
- Intrarea contaminanților degradează lubrifiantul rămas
- Pierderea de produs sau eliberarea în mediu (etanșări de proces)
- Pericole de siguranță cauzate de podele alunecoase sau de eliberarea de materiale toxice
Daune secundare
- Defectarea rulmentului: Lubrifierea sau contaminarea inadecvată distrug rulmenții
- Uzură accelerată: Contaminarea abrazivă accelerează uzura
- Coroziune: Pătrunderea umezelii provoacă rugină și coroziune
- Deteriorarea cuplajului: Spray-ul lubrifiant contaminează elementele de cuplare elastomerice
Prevenire și întreținere
Selecție corectă
- Selectați tipul de etanșare adecvat aplicației (presiune, temperatură, viteză, compatibilitate chimică)
- Folosiți dimensiunea și specificațiile corecte ale garniturii
- Luați în considerare cerințele privind finisarea suprafeței arborelui (de obicei < 0,8 µm Ra pentru garnituri cu buze)
- Adaptați elastomerul la fluid și temperatură (nitril, viton, PTFE etc.)
Practici de instalare
- Curățați toate suprafețele înainte de instalare
- Folosiți unelte de instalare adecvate (șuruburi de etanșare, nu ciocane)
- Lubrifiați buzele de etanșare înainte de instalare
- Protejați buza de etanșare la glisarea peste arbore (folosiți manșonul de instalare)
- Verificați perpendicularitatea garniturii și așezarea corectă
Practici operaționale
- Mențineți-vă bine echilibru și aliniere (reducerea mișcării și vibrațiilor arborelui)
- Controlul temperaturilor de funcționare în limitele etanșării nominale
- Asigurați o lubrifiere adecvată care ajunge la etanșarea
- Evitați contaminarea zonei de etanșare cu materiale incompatibile
Înlocuire preventivă
- Înlocuiți garniturile în timpul întreținerii programate (nu așteptați defectarea)
- Intervale tipice de înlocuire: 2-5 ani sau conform recomandărilor producătorului
- Înlocuiți întotdeauna garniturile la deschiderea carcaselor rulmenților
- Păstrați kiturile de etanșare în stocul de piese de schimb
Considerații speciale
Echipamente cu vibrații ridicate
- Mișcarea excesivă a arborelui deteriorează rapid etanșările
- Trebuie să se abordeze cauzele principale ale vibrațiilor pentru a obține o durată de viață acceptabilă a etanșării.
- Luați în considerare etanșări pentru sarcini grele sau cu arc pentru aplicații cu vibrații ridicate
Medii extreme
- Temperatură ridicată: Utilizați elastomeri pentru temperaturi ridicate sau etanșări mecanice
- Abraziv: Manșoane de protecție pentru ax, etanșări de evacuare pentru excluderea particulelor
- Coroziv: Materiale rezistente la substanțe chimice, suprafețe acoperite
- Vid: Garnituri speciale cu degazare redusă
Depanarea problemelor de etanșare
Defecțiune prematură a etanșării
Domenii de investigație:
- Verificați starea suprafeței arborelui (rugozitate, zgârieturi, coroziune)
- Verificați bătaia arborelui (bătaia excesivă distruge rapid garniturile)
- Măsurați nivelurile de vibrații (vibrațiile ridicate reduc durata de viață a etanșărilor)
- Verificați temperatura de funcționare în limitele etanșării nominale
- Verificați incompatibilitatea chimică
- Examinați practicile de instalare
- Verificați tipul și dimensiunea corectă a garniturii pentru aplicație
Scurgere persistentă
Cauze și soluții posibile:
- Deteriorarea arborelui: Canal uzat în arbore la locul etanșării → reparați arborele sau folosiți un manșon de reparare
- Exces de bătaie: Excentricitatea arborelui → bătaia corectă a bătăii sau folosiți o etanșare cu capacitate mai mare
- Orientare greșită a etanșării: Garnitura instalată invers → reinstalați corect
- Buza de etanșare deteriorată: Deteriorarea instalării → înlocuiți și utilizați tehnica adecvată
- Presiune incorectă: Presiunea depășește limita de presiune a etanșării → utilizați o etanșare cu limita de presiune a etanșării sau reduceți presiunea
Probleme legate de vibrații legate de etanșări
Fricțiunea și instabilitatea etanșării
- Garniturile de contact pot crea frecare de tip stick-slip
- Poate contribui la vibrații sau vibrații de joasă frecvență
- Garnituri de etanșare pentru funcționare uscată, deosebit de predispuse la vibrații de frecare
- Garniturile fără contact (labirintul) pot crea instabilități aerodinamice
Frecarea sigiliului
- Mișcarea excesivă a arborelui provoacă un contact dur între etanșare și arbore
- Generează căldură, deteriorează sigilarea rapid
- Poate crea arc termic din încălzirea asimetrică
- Poate produce vibrații și zgomot de înaltă frecvență
Impactul asupra fiabilității mașinilor
Integritatea sistemului de lubrifiere
- Garniturile sunt o limită critică a sistemului de lubrifiere
- Defectarea etanșării duce la pierderea lubrifiantului și la pătrunderea contaminării
- Rezultă în deteriorarea rapidă a rulmentului
- Poate fi în cascadă până la defectarea completă a mașinii
Protecția mediului
- Garniturile previn scurgerile de fluide de proces (pompe, compresoare)
- Defecțiunea poate cauza contaminarea mediului
- Preocupări legate de siguranță în cazul materialelor toxice sau inflamabile
- Probleme de conformitate cu reglementările
Tehnologii moderne de etanșare
Designuri avansate
- Garnituri cu buze multiple: Garnituri multiple de etanșare pentru redundanță
- Garnituri de expulzare: Acțiunea centrifugă exclude contaminanții
- Garnituri magnetice: Fluid magnetic etanșat de câmp magnetic
- Garnituri de etanșare pentru gaz uscat: Garnituri fără contact pentru compresoare de mare viteză
- Garnituri pentru cartușe: Unități preasamblate care simplifică instalarea
Monitorizarea stării
- Sisteme de detectare a scurgerilor de etanșare
- Monitorizarea debitului de fluid de spălare (etanșări mecanice)
- Monitorizarea temperaturii la locația etanșării
- Monitorizarea vibrațiilor detectând problemele legate de etanșări
Defectele de etanșare, deși adesea trecute cu vederea în comparație cu problemele lagărelor sau rotorului, au un impact critic asupra fiabilității utilajelor. Selectarea, instalarea și înlocuirea preventivă corectă a etanșărilor, combinate cu abordarea cauzelor principale ale defecțiunilor premature (vibrații, bătaie excesivă, contaminare), asigură că etanșările își îndeplinesc funcțiile esențiale de reținere a lubrifierii și excludere a contaminării pe toată durata lor de viață proiectată.
Categorii: GlosarDiagnosticarea vibrațiilor
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 