Pochopenie defektov tesnení v rotujúcich strojoch
Definícia: Čo sú to chyby tesnenia?
Vady tesnenia sú poškodenia, opotrebovanie alebo poruchy tesniacich komponentov, ktoré zabraňujú úniku maziva a vylučujú kontaminanty z rotujúcich strojov. Medzi bežné typy tesnení patria radiálne hriadeľové tesnenia, mechanické čelné tesnenia, labyrintové tesnenia a O-krúžky. Vady tesnenia sa prejavujú ako únik oleja alebo maziva, vniknutie nečistôt a vlhkosti, zvýšené trenie a zahrievanie a v niektorých prípadoch aj prispievanie k... vibrácie trením alebo vytváraním nestabilít.
Aj keď sa tesnenia môžu zdať ako drobné komponenty, ich zlyhanie má vážne následky: strata mazania vedie k rýchlemu zlyhaniu ložiska, zrýchľuje sa prenikanie nečistôt opotrebovať, a v procesných zariadeniach (čerpadlách) môže zlyhanie tesnenia viesť k strate produktu, kontaminácii životného prostredia alebo k bezpečnostným rizikám.
Bežné typy tesnení a ich chyby
1. Tesniace krúžky (radiálne hriadeľové tesnenia)
Elastomérové tesnenia s flexibilným okrajom, ktorý sa dotýka rotačného hriadeľa:
Bežné chyby
- Nosenie pier: Trenie opotrebováva materiál okraja, čo nakoniec vedie k strate tesniaceho kontaktu
- Kalenie: Teplo alebo starnutie stvrdne elastomér, okraj stráca flexibilitu a prispôsobivosť
- Praskanie: Praskliny v perách spôsobené vekom, chemikáliami alebo nadmerným používaním hádzanie hriadeľa
- Trhanie pier: Poškodenie spôsobené inštaláciou, chybami hriadeľa alebo nadmernými vibráciami
- Strata podväzkovej jari: Pružina udržiavajúca kontakt s perami sa zlomí alebo spadne
Príznaky
- Únik oleja alebo maziva na výstupných bodoch šachty
- Vstup kontaminácie (nečistoty viditeľné v oblasti ložiska)
- Zvýšenie teploty ložiska v dôsledku úniku maziva
- Zvýšenie vibrácií ložiska v dôsledku znečistenia
2. Mechanické tesnenia tváre
Používa sa v čerpadlách a vysokotlakových aplikáciách:
Bežné chyby
- Opotrebovanie tváre: Opotrebovanie spojovacích plôch, zvýšenie úniku
- Poškodenie tváre: Škrabance, odštiepenia, tepelné praskliny na tesniacich plochách
- Porucha O-krúžku: Sekundárne tesnenia sa zhoršujú
- Zlyhanie pružiny: Pružiny, ktoré zabezpečujú čelný tlak, sa zlomia alebo oslabia
- Koksovanie/Usadeniny: Nahromadenie materiálu bráni správnemu kontaktu s plochou
Príznaky
- Viditeľný únik na tesnení
- Emisia pary alebo výparov (pri utesňovaní horúcich kvapalín)
- Pišťavý zvuk pri kontakte s tvárou
- Vysoká teplota tesnenia
- Vibrácie z nestability kontaktu s plochou
3. Labyrintové tesnenia
Bezkontaktné tesnenia v turbínach a kompresoroch:
Bežné chyby
- Opotrebovanie zubov: Labyrintové zuby opotrebované alebo zlomené od trenia
- Zvýšenie svetlej výšky: Opotrebovanie alebo tepelný rast zväčšujú vôľu, čím sa znižuje účinnosť tesnenia
- Trenie: Kontakt z nadmerných vibrácií alebo pohybu hriadeľa poškodzuje zuby
- Vklady: Hromadenie uhlíka alebo vodného kameňa ovplyvňujúce vôle
Príznaky
- Zvýšený únik (merateľný prietok alebo strata tlaku)
- Zníženie účinnosti (vnútorný únik)
- Vibrácie z trenia (môžu spôsobiť parný vír v niektorých prípadoch)
- Dôkazy kontaktu (stopy opotrebenia, zmena farby po tepelnom zafarbení)
4. O-krúžky a statické tesnenia
- Kompresná sada: Trvalá deformácia z trvalého stlačenia
- Chemický útok: Nekompatibilné kvapaliny degradujúce elastomér
- Extrúzia: O-krúžok vytlačený z drážky pod tlakom
- Tepelné poškodenie: Tepelné starnutie, kalenie, praskanie
Príčiny zlyhania tesnenia
Bežné nosenie
- Kontaktné tesnenia majú obmedzenú životnosť v dôsledku opotrebenia trením
- Typická životnosť tesnenia: 5 000 – 20 000 prevádzkových hodín
- Životnosť mechanického tesnenia: 10 000 – 50 000 hodín v závislosti od aplikácie
- Miera opotrebenia závisí od povrchu hriadeľa, rýchlosti, mazania
Poškodenie inštalácie
- Tesniaca hrana prerezaná alebo poškodená počas inštalácie
- Tesnenie nie je správne usadené v puzdre
- Povrchové chyby hriadeľa, trhanie tesniaceho okraja
- Kontaminácia počas montáže
Prevádzkové podmienky
- Nadmerné hádzanie hriadeľa: Excentricita hriadeľa alebo vibrácie presahujúce tesniacu kapacitu
- Vysoká teplota: Degradujúce elastomérne materiály
- Chemická nekompatibilita: Procesné kvapaliny napádajú tesniace materiály
- Abrazívne prostredie: Častice poškodzujúce tesniace plochy
- Suchý chod: Strata mazania tesnenia spôsobuje rýchle opotrebovanie
Mechanické problémy
- Nadmerné vibrácie z nevyváženosť alebo nesprávne zarovnanie
- Vady hriadeľa (škrabance, ryhy) poškodenie tesniacich pier
- Porucha ložiska umožňujúca nadmerný pohyb hriadeľa
- Tepelný rast ovplyvňujúci tesnenie
Detekcia defektov tesnenia
Vizuálne indikátory
- Únik: V mieste tesnenia je viditeľný olej, mazivo alebo procesná kvapalina
- Farbenie: Zmena farby okolo tesnenia v dôsledku priesaku
- Kvapkanie: Aktívne hromadenie únikov pod zariadením
- Zahmlievanie: Jemný sprej z úniku tesnenia pod vysokým tlakom
Prevádzkové ukazovatele
- Strata maziva: Častá potreba dopĺňať olej alebo mazivo
- Kontaminácia: Nečistoty alebo vlhkosť vo vzorkách maziva
- Problémy s ložiskami: Predčasné opotrebovanie ložísk v dôsledku kontaminácie alebo straty maziva
- Zvýšenie teploty: Zahrievanie ložiska z dôvodu nedostatočného mazania
Vibračné účinky
- Trenie tesnenia môže spôsobiť vibrácie spôsobené trením
- Vysokofrekvenčné komponenty z kontaktu s tesnením
- V závažných prípadoch subsynchrónne vibrácie z nestability tesnenia
- Sekundárne účinky: vibrácie ložiska v dôsledku kontaminácie alebo straty maziva
Dôsledky zlyhania tesnenia
Okamžité účinky
- Únik maziva vyžadujúci časté dopĺňanie
- Vniknutie kontaminácie, ktorá degraduje zostávajúce mazivo
- Strata produktu alebo únik do životného prostredia (procesné tesnenia)
- Bezpečnostné riziká spôsobené klzkými podlahami alebo únikom toxických látok
Sekundárne poškodenie
- Porucha ložiska: Nedostatočné mazanie alebo kontaminácia ničí ložiská
- Zrýchlené opotrebovanie: Abrazívne znečistenie urýchľuje akékoľvek opotrebenie
- Korózia: Vniknutie vlhkosti spôsobuje hrdzavenie a koróziu
- Poškodenie spojky: Mazací sprej kontaminuje elastomérové spojovacie prvky
Prevencia a údržba
Správny výber
- Vyberte typ tesnenia vhodný pre danú aplikáciu (tlak, teplota, rýchlosť, chemická kompatibilita)
- Použite správnu veľkosť a špecifikáciu tesnenia
- Zvážte požiadavky na povrchovú úpravu hriadeľa (zvyčajne < 0,8 µm Ra pre tesnenia s okrajom)
- Prispôsobte elastomér kvapaline a teplote (nitril, vitón, PTFE atď.)
Inštalačné postupy
- Pred inštaláciou očistite všetky povrchy
- Používajte vhodné montážne nástroje (vŕtačky, nie kladivá)
- Pred inštaláciou namažte tesniace okraje
- Chráňte tesniacu manžetu pri nasúvaní na hriadeľ (použite montážne puzdro)
- Skontrolujte pravouhlosť tesnenia a jeho správne usadenie
Prevádzkové postupy
- Udržiavať si dobré zostatok a zarovnanie (zníženie pohybu a vibrácií hriadeľa)
- Kontrolujte prevádzkové teploty v rámci menovitého tesnenia
- Zabezpečte dostatočné mazanie dosahujúce tesnenie
- Zabráňte kontaminácii oblasti tesnenia nekompatibilnými materiálmi
Preventívna výmena
- Vymeňte tesnenia počas plánovanej údržby (nečakajte na poruchu)
- Typické intervaly výmeny: 2 – 5 rokov alebo podľa odporúčania výrobcu
- Pri otváraní ložiskových puzdier vždy vymeňte tesnenia
- Uchovávajte súpravy tesnení v zásobe náhradných dielov
Osobitné úvahy
Vysokovibračné zariadenia
- Nadmerný pohyb hriadeľa rýchlo poškodzuje tesnenia
- Na dosiahnutie prijateľnej životnosti tesnenia je potrebné riešiť základné príčiny vibrácií
- Pre aplikácie s vysokými vibráciami zvážte použitie vysokovýkonných alebo pružinových tesnení.
Extrémne prostredie
- Vysoká teplota: Používajte vysokoteplotné elastoméry alebo mechanické tesnenia
- Abrazívne: Ochranné puzdrá hriadeľa, tesnenia výtlačného potrubia na vylúčenie častíc
- Žieravé: Chemicky odolné materiály, povrchovo upravené povrchy
- Vákuum: Špeciálne tesnenia s nízkym uvoľňovaním plynov
Riešenie problémov s tesnením
Predčasné zlyhanie tesnenia
Oblasti vyšetrovania:
- Skontrolujte stav povrchu hriadeľa (drsnosť, škrabance, korózia)
- Skontrolujte hádzanie hriadeľa (nadmerné hádzanie rýchlo ničí tesnenia)
- Meranie úrovne vibrácií (vysoké vibrácie znižujú životnosť tesnenia)
- Skontrolujte prevádzkovú teplotu v rámci menovitého tesnenia
- Skontrolujte chemickú nekompatibilitu
- Preskúmajte postupy inštalácie
- Overte správny typ a veľkosť tesnenia pre danú aplikáciu
Pretrvávajúci únik
Možné príčiny a riešenia:
- Poškodenie hriadeľa: Opotrebovaná drážka v hriadeli v mieste tesnenia → opravte hriadeľ alebo použite opravné puzdro
- Nadmerné hádzanie: Excentricita hriadeľa → korigujte hádzanie alebo použite tesnenie s vyššou kapacitou
- Nesprávna orientácia tesnenia: Tesnenie nainštalované naopak → správne nainštalujte späť
- Poškodený tesniaci okraj: Poškodenie pri inštalácii → vymeňte a použite správnu techniku
- Nesprávny tlak: Tlak presahujúci menovitú hodnotu tesnenia → použite tesnenie s menovitým tlakom alebo znížte tlak
Problémy s vibráciami súvisiacimi s tesnením
Trenie a nestabilita tesnenia
- Kontaktné tesnenia môžu vytvárať trhavé trenie
- Môže prispievať k nízkofrekvenčným vibráciám alebo chveniu
- Tesnenia pri chode nasucho sú obzvlášť náchylné na vibrácie spôsobené trením
- Bezkontaktné tesnenia (labyrint) môžu vytvárať aerodynamické nestability
Tesniaci rub
- Nadmerný pohyb hriadeľa spôsobuje tvrdý kontakt medzi tesnením a hriadeľom
- Vytvára teplo, rýchlo poškodzuje tesnenie
- Môže vytvoriť tepelný luk z asymetrického vykurovania
- Môže spôsobovať vysokofrekvenčné vibrácie a hluk
Vplyv na spoľahlivosť strojov
Integrita mazacieho systému
- Tesnenia sú kritickou hranicou mazacieho systému
- Porucha tesnenia vedie k úniku maziva a vniknutiu nečistôt
- Výsledkom je rýchle opotrebovanie ložísk
- Môže kaskádovito fungovať až do úplného zlyhania stroja
Ochrana životného prostredia
- Tesnenia zabraňujú úniku procesných kvapalín (čerpadlá, kompresory)
- Porucha môže spôsobiť kontamináciu životného prostredia
- Bezpečnostné obavy týkajúce sa toxických alebo horľavých materiálov
- Problémy s dodržiavaním predpisov
Moderné technológie tesnení
Pokročilé návrhy
- Viacbrusové tesnenia: Viaceré tesniace pery pre redundanciu
- Tesnenia výtlačného ventilu: Odstredivý účinok vylučuje kontaminanty
- Magnetické tesnenia: Magnetická kvapalina utesnená magnetickým poľom
- Suché plynové tesnenia: Bezkontaktné tesnenia pre vysokorýchlostné kompresory
- Tesnenia kazety: Predmontované jednotky zjednodušujú inštaláciu
Monitorovanie stavu
- Systémy na detekciu únikov tesnení
- Monitorovanie prietoku preplachovacej kvapaliny (mechanické upchávky)
- Monitorovanie teploty v mieste tesnenia
- Monitorovanie vibrácií detekuje problémy súvisiace s tesnením
Vady tesnení, hoci sa v porovnaní s problémami s ložiskami alebo rotorom často prehliadajú, majú zásadný vplyv na spoľahlivosť strojov. Správny výber tesnenia, jeho inštalácia a preventívna výmena v kombinácii s riešením základných príčin predčasného zlyhania (vibrácie, hádzanie, kontaminácia) zabezpečuje, že tesnenia plní svoje základné funkcie zadržiavania maziva a zabránenia kontaminácii počas celej ich konštrukčnej životnosti.
Kategórie: GlosárDiagnostika vibrácií
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 