Почему могут течь торцевые уплотнения и как найти место утечки

В составе современных высокоскоростных насосов торцевые уплотнения играют роль герметизатора зоны прохождения вала привода через корпус рабочей камеры. Это наиболее вероятное, если не единственно возможное, место утечки перекачиваемой жидкости. Современные механические торцевые уплотнения, основой конструкции которых являются подвижное и неподвижное кольца пары трения, надежно противостоят этому вне зависимости от режима работы насоса и свойств рабочей среды. Однако их существенным недостатком является ограниченность эксплуатационного ресурса: по мере своего износа деталь подлежит замене на новую. О необходимости этого свидетельствует появление протечки через зазор между кольцами пары трения. Срок службы торцевых уплотнений определяют многие факторы, и поскольку качество оригинальных запасных частей сомнению не подлежит, их досрочный износ происходит исключительно по субъективным причинам.

Причины утечки рабочей среды через торцевое уплотнение

Наряду с высокой герметизирующей способностью, современные торцевые уплотнения обладают повышенной износостойкостью и длительным сроком службы. Но утечки рабочей среды через зазор в паре трения неизбежны даже после установки новой детали, это предусмотрено техническими характеристиками уплотнителя. Их объем может составлять от 0,2 до 2,0 куб. см в час. На минимуме это происходит без видимого каплеобразования, на максимуме возможно появление жидкости в виде отдельных редких капель. Через вторичные уплотнения утечка практически не видима, ее отсутствие является нормой. Потеря функциональности торцевого уплотнения по истечении нормативного срока службы будет объясняться естественным износом, раннее появление сверхнормативных протечек через зазор в паре трения может быть вызвано следующим:

• Неправильный подбор торцевого уплотнения по типу и установочным размерам.
• Несоответствие технических характеристик уплотнителя условиям эксплуатации — температуре, давлению, абразивности, вязкости и химической активности рабочей среды, скорости вращения вала привода.
• Вибрация агрегата, биение вала рабочего колеса из-за нарушения его соосности с валом привода.
• Неправильный монтаж торцевого уплотнения в предназначенном для него месте.

Все эти факторы носят субъективный характер, и перед заменой преждевременно изношенного торцевого уплотнения на новое следует незамедлительно провести работу над ошибками, устранить причины его досрочного выхода из строя.

Обнаружение утечки рабочей среды

Выявление факта и поиск мест утечки рабочей среды через механическое торцевое уплотнение — задача неординарная, путей ее решения несколько и все они имеют разные подходы. Вне зависимости от того, какой метод используется, необходимо понимать его сущность, поскольку каждый из них основан на знании физических особенностей процесса перекачивания жидкостей, физико-химических свойств рабочей среды. В первую очередь производится визуальное определение места утечки с приблизительной оценкой ее объема и степени критичности. В дальнейшем, при выборе метода работы учитываются следующие факторы:

• Чувствительность. Это понятие и метод подразумевает учет интенсивности утечки с инструментальным определением ее объема за единицу времени.
• Время отклика. Увеличение продолжительности исследований необходимо для получения более точных результатов, так как утечка рабочей среды может происходить неравномерно, с разной скоростью. Время замера может быть увеличено при необходимости учета параметров окружающей среды и условий испытаний.
• Консистенция перекачиваемой жидкости. Этот показатель напрямую влияет на интенсивность утечки: чем больше вязкость, тем меньше утечка. Избранный метод определения места и объема утечки должен обязательно учитывать это.
• Стабильность данных. Измеренные параметры утечки рабочей среды должны быть стабильны, в противном случае могут возникнуть сомнения и в их наличии, и в интенсивности.

Это основные факторы, определяющие выбор способа определения места и объема утечки перекачиваемой жидкости через торцевое уплотнение. При принятии окончательного решения следует учитывать экономичность метода поиска, наличие необходимого оборудования и средств измерений, квалификацию привлекаемого для этого персонала. Наиболее простой — манометрический метод с использованием обычного мыльного раствора в качестве индикатора. Такой способ обнаружения утечки рабочей среды недорог, но не совсем точен. Наилучшие результаты тестирования дает течеискатель с гелиевым масс-спектрометром, он позволяет определить даже самые малые утечки перекачиваемой среды. Его недостаток — высокая стоимость.

Необходимо отметить, что если по завершению работы утечки не выявлены, это не говорит об их отсутствии, возможно, что для поиска слабых мест в торцевом уплотнении нужно использовать другой метод. Производственный опыт показывает, что результат всегда оправдывает трудовые и материальные затраты на техническое обслуживание перекачивающего оборудования и устранение причин течи торцевых уплотнений.