Blog

Dalam struktur sebuah pompa sentrifugalSegel mekanis merupakan komponen inti yang berkaitan langsung dengan kestabilan operasi dan masa pakai peralatan. Fungsi utama segel mekanis adalah mencegah kebocoran fluida dari pompa, sehingga memastikan operasi dan efisiensi kerjanya tetap normal. Namun, dalam praktiknya, segel mekanis pompa sentrifugal sering kali dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kondisi operasi, karakteristik media, dan perawatan operasional, yang menyebabkan kegagalan. Hal ini mengakibatkan kerusakan segel, kebocoran pompa, bahkan penghentian peralatan, yang berdampak buruk pada keselamatan produksi dan perlindungan lingkungan. Kegagalan segel mekanis pompa sentrifugal tidak hanya memengaruhi kinerja dan keselamatan peralatan, tetapi juga menyebabkan tingginya biaya perawatan, sehingga meningkatkan biaya produksi bagi perusahaan ladang minyak. Oleh karena itu, penelitian tentang penyebab dan mekanisme kerusakan kegagalan segel mekanis pada pompa sentrifugal, serta usulan tindakan pencegahan dan perbaikan yang efektif, sangat penting untuk mengurangi tingkat kegagalan segel mekanis dan memperpanjang masa pakainya. Anhui Shengshi Datang akan memberi Anda gambaran umum.

1. Analisis Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Pengoperasian pompa sentrifugal didasarkan pada persamaan Bernoulli dalam dinamika fluida, yang menyatakan bahwa dalam sistem tertutup, energi fluida terdiri dari energi kinetik, energi potensial, dan energi tekanan, dan ketiga bentuk energi ini dikonversi di dalam pompa. Komponen inti pompa sentrifugal adalah impeler dan casing pompa. Ketika motor listrik menggerakkan poros pompa untuk berputar, impeler berputar dengan kecepatan tinggi, menyebabkan cairan di dalam pompa juga mengalami gerak rotasi. Di bawah aksi gaya sentrifugal, cairan terlempar dari pusat impeler ke pinggirannya, sehingga menghasilkan peningkatan energi kinetik dan tekanan. Perubahan energi kinetik dan tekanan ini menyebabkan cairan mengalir keluar melalui outlet casing pompa. Tekanan di pusat impeler menurun, membentuk area bertekanan rendah, dan cairan terus-menerus ditarik ke dalam pompa di bawah tekanan atmosfer, sehingga membentuk proses transportasi cairan yang berkelanjutan. Pengoperasian pompa sentrifugal dapat dibagi menjadi tiga tahap: hisap cairan, akselerasi, dan pembuangan. Pada tahap hisap, karena zona bertekanan rendah yang terbentuk di pusat impeler, cairan eksternal mengalir ke dalam pompa di bawah tekanan atmosfer. Pada tahap percepatan, cairan, yang digerakkan oleh gaya sentrifugal melalui impeler, dipercepat menuju casing pompa. Pada tahap pembuangan, cairan berkecepatan tinggi secara bertahap diperlambat melalui diffuser atau volute, mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan sebelum dibuang dari pompa.

Komponen utama pompa sentrifugal meliputi impeler, casing pompa, poros pompa, segel mekanis, dan bantalan. Impeler, yang terbuat dari bahan seperti besi cor, baja tahan karat, atau plastik, merupakan komponen inti. Desainnya secara langsung menentukan laju aliran dan head pompa. Parameter seperti bentuk, ukuran, jumlah bilah, dan sudut bilah impeler secara signifikan memengaruhi aliran cairan dan efisiensi konversi tekanan. Casing pompa, biasanya berbentuk volute, menampung fluida. Fungsi utamanya adalah menampung cairan yang dikeluarkan dari impeler dan mengarahkannya ke outlet pembuangan. Casing juga memfasilitasi konversi energi dengan secara bertahap mengubah energi kinetik cairan menjadi energi tekanan melalui difusi, sehingga meningkatkan head pompa. Poros pompa, yang digerakkan oleh motor dan terhubung ke impeler, mentransmisikan energi mekanis dari motor ke impeler, yang menyebabkannya berputar. Poros pompa harus memiliki kekuatan dan kekakuan yang tinggi untuk menahan gaya sentrifugal dan gaya reaksi cairan pada impeler. Segel mekanis mencegah kebocoran cairan pada titik di mana poros pompa dan casing berinteraksi. Kinerjanya secara langsung memengaruhi efisiensi dan keamanan pompa. Bantalan menopang dan mengunci poros pompa, mengurangi gesekan dan getaran selama putaran, memastikan pengoperasian pompa yang stabil.

2. Penyebab Kebocoran pada Pompa Sentrifugal Segel Mekanis

(1) Kebocoran Uji Coba.​ Ketepatan pemasangan segel mekanis secara langsung memengaruhi efektivitas penyegelannya. Jika permukaan segel tidak sejajar secara akurat selama pemasangan atau jika celah permukaan tidak diatur dengan benar, kebocoran dapat terjadi selama operasi uji coba. Cincin stasioner dan cincin putar harus rata dan sejajar selama pemasangan. Kegagalan memenuhi standar ini dapat mengakibatkan kontak yang buruk antara permukaan segel, menciptakan celah dan memungkinkan kebocoran sedang. Demikian pula, pengencangan yang tidak tepat sesuai persyaratan desain atau getaran selama pemasangan dapat menyebabkan ketidaksejajaran cincin segel, yang membahayakan segel. Selama fase uji coba, permukaan segel mungkin tidak sepenuhnya terpasang. Di bawah operasi kecepatan tinggi dan gesekan, keausan permukaan dapat menyebabkan kebocoran. Keausan ini umum terjadi jika permukaan segel belum diolah terlebih dahulu atau dijalankan, karena kekasaran permukaan awal yang tinggi meningkatkan panas gesekan, yang memperburuk keausan. Keausan permukaan mengurangi integritas kontak permukaan segel, yang menyebabkan kebocoran. Selain itu, kenaikan suhu yang terlalu cepat selama uji coba dapat menyebabkan ekspansi termal yang tidak merata pada permukaan, yang mempercepat keausan. Getaran yang dihasilkan selama pengoperasian pompa akibat keausan bantalan, ketidakseimbangan, atau masalah mekanis lainnya dapat memengaruhi segel mekanis yang sensitif terhadap getaran. Getaran menyebabkan distribusi tekanan yang tidak merata di antara permukaan segel, yang berpotensi menyebabkan ketidaksejajaran cincin putar dan cincin diam, kegagalan segel, dan kebocoran. Terutama selama uji coba, pergerakan poros aksial yang berlebihan atau runout radial yang melebihi standar dapat berdampak buruk pada stabilitas komponen segel.

(2) Kebocoran Uji Statis.​ Pada segel mekanis, elemen penyegel tambahan biasanya terbuat dari bahan seperti karet atau PTFE. Elastisitas dan ketahanan korosi bahan-bahan ini berdampak signifikan pada kinerja penyegelan. Pemilihan bahan yang tidak tepat untuk segel tambahan dapat menyebabkan kebocoran selama pengujian tekanan statis. Jika bahan segel tidak memiliki ketahanan korosi atau toleransi suhu, bahan tersebut dapat mengalami deformasi di bawah tekanan atau suhu uji statis, sehingga tidak dapat memberikan segel yang efektif. Di saat yang sama, penuaan, pengerasan, atau hilangnya elastisitas akibat perubahan suhu dapat mencegah permukaan segel terpasang dengan rapat, sehingga menyebabkan kebocoran. Selama pengujian statis, tekanan di dalam ruang segel tidak boleh berfluktuasi secara signifikan. Jika tidak, tekanan yang tidak merata pada permukaan segel dapat menyebabkan kebocoran. Uji statis biasanya dilakukan pada tekanan yang sedikit lebih tinggi daripada tekanan operasi untuk memverifikasi integritas segel. Namun, jika tekanan terlalu tinggi atau diberikan secara tidak merata, komponen segel dapat rusak, mengganggu kontak antara cincin diam dan cincin putar, serta menyebabkan kebocoran. Terutama selama pengujian statis, jika suhu cairan tinggi, ekspansi termal di dalam ruang segel dapat menyebabkan fluktuasi tekanan, yang mengakibatkan penyegelan yang tidak memadai. Permukaan segel, yang seringkali terbuat dari material tahan aus dan berkekuatan tinggi seperti silikon karbida atau keramik, sangat penting. Jika terkena tekanan berlebih selama pemasangan atau pengujian statis, deformasi kecil dapat terjadi, yang memengaruhi kemampuan permukaan untuk menyatu dengan baik.

(3) Kebocoran Operasional.​ Kondisi operasi pompa sentrifugal dapat berubah seiring dengan kondisi kerjanya. Variasi suhu, tekanan, atau laju aliran fluida dapat memengaruhi kinerja seal. Ketika kondisi operasi melebihi batas desain seal—seperti suhu atau tekanan yang terlalu tinggi—sifat material komponen seal dapat menurun, yang menyebabkan kegagalan seal. Kebocoran sangat mungkin terjadi selama fluktuasi aliran transien atau dalam kondisi beban yang sangat bervariasi. Seal mekanis seringkali bergantung pada keberadaan fluida seal untuk pelumasan dan pendinginan yang memadai. Aliran fluida seal yang tidak memadai atau suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan fluida seal menguap atau berubah bentuk, sehingga mengurangi efektivitas seal. Lebih lanjut, pengotor atau kontaminan dalam fluida seal dapat masuk ke dalam ruang seal, mengganggu pelumasan antar permukaan seal, mempercepat keausan, dan menyebabkan kebocoran. Pemilihan material dan desain seal mekanis berkaitan langsung dengan kinerjanya. Jika material seal tidak memiliki ketahanan korosi yang memadai, material tersebut dapat terkorosi saat terkena fluida pompa, yang menyebabkan penurunan kinerja seal. Demikian pula, desain yang buruk dapat menyebabkan distribusi gaya yang tidak merata pada permukaan seal atau masalah yang berkaitan dengan ekspansi termal, yang mengakibatkan kegagalan seal. Oleh karena itu, pemilihan material yang tepat dan desain yang baik merupakan faktor krusial untuk memastikan kestabilan segel mekanis selama operasi normal.

(4) Kualitas Air Pendingin.Peran air pendingin adalah untuk memastikan kontrol suhu pada segel mekanis, mencegah kegagalan segel akibat suhu tinggi. Jika kualitas air pendingin tidak memenuhi standar, hal ini dapat menyebabkan kebocoran pada segel mekanis. Jika air pendingin mengandung kotoran, partikel padat, kontaminasi oli, atau polutan lainnya, hal ini dapat berdampak negatif pada lingkungan kerja segel mekanis. Kotoran ini dapat masuk ke dalam ruang segel, menyebabkan keausan pada cincin diam dan berputar, mengurangi kehalusan permukaan segel, dan dengan demikian menyebabkan kebocoran. Di saat yang sama, keberadaan polutan dapat menghambat aliran air pendingin, mencegahnya secara efektif membawa panas yang dihasilkan pada permukaan segel, yang selanjutnya memperparah keausan dan kenaikan suhu. Komposisi kimia air pendingin juga dapat memengaruhi material segel mekanis. Air pendingin yang mengandung konsentrasi tinggi zat korosif dapat mempercepat korosi material segel, sehingga mengurangi masa pakainya. Jika material yang digunakan pada segel mekanis tidak tahan korosi, paparan air pendingin dalam waktu lama dapat menyebabkan retakan, lubang, atau spalling pada permukaan segel, yang pada akhirnya menyebabkan kebocoran. Suhu air pendingin sangat penting bagi kinerja segel mekanis. Suhu air pendingin yang terlalu tinggi dapat menyebabkan pelunakan atau penuaan pada material segel, sehingga mengurangi elastisitas dan efektivitas penyegelannya. Seiring peningkatan suhu, komponen segel mungkin tidak dapat mempertahankan kontak rapat yang dirancang, sehingga menyebabkan kebocoran.