В период эксплуатации торцового уплотнения необходим постоянный контроль за наличием смазочной жидкости в системе смазывания, так как даже кратковременное отсутствие смазочной жидкости в уплотнении приводит к разрушению колец пар трения. Прекращение подачи охлаждающей воды вызывает перегрев уплотнения, сопровождающийся выходом из строя вспомогательных уплотнений и изнашивание колец пар трения.
В парах трения торцовых уплотнении химических аппаратов возможно механическое, абразивное и коррозионное изнашивание.

Скорость изнашивания можно снизить следующими методами: механическое — подбором смазочного материала, обеспечивающего минимальную силу трения; абразивное-предотвращением попадания абразивных частиц в зону трения; коррозионное — применением для пар трения материалов с высокой химической стойкостью в рабочей среде.
Эффективными методами предупреждения абразивного изнашивания колец пар трения являются защита уплотнения от абразивосодержащей рабочей среды и фильтрация смазочной жидкости. Наиболее разрушительны для торцовых уплотнений частицы, входящие в состав атмосферной пыли, поэтому при заливке смазочную жидкость необходимо фильтровать. При использовании в качестве смазочной жидкости минеральных масел качественная фильтрация масла и защита его от загрязнений и воды способствуют сохранению вязкостных к смазывающих свойств масла. Вода и загрязняющие частицы вызывают эмульгирование масла и повышают интенсивность его окисления. Особенно нежелательно присутствие в масле воды: даже очень малое ее количество (менее 0,1 % по массе) способствует пенообразованию.
Хранить масло следует в закрытой таре; в случае попадания воды в масло необходимо сливать масло из системы до тех пор, пока в нем не будет водяных пузырьков, затем долить масло.
Через 1000 ч работы смазочную жидкость следует полностью заменить, предварительно промыв всю систему.
Причиной абразивного изнашивания верхней пары двойного торцового уплотнения может быть утечка масла по валу из редуктора и подшипниковых опор.
При эксплуатации уплотнений на средах, пары которых склонны к полимеризации, перед пуском уплотнение нужно прогреть до температуры размягчения продуктов полимеризации, для чего в рубашку уплотнения подать горячую воду или пар.
При эксплуатации двойных торцовых уплотнений не допускается превышение рабочего давления в аппарате над давлением смазочной жидкости в полости уплотнения: в этом случае возможен контакт рабочей среды со смазочной жидкостью и попадание продуктов износа в зону трения. Контакт рабочей среды со смазочной жидкостью может существенно изменить ее свойства, поэтому рекомендуется периодически производить анализ химического состава смазочной жидкости. При изменении ее свойств жидкость необходимо заменить, предварительно устранив возможность ее контакта с рабочей средой, повысив перепад между давлением в смазочной системе и давлением в аппарате.
Изменение рабочего давления в аппарате в течение технологического процесса существенно влияет на долговечность торцового уплотнения, поэтому повышать или понижать давление следует плавно, со скоростью не более 2,0 МПа в час. Резкое повышение или сброс давления может вызвать разгерметизацию уплотнения.
Наиболее интенсивное изнашивание пар трения происходит в период пуска; следовательно, долговечность уплотнений, работающих в непрерывном режиме, значительно выше, чем при кратковременно-повторном режиме работы.
Преждевременный выход уплотнения из строя может быть вызван недостаточной химической и термической стойкостью материалов уплотнения пары трения, пропиточных материалов, резиновых колец, деталей, контактирующих с рабочей средой аппарата.
Как правило, отказ двойного торцового уплотнения происходит мгновенно: сигналом, предупреждающим об отказе, является увеличение утечки смазочной жидкости. Изношенное уплотнение после завершения технологической операции следует демонтировать и выявить причину нарушения работоспособности. Повышенное изнашивание углеграфитового кольца нижней пары трения по сравнению с верхней свидетельствует о наличии абразивных частиц в технологической среде, а повышенное изнашивание кольца верхней пары — о попадании абразива из атмосферы или о подтекании смазочного материала из редуктора или узлов привода.
Замерив ширину дорожек трения на рабочих поверхностях вращающихся колец пар трения, можно оценить качество монтажа и жесткость вала перемешивающего устройства. При отсутствии биений вала, установочных смещений и перекосов торцового уплотнения относительно оси вала ширина дорожек трения вращающихся колец верхней и нижней пар трения будет одинакова и равна ширине рабочих поясков углеграфитовых колец. Если ширина дорожек трения на 1,5—2 мм больше ширины рабочих поясков, то перед установкой нового торцового уплотнения необходимо проверить на аппарате центровку вала и его перпендикулярность относительно посадочных поверхностей.
О недостаточной жесткости вала свидетельствует большая ширина дорожки трения на нижнем вращающемся кольце торцового уплотнения. Если в этом случае причиной отказа уплотнения явился износ нижней пары трения, то необходимо принять меры к снижению угловых колебаний вала в районе торцового уплотнения. Наиболее простым способом уменьшения вынужденных колебаний вала является установка нижней опоры. При невозможности установки нижней опоры необходимо максимально приблизить подшипниковую опору к торцовому уплотнению.
При незначительном износе пар трения причиной отказа уплотнения могут быть резиновые кольца или пружины. В результате взаимодействия с рабочей средой резиновые кольца могут давать усадку, набухать или затвердевать. При усадке сечение кольца уменьшается, герметичность между сопрягаемыми деталями торцового уплотнения нарушается. При набухании или отверждении резиновых колец нарушается подвижность колец пар трения и, как следствие, увеличивается утечка. Поскольку рабочая среда контактирует с резиновыми кольцами нижней пары, то, сравнивая состояние резиновых колец верхней и нижней пары трения, можно выявить причину потери резиной ее свойств. При недостаточной химической стой-кости резины изменениям подвергаются только кольца, контактирующие с рабочей средой. В этом случае необходимо обеспечить защиту резиновых колец фторопластовыми манжетами или заменить резину на более химически стойкую. При недостаточной термической стойкости изменениям подвергаются в одинаковой степени все резиновые кольца и в первую очередь кольца, уплотняющие вращающиеся элементы пар трения на втулке уплотнения. Замена резины на более термостойкую или снижение температуры смазочной жидкости помогут продлить долговечность торцового уплотнения. В результате коррозионного разрушения металла пружин происходит их утонение, уменьшение контактного давления и увеличение утечки. Применение коррозионно-стойких металлов или покрытий при изготовлении пружин, а также использование неагрессивных смазочных жидкостей исключает влияние пружин на долговечность торцовых уплотнений.
При преждевременном отказе торцового уплотнения необходимо выявить причину отказа, и только после ее устранения приступить к монтажу на аппарат нового уплотнения.
В практике эксплуатации возможны случаи отказа торцовых уплотнений, вызванные несколькими причинами. В период пусконаладочных работ на реакторах амминирования (производство фенозона) наработка торцовых уплотнений до первого отказа не превышала одного месяца. Во Время работы наблюдался постоянно увеличивающийся расход смазочной жидкости, причем утечка через верхнюю пару трения не превышала 1-2 см3/ч.

При осмотре демонтированных уплотнений установлено следующее:

• потеря подвижности колец нижней пары трения вследствие набухания резиновых колец;
• осаждение пылевидных частиц желтого цвета на поверхностях деталей, контактирующих с рабочей средой;
• полный износ рабочего пояска нижнего углеграфитового кольца;
• ширина дорожек трения на рабочих поверхностях вращающихся колец превышала 10 мм (биение вала в статике при проворачивании вручную было на более 0,2 мм).

Таким образом, причинами отказов явились недостаточная химическая стойкость резины, наличие абразива в среде и малая жесткость вала. Необходимо отметить, что устранением выявленных причин отказов без уменьшения биения вала не удается существенно повысить работоспособность уплотнения. Поскольку установка концевой опоры вала в абразиво содержащей среде не эффективна, а увеличение диаметра вала требует значительных материальных затрат, наиболее рациональным способом снижения амплитуды колебаний вала в зоне торцового уплотнения является уменьшение расстояния между подшипником привода и уплотнением. Например, таким способом осуществлена модернизация привода перемешивающего устройства реактора амминирования (рис. 1).

Рис.1
Стойка 1 привода через переходной фланец 5 установлена на корпусе торцового уплотнения. Крышка 4 проточена по наружному диаметру и 1 ней выполнено посадочное гнездо под центрирующее кольцо 2. Втулка 7 доработана, крепится к валу болтом 8, дополнительно введено резиновое кольцо 6. Кольцо 10 увеличивает опорную поверхность привода. В основании уплотнения установлены защитные фторопластовые манжеты 11. Для обеспечения защиты торцового уплотнения от воздействия рабочей среды выполнено дроссельное отверстие 9, через которое часть смазочной воды поступает в аппарат. Амплитуда колебаний втулки 7 торцового уплотнения определяется длиной L свободного участка вала — расстоянием между нижним торцом втулки привода и верхним торцом втулки уплотнения. При модернизации привода длина L уменьшилась с 200 мм до 10 мм , в результате чего амплитуда колебаний втулки, а следовательно, и вращающихся колец 12 снизилась с 3 до 0,2 — 0,3 мм. Модернизация привода и уплотнения позволила увеличить наработку до первого отказа втрое.

Источник: Эрхард Маер «Торцовые уплотнения»