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机械密封在工业泵中的使用及检修

时间:2012-3-22 11:28:23来源:编辑:弘凌泵阀

摘要:机械密封是冶金、石油、化工企业化工泵中常采用的密封结构,笔者总结了长期现场工作经验,分析了机械密封泄漏的主要原因及维护检修措施。
       随着工业企业流程化、自动化水平的不断提高,设备稳定性、可靠性显得尤为重要。据统计60%机械设备非计划停车事故与密封故障造成泄漏有直接联系,密封性能已成为评定机械产品质量的一个重要指标。随着密封技术水平的不断提高,工业泵用密封正由传统的填料密封向机械密封发展。机械密封技术以其性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低、无需经常检修,应用于冶金、石油、化工企业化工泵中。笔者通过近几年的使用经验,总结出机械密封在工业泵上检修、维护的一些经验,取得了治理泄漏的一些效果。
一、泵用机械密封结构      
机械密封是靠一对或几对垂直轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下,保持接合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。工业泵常用的机械密封结构如图1所示。防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。
    机械密封中流体可能泄漏的途径有4种,如图1中  A、B、C、D 4个通道。其中C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖于壳体之间的密封,二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封。但端面磨损时,它仅能随补偿环沿轴向作微量的移动,实际上仍然是一个相对静密封。因此,这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈,而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封,有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯材料及金属波纹管的结构。A通道则是旋转环与静止环的断面彼此结合作相对滑动的动密封。因此,对密封端面的加工要求很高(平面度为0.0009mm,表面粗糙度:硬环Ra≤0.1μm,软环Ra≤0.2μm)。为了使密封端面间保持必要的润滑油膜,必须严格控制端面上的单位面积压紧力。端面上单位压力过大,不易形成稳定的润滑液膜,会加速断面的磨损。断面上单位压力过小,泄漏量增加。所以,要获得良好的密封性能有较长的寿命,在安装机械密封时,一定要保持端面单位压力值在适当的范围内。
二、泄漏原因分析及检修      
1、安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后,一般要进行静试,观察泄漏量。如泄漏量较大时,则表明动、静环密封圈存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上,再手动盘车观察,若泄漏量无明显变化则可判定式动、静环摩擦副存在问题;如泄漏介质沿轴向喷射,则动环密封存在问题居多,泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出,但一般有主次区别,只要观察细致,熟悉结构,一定能正确判断。
       2、试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后,运转时高速旋转产生的离心力,会抑制介质泄漏。因此,试运转时机械密封泄漏在排除轴间极端盖密封失效后,基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的原因主要有:
     (1)操作中,因抽空、气浊、憋压等异常现象,引起较大的轴向力,使动、静环接触面分离;
     (2)安装机械密封时压缩量过大,导致摩擦副断面严重磨损、擦伤;
     (3)动环密封圈过紧,弹簧无法调整动环的轴向浮动量;
     (4)静环密封圈过松,当动环轴向浮动时,静环脱离静环座;
     (5)工作介质中有颗粒状物质,运转中进入摩擦副,擦伤动、静环密封端面;
     (6)设计选型有误,密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现,有时可以通过适当调整静环座等予以消除,但多数需要重新拆装,更换密封。
       3、正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命,而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。
     (1)抽空、气浊或较长时间憋压,导致密封破坏;
     (2)泵实际输出量偏小,大量介质泵内循环,热量积聚,引起介质气化,导致密封失效;
     (3)回流量偏大,导致吸入管侧容器(罐、池)底部沉渣泛起,损坏密封;
     (4)较长时间停运,重新启动时没有手动盘车,摩萨副因粘连而扯坏密封面;
     (5)介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多;
     (6)环境温度急剧变化;
     (7)工况频繁变化或调整;
     (8)突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏,如不能及时发现,往往会酿成较大事故或损失,须予以重视并采取优先措施。
       三、 泵用机械密封维护、检修中应注意的几项问题
       1、润滑
       对机械密封端面应进行适当润滑,这样可减少磨损和延长寿命,部分摩擦热也可由润滑剂带走。一般润滑剂可由介质本身承担,因此密封端面(动环、静环)见弹簧压力不应过大。
       2、冲洗冷却       泵用机械密封工作使端面上产生的热量应及时传递出去,否则端面间的液膜就会汽化而形成干摩擦,必须考虑冲洗冷却措施。一般冲洗冷却液采用内部密封介质,也可采用外部供水冷却冲洗。在机械密封使用中应绝对保证冲洗冷却液的供应及冲洗冷却液的畅通,必要时应定期清理。
       3、新旧密封更新
       相对而言使用新机械密封的效果好于旧的,但新机械密封的质量或材质选择不当时,配合尺寸误差较大会影响密封效果;在聚合性渗透性介质中,静环如无过度磨损,还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态,使聚合物和杂质沉积为一体,起到了较好的密封作用。
       4、 密封拆修
     一旦出现机械密封泄漏便急于拆修,其实,有时密封并没有损坏,只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力,积累维修经验提高检修质量。
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