離心泵機械密封泄漏原因及(jí)預防方法

2017-12-26

王騰
  摘 要:離心泵是目(mù)前國內外化工企(qǐ)業Z常(cháng)用的設備之一,離心泵Z主要采用的密封方式為(wéi)機械密封,本文介紹了機械密封的作用及工作原理,分析了離心泵機械密(mì)封泄漏的原因、處理方(fāng)法及檢修(xiū)過程中存在的誤區和注意的問題。
  關鍵詞:離(lí)心泵;機(jī)械密封;泄漏
  目前機械密封(fēng)在離心泵中應(yīng)用非常廣泛,機械密封的密封效果將直接(jiē)影響整機的運行,尤(yóu)其在化工生產過程中,由於(yú)生產的連續性,機械(xiè)密封出現泄漏,將嚴重影響著生(shēng)產的正常進行。
  1、機械密封工作原理及泄漏(lòu)的原因(yīn)分析
  1.1機械密封(fēng)的工作原理
  離心泵的機械密封是(shì)由2塊垂直於泵軸(zhóu)的密封元件(靜環和(hé)動(dòng)環(huán))組成的,其表麵光潔而平直,相互貼(tiē)合。密封端麵平麵度≤0.0009mm,金屬材料表(biǎo)麵粗糙度(dù)Ra=0.02μm,非(fēi)金屬材料表麵粗糙(cāo)度Ra=0.04μm。動環和靜環作相對轉動,摩擦副(fù)材料(liào)為石墨、氧化鋁陶瓷、碳化(huà)矽(guī)、氮化矽、碳化(huà)鎢硬質合金等。工作時,靠彈簧和密封介質(工作溶液)的壓力在旋轉的動、靜環的接(jiē)觸表麵上產生適當的壓緊力,使兩端麵緊(jǐn)密貼合,並在端麵間產生一層極薄的液(yè)體膜而達到密封的目的,液體膜具有外層流體動壓力(lì)與內(nèi)層靜壓力(或稱分子親和力),起著潤滑和平衡壓力(lì)作用。
  1.2主要(yào)的泄漏點
  主要泄漏點有:軸套與軸間的密封;動環與軸套間的密封;動(dòng)、靜環間密封;對靜環與靜環座(zuò)間的密封;密封端(duān)蓋(gài)與(yǔ)泵(bèng)體間的(de)密封。
  一般來說,軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現和解決。其(qí)餘的泄漏直觀上很難辯別和判斷,須在長期(qī)管理、維修實踐的基礎(chǔ)上,對(duì)泄漏症(zhèng)狀進行(háng)觀察(chá)、分析、判斷,才能得出正確結論。
  1.3泄漏原因分析(xī)及判斷
  1.3.1安裝靜試時(shí)泄漏機械密封安裝調試(shì)好後,一般要進行靜試,觀察泄漏量。如泄(xiè)漏量較小,多為動環或靜環密封(fēng)圈存在問題;泄漏(lòu)量較大時,則表明動、靜環摩擦副間存(cún)在問(wèn)題。在初步(bù)觀察泄(xiè)漏(lòu)量、判斷泄(xiè)漏部位的基礎上,再手動盤(pán)車觀察,若泄(xiè)漏量無明顯變化,則靜、動環密封圈有問(wèn)題;如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦(cā)副存在問題;如(rú)泄(xiè)漏介質沿軸向噴射,則動環密封圈(quān)存(cún)在問題(tí)居(jū)多,泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出(chū),則多為靜環密封圈失效。
  1.3.2試運轉時出現的泄漏泵用機械密封經(jīng)過靜試(shì)後,運轉時高速旋轉產生的離心力,會抑製介質的泄漏。因此,試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效後,基本上都是由於動、靜環摩擦(cā)副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有:(1)操作中,因(yīn)抽空、氣蝕、憋壓等異常現象,引起較大的軸向力,使動、靜環接觸麵分離;(2)安(ān)裝機械密封時壓縮量過大,導致摩擦副端麵嚴重磨損、擦傷;(3)動(dòng)環密封圈過緊,彈簧無法調整動環的軸向浮動量;(4)靜環密封圈過鬆,當動環軸向浮(fú)動時,靜環脫離(lí)靜(jìng)環座;(5)工作介質中有顆粒狀物質,運轉中進入摩擦(cā)副,擦傷動、靜環密封端麵;上述現象在試運轉中經常(cháng)出現,有時可以通過適當(dāng)調整靜環座(zuò)等予以(yǐ)消除,但多數需要重新拆裝,更換密封。
  1.3.3正(zhèng)常運轉中突然泄漏(lòu)離心泵在運轉中突然泄(xiè)漏,少數(shù)是因正常(cháng)磨損或已達到使用壽命,而大多數是由於工況變化較大(dà)或操作、維護不當引起(qǐ)的。(1)抽空、氣蝕(shí)或較長時(shí)間(jiān)憋(biē)壓,導致密封破壞;(2)對泵實際輸出量偏小,大量介質泵內循環,熱量積聚,引起介質氣化,導致(zhì)密封失效;(3)對較長時間停(tíng)運,重新起動時沒有手動盤車,摩擦副(fù)因粘連而扯壞密封(fēng)麵;(4)環境溫度(dù)急劇變化;(5)工況頻繁變化或調整;(6)突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉中突然泄漏,如不能及時發現,往(wǎng)往會釀成較大(dà)事故或損失。
  2、機械密封檢修中的幾個誤區
  (1)彈簧壓(yā)縮(suō)量越大密封效果越好(hǎo)。其實不然,彈(dàn)簧壓(yā)縮量(liàng)過大,可導致摩擦副急劇磨損,瞬間燒損;過(guò)度的壓縮使彈簧失去調節動環端麵的能力,導致密封失效。
  (2)動環密封圈越緊越好。其實動環密封圈(quān)過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損,過早泄(xiè)漏;二是增大了動環軸向調整、移動的阻力,在工況變化(huà)頻繁時無法適時進行調整;三是彈簧過度疲勞易損壞;四是使動環密(mì)封圈變形(xíng),影響密封效果。
  (3)靜環密(mì)封(fēng)圈越緊越好(hǎo)。靜環密封圈過緊也是有(yǒu)害的。一是引起靜環密封因過度變形;二是靜環材(cái)質以石墨居多(duō),一般較脆,過度受力極易引起碎裂(liè);三是安裝、拆卸困難,極易損壞靜環。
  (4)葉輪鎖(suǒ)母越緊越好。一般認為,軸間泄漏(lòu)就是葉(yè)輪(lún)鎖母(mǔ)沒鎖(suǒ)緊,其實導致軸間泄漏的因素較多,如軸間墊失效,偏移,軸(zhóu)間(jiān)內有雜質,軸與軸套配合(hé)處有較(jiào)大的形位誤差(chà),接(jiē)觸麵破壞,軸上(shàng)各部件(jiàn)間(jiān)有間隙,軸頭螺紋過長等都會導致軸間(jiān)泄漏。鎖母鎖緊過度隻會導致軸間墊過(guò)早失效,相反適度鎖緊鎖(suǒ)母(mǔ),使軸間墊始終(zhōng)保持一定的壓縮彈性(xìng),在運轉中鎖母會自動適時鎖緊,使軸間始終處於良好的(de)密封狀態。
  (5)新的比舊的好。相對而言,使用新機械密封的效果好於舊的,在聚合性和(hé)滲透性介質中,靜環如無過度磨損,還是(shì)不更換為好。因為靜(jìng)環在靜(jìng)環座中長(zhǎng)時間處於靜止狀態,使聚合物和(hé)雜質沉積為一體,起到了較好的密封作用。
  3、機械密封泄露(lù)預防措(cuò)施
  (1)減少密封環熱(rè)裂紋預(yù)防措施
  ①保持泵的(de)入口壓力,保證離心泵滿(mǎn)管進料。②機械密封冷卻水使用軟水,並且水壓足夠大(dà),能及時帶走密封(fēng)產生的摩擦(cā)熱和泵送熱流體傳導的熱(rè)量,減少水垢(gòu)的產(chǎn)生。③采用(yòng)抗摩擦,散熱眭好矽作密封麵材料。
  (2)減輕離心泵振動引起的機械密封失效的預(yù)防措施
  ①轉子部分的徑向跳(tiào)動Z大不超過0.03-005mm。②電機單獨運(yùn)轉時其振幅不超過0.03mm;工作溫度下泵與電機的同心度,軸向口0.08mm,徑(jìng)向口0.10mm。③泵運轉時振動恒值Z大不超過值0.06mm。④覡場操作、維(wéi)修、調節時,嚴格執(zhí)行(háng)操作規(guī)程,消除振動源。
  (3)彈性元件失彈預防措施
  ①避免出現失彈的有(yǒu)效方法是選擇合理的波紋管材(cái)料及對其進行恰當的熱處理。高溫有腐蝕工況下(xià)工作的波紋管可用高鎳合(hé)金製造(zào),如Incone1718,這是機械密封中金屬波紋管Z常使用的材料。②采用機械密封輔助係(xì)統,降低機械密封腔內溫度。③彈簧損壞多(duō)半因腐蝕或使用過久,使彈簧(huáng)失去彈力而影響密(mì)封,彈簧損壞(huài)後應更換新彈簧。檢修時將彈簧清洗幹淨後測其彈力.彈(dàn)力變化應不小於20%。
  (4)傳動座打滑的預防措施
  ①將傳動座由頂絲傳動改為鍵傳動。②將傳動座(zuò)由頂絲傳動改為柱銷傳動。
  (5)靜環移位的預防措施
  ①更換新機械(xiè)密封腔體,確保靜環不能移動。②製作合適的靜環定位(wèi)銷,確保靜環不(bú)隨動環的旋轉而移位。③檢(jiǎn)查機械密封輔助係統及補償係統,確保能正常工(gōng)作。
  4、結論
  機械(xiè)密封的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,它是一種對設(shè)計、機械加工(gōng)、裝配質量都有(yǒu)很高(gāo)要求的精密部件。在安裝機械(xiè)密封時,應充分地考慮到機械密封使用時的各種因素,使機械密封滿足於各種(zhǒng)情況下(xià)泵的技術(shù)要求和工作環境下的使用要求,保證充足的潤滑(huá)條件,這(zhè)樣才能保證機械密封長期安全、可靠(kào)地運行。
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來源:《科學與財(cái)富》2017年32期
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