-高粘度浆液齿轮泵机械密封失效分析与在线粘度计(黏度-无泄漏)

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1、303-高粘度浆液齿轮泵机械密封失效分析与在线粘度计(黏度-无泄漏)设备与控制合成纤维工业，２０１１．３４（３）：５７—５９ＣＨＩＮＡＳＹＮＴＨＥｌｌＣｎＢＥＲＩＮＤＵＳＴＲＹ高粘度浆液齿轮泵机械密封失效分析秦泽恩，姜伟东（昆明醋酸纤维有限公司，云南昆明６５０２２４）摘要：针对进口的一．醋酸纤维高粘度浆液齿轮泵的机械密封在使用过程中出现密封端面磨损、密封面变形、波纹管失弹、波纹管断裂、０形圈失效等故障进行了失效分析，对机械密封的结构、材质、安装工艺进行了改进。结果表明：采用静环、动环用浸渍聚四氟乙烯树脂，波纹管由导向套引导，导向套设有密封槽及石墨填

2、料环等措施后，解决ｒ高粘度浆液齿轮泵在高压和振动下的泄漏，避免了原料浪费，使机械密封具有防爆功能．提高ｆ－－醋酸纤维高粘度浆液齿轮泵运行的安拿性。关键词：高粘度浆液齿轮泵机械密封无泄漏中图分类号：ＴＱ０５１．２１文献识别码：Ｂ文章编号：１００１．００４１（２０１１）０３—００５７—０３二醋酸纤维生产工艺采用美国赛拉尼斯公司的技术，二醋酸纤维浆液的循环过滤和输送是其主要工序之一，由于二醋酸纤维浆液特性粘数大于０．７２ｄＬ／ｇ，浆液中含有易燃易爆的丙酮，浆液密封端面比压（Ｐ。）一定要大于介质在密封端面的饱和蒸汽压。若Ｐ。过大，将产生大量摩擦热，液膜蒸发

3、致使磨损加剧。机械密封的平衡程度（厣）也影响着密封的磨损…。一般情况下，卢为７５％较适宜；口小于７５％，磨损量虽降低，但泄漏增加，密封面打开的可能性增大。对于高负荷的机械密封。由于端面摩擦热较大，卢一般取６５％一７０％为宜。为解决从美国进口的浆液齿轮泵机械密封泄漏的问题，进行了浆液泵运行、维修台帐和密封故障统计。从表ｌ可见，高粘度浆液齿轮泵机械密封主要故障为密封端面的摩损、波纹管失弹及断裂、密封面变形和Ｏ形圈失效等。表ｌ输送采用高压输送方式，主要通过齿轮泵来实现。齿轮泵在运行时会产生脉冲振动，其机械密封在高压和振动环境下易出现泄漏，泄漏的浆液会挥发

4、丙酮，存在一定的安全隐患，同时造成生产原料的浪费，既污染了环境，又增大了员工的劳动强度。作者分析了从美国进口的浆液齿轮泵机械密封的结构，结合高粘度浆液的特性，对机械密封进行了失效分析和改进。１高粘度浆液齿轮泵机械密封故障统计Ｆａｉｌｕｒｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｏｆｇｅａｒ浆液齿轮的机械密封结构及故障统计由图ｌ可见，浆液齿轮泵使用的机械密封的Ｔａｂ．１ｐｕｍｐｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｄｆｏｒｈｉ【ｇｈ—ｖｉｓｃｏｓｉｔｙｄｏｐｅ波纹管直接焊接在两个固定端上，动环、静环采用碳化钨硬质合金（ＷＣ＋Ｃｏ）结构，环座为３１６Ｌ不锈钢，波纹管采用３１６Ｌ不锈钢冲

5、压成片状，通过电子束焊接而成，动环座和轴套之问采用０形密封圈。臣缝笏钐鼢＾＾惑蕊圈／｜Ｉ＼图ｌ进口波纹管机械密封结构示意Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇａｍ２失效分析２．１密封端面的磨损摩擦副用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压）过大等，都会缩短机械密封收稿日期：２０１０—１０—１１；修改稿收到日期：２０１１—０４—１４。作者简介：秦泽恩（１９６４一）。男，工程师。从事二醋纤维丝束制造设备的管理与维修工作。ｑｚｅ９６＠ｓｏｈｕ．ｃｏｒｎｏｆ龃ｉｌＩ驴毗ｅｄｃｏｒｍｇ砒ｅｄｐｉｐｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｌ一静环；２一动环；３

6、一波纹管；４—０形密封圈万方数据５８合成纤维工业２０１１年第３４卷的使用寿命嵋ｏ。对于含有固体颗质，密封面进入固体颗粒是导致密封失效的主要原因。固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。２．２波纹管失弹过度压缩和使用温度过高是波纹管失弹的主要原因。３１６Ｌ不锈钢是一种弹性不良的材料，波纹管波片焊接后未作进一步处理时效欠妥，都会产生残余内应力，当波纹管被过度压缩，其外边缘焊接区域便会发生屈服，产生塑性变形；当使用温度过高时

7、，波纹管材料在高温和应力作用下内部晶格会发生变化，产生应力松驰。若压缩量过大，则波纹管在高温、高压联合作用下非常容易发生永久变形，使波纹管失弹∞Ｊ。２．３密封面变形密封面变形，表现为动环密封端面磨损不均匀，靠近内径处磨损较大，磨痕较窄，严重的成线性接触。密封面变形的主要原因是环座材料选择不当，线膨胀系数太大。密封环和密封座采用镶嵌结构，采用过盈配合，若过盈过大，则密封环在较大的挤压应力作用下产生变形甚至断裂；若过盈量过小，高温下密封容易松脱。环座材质３１６Ｌ不锈钢的线膨胀系数为浸渍聚四氟乙烯树脂的２—３倍，环座与密封环的过盈量为０．２５ｍｍ，在工作

8、温度下，密封环与环座的配合部位不能同步胀缩，过盈量发生变化，接触应力也随着发生变化，从而使密封面变形ＭＪ。２．４波纹管断裂