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泵用机械密封的泄漏分析及检修 当今石油、化工企业自动化水平的不断提高,设备运转的稳定性、可靠性显得尤为重要。
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,广泛应用于石油、化工企业工业泵中。通过几年使用总结出机械密封在工业泵上检修、维护的一些经验。
机械密封,又名端面密封,系指两块密封元件在其垂直于轴线的光洁而平直的表面上相互贴合,并作相对转动而构成密封的装置。机械密封是一种旋转轴用的接触式动密封,它是在流体介质和弹性元件的作用下,两个垂直于轴心线的密封端面紧贴着相对旋转,从而达到密封的要求。机械密封通常由静环、动环、弹簧加荷装置(包括推环、弹簧、弹簧座、固定螺钉,传动销)、辅助密封圈(动环密封圈和静环密封圈)等元件组成。防转销固定在压盖上,用以防止静环转动。
一、泄漏原因分析及检修
机械密封工作时动环随泵轴一起旋转,并和静环紧密贴合组成密封面,以防止介质泄漏。它与静环相对滑动,当密封面磨损以后,动环可以轴向移动进行自动补偿,保持密封面的良好贴合:静环安置在泵壳上静止不动,它与动环配对组成密封面防止介质泄漏;静环密封圈
采用合成橡胶或聚四氟乙烯制成的0形圈,V形圈及其他形状的密封圈,以防止静环与压盖之间(或静环座之间)的泄漏,并使静环具有一定浮动性;动环密封圈用与静密封圈相同的密封圈,防止介质从动环与轴之间的间隙中产生泄漏,并使动环具有一定的浮动性,保证动环与静环的良好贴合,当密封面磨损后能使动环可以产生轴向移动。弹性元件主要起补偿及缓冲的作用。弹性力使机械密封端面产生合理的端面比压,也是机械密封使用寿命和密封性能的关键影响因素。弹性元件主要包括弹簧和波纹管两种,通常采用圆柱螺旋弹簧。
泵用机械密封种类繁多,型号各异,但泄漏点主要有五处:(1)轴套与轴间的密封;(2)动环与轴套间的密封;(3)动、静环间密封;(4)对静环与静环座间的密封:(5)密封端盖与泵体间的密封。
1.机械密封安装调试好后,一般要进行静试,观察泄漏量。
a.泄漏量较小,多为动环或静环密封圈存在问题。
b.泄漏量较大时,则表明动、静环密封端面存在问题。密封端面安装时被碰伤、变形、损坏或清理不净,夹有颗粒状杂质。
c.如果是轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。处理方法:应加强装配时的检查、清洗,严格按技术要求装配。
d.如泄漏介质沿轴向喷射,则动环密封圈存在问题居多,泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出,则多为静环密封圈失效。
2.泵用机械密封经过静试后,运转时高速旋转产生的离心力,会抑制介质的泄漏。因此,试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后,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因素主要有:
a.操作中,因抽空、气蚀、憋压等异常现象,引起较大的轴向力,使动、静环接触面分离;
b.对安装机械密封时压缩量过大,导致摩擦副端面严重磨损、擦伤;
c.动环密封圈过紧,弹簧无法调整动环的轴向浮动量;
d.静环密封圈过松,当动环轴向机械密封零件失效大部分是辅助密封圈失效,机械密封由于泄漏而不能正常工作的一个主要原因也是因为O形圈老化、扭曲及挤出损伤引起的。
e.转子组件轴向窜动量太大。处理方法:调整推力轴承,使轴的窜动量不大于0.25mm。
f.工作介质中有颗粒状物质,运转中擦伤动、静环密封端面;
g.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.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。
a.抽空、气浊或较长时间憋压,导致密封破坏;
b.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;
c.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;
d.较长时间停运,重新启动时没有手动盘车,摩擦副因粘连而扯坏密封面;
e.介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多;
f.环境温度急剧变化:
g.工况频繁变化或调整;
h.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。
二、泵用机械密封维护、检修中应注意的问题
1.弹簧压力应适中
弹簧压缩量过大,可导致机械密封端面急剧磨损,瞬间烧损;过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力,导致密封失效。
2.动环密封圈过紧有害无益。
a.加剧密封圈与轴套间的磨损,过早泄漏;
b.增大了动环轴向调整、移动的阻力,在工况变化频繁时无法适时进行调整;
c.是弹簧过度疲劳易损坏;
d.是使动环密封圈变形,影响密封效果。
3.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于摩擦,必须考虑冷却措施。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。
4.机械密封更新
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。
5.拆修
出现机械密封泄漏不要急于拆修,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。
山西原平化学工业集团有限公司窦宏庆
