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机械密封安装及泄漏原因分析

发布时间:2011年08月01日 浏览:
       化工泵机械密封安装技术及泄漏原因分析:

       在化工生产中,为防止IH型化工泵介质泄漏一般采用机械密封方式。而机械密封的运行条件、配置、工况变化等对密封效果和故障产生有关键性的作用。为此,本文针对机械密封的故障检修问题,提出个人见解。
1离心泵机械密封结构分析
典型的化工泵机械密封结构如图1所示。离心泵后端的密封主要包括叶轮螺母和叶轮间的密封垫圈3、轴套和叶轮间的密封垫圈4、动环密封圈10、静环密封圈13、动静环端面密封、压盖密封圈17等六处密封部件,其中动静环端面密封为动密封,是主要的密封部位,依靠两环端面的紧密贴合和相对旋转,阻止液体径向泄漏;其余各处均为静密封,起辅助密封的作用。
2安装技术与试车中的检修
机械密封是一种精密装置,其密封效果和使用寿命不仅依赖于设计和制造,同时在很大程度上也与密封部件的安装有关。
1)安装前的检验。要取得良好的密封效果,在安装前应对有关部件进行仔细检查。①密封腔体。密封腔体的规格、直径、深度必须符合相关尺寸要求;轴与密封腔体的同轴度、垂直度符合要求,垂直度一般小于0.05~0.08mm,同轴度通常应保持在0.20~0.25mm之间。②泵轴的轴向窜动量。轴或轴套的轴向窜动量应控制在0.08mm以内。检查时可用千分表顶在轴肩处,用木锤夯击轴端,读出窜动量数值。在确定机械密封压缩量的时候应考虑泵轴的轴向窜动量,这样可以避免摩擦面液膜的破坏而引发剧烈磨损。在实践中,轴向窜动量过大引起密封泄漏和寿命缩短是常见的现象。③动静环的平面度。动静环摩擦端面的平面度是保证密封的关键,可用简易的卡尺法进行检查,即用卡尺贴于端面并置于背光下,通过观察透光间隙是否均匀判断表面平度。④轴或轴套的表面粗糙度应在0.32μm以下。⑤各密封部件的完好与清洁状况。应仔细检查各密封件的完好和清洁状况,保证无锐边毛刺、划痕、裂纹等缺陷。
2)动静环的安装。①静环的安装。先将静环密封圈从静环后部套入,操作时避免密封圈的滚动;将静环均匀用力压入压盖,压入时注意静环的开槽要对准压盖上的防转销;检查静环端面与压盖中心线的垂直度,控制在0.02mm以内。②动环的安装。安装动环时,应根据要求的压缩量确定相应的弹簧座紧顶螺钉的定位位置,具体可参考有关资料。
3)试漏检查。将泵的入口阀打开,引入介质,在有一定静压情况下观察密封情况。缓慢转动泵轴,观察密封有无泄漏。如果出现较大的泄漏,则可能存在密封安装或其他问题,应拆开密封仔细查找原因,排除故障后重装。如果试漏情况良好,即可启动泵。泵启动初期,可能存在微小的渗漏,但是若渗漏逐渐减少则可正常使用;若渗漏不断增加则说明有安装错误或密封有问题,应停止运行,拆泵查找原因,重新装配密封。
3化工泵机械密封泄漏原因分析
3.1泄漏原因分析及判断
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。如泄漏量较小,多为动环或静环密封圈存在问题;泄漏量较大时,则表明动、静环摩擦副间存在问题。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断定动、静环密封圈有问题;若盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题;如泄漏介质沿轴向喷射,则多数情况不是动环密封圈存在问题;若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。此外,泄漏通道也可同时存在,但一般有主次区别,只要观察细致,熟悉结构,通常能够正确判断故障点。
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,会抑制介质的泄漏。因此,试运转时在排除轴间及端盖密封失效后,机械密封泄漏基本上都是由于动、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、气蚀、憋压等,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,导致摩擦副端面严重磨损、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,损坏动、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。化工泵在运转中突然泄漏,少数情况是因正常磨损或部件已达到使用寿命所致,而大多数情况是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。①抽空、气蚀或较长时间憋压,导致密封破坏;②泵实际输出量偏小,大量介质在泵内循环,热量积聚,引起介质气化,导致密封失效;③回流量偏大,导致吸入管侧容器底部沉渣泛起,损坏机械密封;④对较长时间停运的泵,重新启动时没有手动盘车,摩擦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,工况频繁变化或调整。
3.2在化工泵机械密封检修中出现的几个误区
1)弹簧压缩量越大,密封效果未必就越好。有人认为,弹簧压缩量越大,密封效果就越好。其实不然,弹簧压缩量过大,可导致摩擦副急剧磨损,瞬间烧坏;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)动环密封圈并非越紧越好。其实动环密封圈过紧有害无益,一是加剧密封圈与轴套间的磨损,过早泄漏;二是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;三是弹簧过度疲劳易损坏;四是使动环密封圈变形,影响密封效果。
3)静环密封圈并非越紧越好。静环密封圈基本处于静止状态,相对较紧时密封效果会好些,但过紧也是有害的。一是引起静环密封过度变形,影响密封效果;二是静环材质以石墨居多,一般较脆,过度受力极易引起碎裂;三是安装、拆卸困难,极易损坏静环。
4)叶轮锁母并非越紧越好。在机械密封泄漏中,轴套与轴之间的泄漏(轴间泄漏)是比较常见的。一般认为,轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧,其实导致轴间泄漏的因素较多,如轴间垫圈失效、偏移、轴间端面内有杂质、轴与轴套配合处有较大的形位误差、接触面破坏、轴上各部件之间有间隙以及轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。
5)拆修总比不拆好。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培养自己的故障判断能力,积累维修经验,提高检修质量。