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技術知識
泵用機械密封的維修
 來源: 森宜臥龍泵閥  瀏覽次數: 3239 次
泵用機械密封種類繁多,型號各異,但泄漏點主要有五處:(l)軸套與軸間的密封;(2)動環與軸套間的密封;(3)動、靜環間密封;(4)對靜環與靜環座間的密封;(5)密封端蓋與泵體間的密封。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現和解決,但需細致觀察,特別是當工作介質為液化氣體或高壓、有毒有害氣體時,相對困難些。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷,須在長期管理、維修實踐的基礎上,對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判,才能得出正確結論。
一、泄漏原因分析及判斷
1.安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調試好后,一般要進行靜試,觀察泄漏量。如泄漏量較小,多為動環或靜環密封圈存在問題;泄漏量較大時,則表明動、靜環摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上,再手動盤車觀察,若泄漏量無明顯變化則靜、動環密封圈有問題;如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題;如泄漏介質沿軸向噴射,則動環密封圈存在問題居多,泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出,則多為靜環密封圈失效。此外,泄漏通道也可同時存在,但一般有主次區別,只要觀察細致,熟悉結構,一定能正確判斷。
2.試運轉時出現的泄漏。泵用機械密封經過靜試后,運轉時高速旋轉產生的離心力,會抑制介質的泄漏。因此,試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后,基本上都是由于動、靜環摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有:
(l)操作中,因抽空、氣蝕、憋壓等異常現象,引起較大的軸向力,使動、靜環接觸面分離;
(2)對安裝機械密封時壓縮量過大,導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷;
(3)動環密封圈過緊,彈簧無法調整動環的軸向浮動量;
(4)靜環密封圈過松,當動環軸向浮動時,靜環脫離靜環座;
(5)工作介質中有顆粒狀物質,運轉中進人摩擦副,探傷動、靜環密封端面;
(6)設計選型有誤,密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。上述現象在試運轉中經常出現,有時可以通過適當調整靜環座等予以消除,但多數需要重新拆裝,更換密封。 由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效:
a)因端面密封載荷的存在,在密封腔缺乏液體時啟動泵而發生干摩擦;
b)介質的低于飽和蒸汽壓力,使得端面液膜發生閃蒸,喪失潤滑;
c)如介質為易揮發性產品,在機械密封冷卻系統出現結垢或阻塞時,由于端面摩擦及旋轉元件攪拌液體產生熱量而使介質的飽和蒸汽壓上升,也造成介質壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。
由于腐蝕而引起的機械密封失效:
a)密封面點蝕,甚至穿透。
b)由于碳化鎢環與不銹鋼座等焊接,使用中不銹鋼座易產生晶間腐蝕;
c)焊接金屬波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下易發生破裂。
由于高溫效應而產生的機械密封失效:
a)熱裂是高溫油泵,如油渣泵、回煉油泵、常減壓塔底泵等最常見的失效現象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷,雜質進入密封面、抽空等情況下,都會導致環面出現徑向裂紋;
b)石墨炭化是使用碳—石墨環時密封失效的主要原因之一。由于在使用中,如果石墨環一旦超過許用溫度(一般在-105~250℃)時,其表面會析出樹脂,摩擦面附近樹脂會發生炭化,當有粘結劑時,會發泡軟化,使密封面泄漏增加,密封失效;
c)輔助密封件(如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠)在超過許用溫度后,將會迅速老化、龜裂、變硬失彈。現在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好,但其回彈性差。而且易脆裂,安裝時容易損壞。
由于密封端面的磨損而造成的密封失效:
a)摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數大、端面比壓(包括彈簧比壓)過大等,都會縮短機械密封的使用壽命。對常用的材料,按耐磨性排列的次序為:碳化硅—碳石墨、硬質合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、噴涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速鋼——碳石墨、堆焊硬質合金——碳石墨。
b)對于含有固體顆粒介質,密封面進入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因。固體顆粒進入摩擦副端面起研磨劑作用,使密封發生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙,以及機械密封的平衡程度,還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進入的主要原因。
c)機械密封的平衡程度β也影響著密封的磨損。一般情況下,平衡程度β=75%左右最適宜。β<75%,磨損量雖然降低,但泄漏增加,密封面打開的可能性增大。對于高負荷(高PV值)的機械密封,由于端面摩擦熱較大,β一般取65%~70%為宜,對低沸點的烴類介質等,由于溫度對介質氣化較敏感,為減少摩擦熱的影響,β取80%~85%為好。
因安裝、運轉或設備本身所產生的誤差而造成機械密封泄漏:
a)由于安裝不良,造成機械密封泄漏。主要表現在以下幾方面:
1)動、靜環接觸表面不平,安裝時碰傷、損壞;
2)動、靜環密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊;
3)動、靜環表面有異物;
4)動、靜環V型密封圈方向裝反,或安裝時反邊;
5)軸套處泄漏,密封圈未裝或壓緊力不夠;
6)彈簧力不均勻,單彈簧不垂直,多彈簧長短不一;
7)密封腔端面與軸垂直度不夠;
8)軸套上密封圈活動處有腐蝕點。
b)設備在運轉中,機械密封發生泄漏的原因主要有:
1)泵葉輪軸向竄動量超過標準,轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定,密封腔內壓力經常變化等均會導致密封周期性泄漏;
2)摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏;
3)密封圈材料選擇不當,溶脹失彈;
4)大彈簧轉向不對;
5)設備運轉時振動太大;
6)動、靜環與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損;
7)密封環發生龜裂等。
c)泵在停一段時間后再啟動時發生泄漏,這主要是因為摩擦副附近介質的凝固、結晶,摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。
d)泵軸擾度太大。
機械密封的損壞,除與上述原因有關系外,明顯的原因是機械密封的設計和選型對公礦介質來說不合適(現場經常發生)。沖洗裝置的配備以及使用情況,設備的維護水平。有很大關系。從使用經驗上來說,陶瓷、石墨材料比較容易炸裂,四氟材料彈性小,要掌握好現場尺寸精度,方可一勞永逸。
3.正常運轉中突然泄漏。離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已達到使用壽命,而大多數是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。(1)抽空、氣蝕或較長時間憋壓,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,導致密封失效;(3)回流量偏大,導致吸人管側容器(塔、釜、罐、池)底部沉渣泛起,損壞密封; (4)對較長時間停運,重新起動時沒有手動盤車,摩擦副因粘連而扯壞密封面;(5)介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多;(6)環境溫度急劇變化;(7)工況頻繁變化或調整;(8)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,往往會釀成較大事故或損失,須予以重視并采取有效措施。
二、泵用機械密封檢修中的幾個誤區
1.彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然,彈簧壓縮量過大,可導致摩擦副急劇磨損,瞬間燒損;過度的壓縮使彈簧失去調節動環端面的能力,導致密封失效。
2.動環密封圖越緊越好。其實動環密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損,過早泄漏;二是增大了動環軸向調整、移動的阻力,在工況變化頻繁時無法適時進行調整;三是彈簧過度疲勞易損壞;四是使動環密封圈變形,影響密封效果。
3.靜環密封圈越緊越好。靜環密封圈基本處于靜止狀態,相對較緊密封效果會好些,但過緊也是有害的。一是引起靜環密封因過度變形,影響密封效果;二是靜環材質以石墨居多,一般較脆,過度受力極易引起碎裂;三是安裝、拆卸困難,極易損壞靜環。
4.葉輪鎖母越緊越好。機械密封泄漏中,軸套與軸之間的泄漏(軸間泄漏)是比較常見的。一般認為,軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊,其實導致軸間泄漏的因素較多,如軸間墊失效,偏移,軸間內有雜質,軸與軸套配合處有較大的形位誤差,接觸面破壞,軸上各部件間有間隙,軸頭螺紋過長等都會導致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效,相反適度鎖緊鎖母,使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性,在運轉中鎖母會自動適時鎖緊,使軸間始終處于良好的密封狀態。
5.新的比舊的好。相對而言,使用新機械密封的效果好于舊的,但新機械密封的質量或材質選擇不當時,配合尺寸誤差較大會影響密封效果;在聚合性和滲透性介質中,靜環如無過度磨損,還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態,使聚合物和雜質沉積為一體,起到了較好的密封作用。
6.拆修總比不拆好。一旦出現機械密封泄漏便急于拆修,其實,有時密封并沒有損壞,只需調整工況或適當調整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力,積累維修經驗提高檢修質量。

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