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机械密封的应用及故障处理

  机械密封因其密封性能良好和使用寿命长等优点,已广泛应用于火力发电、石油化工等行业,机械密封的密封效果将直接影响整机的运行,严重的还将出现重大安全事故。今天介绍的是从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。

1.机械密封的原理及要求

     机械密封通常由动环、静环、压缩元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一同旋转,动环和静环严密贴合组成密封面,避免介质泄露。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上发生恰当的比压和保持一层极薄的液膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力,可使泵在不工作的状态下,也保持端面贴合,确保密封介质不外漏,并避免杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的空隙、静环与压盖的间隙的作用,同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲效果。机械密封在实际运转中是与泵的其它零部件一同组合起来运转的,机械密封的正常运转与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们首要确保自身的零件功性能、辅助密封装置和安装的技术要求,使机械密封发挥它应有的效果。

2.机械密封的故障表现及原因

  2.1 机械密封的零件故障在旋转设备运转当中,密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等状况,弹簧用久了也会松弛、开裂和腐蚀。辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等状况。

  2.2 机械密封振动、发热故障原因

  设备旋转过程中,会使动态环贴合端面粗糙,动静环与密封腔的空隙太小,因为振摆引起碰撞从而引起振动。有时因为密封端面耐腐蚀和耐温性能不良,或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒、杂质,也会引起机械密封的振动和发热。

  2.3 机械密封介质泄露的故障原因

  (1)静压试验时泄露。机械密封在安装时因为不仔细,由于密封端面被碰伤、变形、损坏或清洁不净、夹有颗粒状杂质,或是因为定位螺钉松动、压盖没有压紧,机器、设备精度不够,使密封面没有彻底贴合,都会造成介质泄露。如果轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。(2)周期性或阵发性泄露。机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大,都会造成泄露。机械密封的密封面要有一定的比压,这样才能起到密封效果,这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量,给密封端面一个推力,旋转起来使密封面发生密封所要求的比压。为了确保比压值,机械密封要求泵轴不能有太大的窜量,一般要确保在0.25mm以内。但在设计当中,因为设计的不合理,往往导致泵轴产生很大的窜量,对机械密封的使用是非常不利的。(3)机械密封的经常性泄露。机械密封经常性泄露的原因有很多方面:第一个方面,因为密封端面缺陷引起的经常性泄露。第二个方面,是辅助密封圈引起的经常性泄露。第三个方面,是弹簧缺陷引起的泄露。其他方面,还包含转子振动引起的泄露,传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄露,机械密封辅助装置引起的泄露,因为介质的问题引起的经常性泄露。(4)机械密封振动偏大。机械密封振振动偏大,终究导致失去密封效果,但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封自身的原因,泵的其它零部件也是发生振动的根源,如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不行、联轴器的平行度差、径向力大等原因。

3.处理故障采取的措施

  如果机械密封的零件出现故障,就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度,提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度,对机械密封的使用效果非常有利。为了提高密封效果,对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求很高,一般在2~7mm之间。

  3.1 机械密封振动、发热的处理

  假如果是动静环与密封腔的空隙太小,就要增大密封腔内径或减小转动外径,至少确保0.75mm的空隙。如果是摩擦副配对不当,就要更换动态静环材料,使其耐温、耐腐蚀,这样就会减少机械密封的振动和发热。

  3.2 机械密封泄露的处理

  机械密封的泄露是由于多种原因引起的,我们要具体问题具体分析。为了最大限度的减少泄漏量,安装机械密封时一定要严格按照技能要求进行安装,同时还要注意以下事项。

  (1)安装是要保持干净、光洁。机械密封的零部件、工器具、润滑油、揩拭材料都要非常干净,动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。

  (2)修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑,轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。

  (3)装配辅助密封圈时,橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗刷,以免胀大变形,过早老化。动静环组装完成后,用手按动补偿环,查看是否到位,是否灵活;弹性开口环是否定位可靠。动环安装完后,必须确保它在轴上轴向移动灵活。

  3.3  泵轴窜量大的处理

  合理的设计轴向力的平衡装置,消除轴向窜量。为了满满足这一要求,对于多级离心泵,设计方案是:平衡盘加轴向止推轴承,由平衡盘平衡轴向力,由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。

  3.4  增加辅助冲洗装置

  密封腔中密封介质含有颗粒、杂质,必须进行冲洗,否则会因结晶的析出,颗粒、杂质的沉积,使机械密封的弹簧失效,如果颗粒进入摩擦副,会导致机械密封的迅速损坏。因此机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的,它能够有效地保护密封面,起到冷却、润滑、冲走杂杂质等作用。

  3.5 泵振动的处理措施

  在泵的生产装配过程中,要严格按标准和操作规程去执行,消除振动源。泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时,要严格把关,消除振动源。

  以上简单介绍了机械密封在旋转设备上的使用和出现故障后的现象和处理措施,以后再遇到机械密封的故障问题,首要要考虑机械密封自身的影响因素,然后还要考虑机械密封外部的一些影响因素。比如:在分析机械密封的质量事故的原因时,要考虑到泵的其它零部件对机械密封运转的影响,采取相应措施不断提高机械密封的使用效果和使用寿命。

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