化工反應(yīng)裝置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起機(jī)械密封泄漏過早失效的因素很多,如:選型和安裝問題、密封設(shè)計(jì)和制造問題以及設(shè)備本身存在的問題等。

各種泵是化工反應(yīng)裝置中最常用的基礎(chǔ)設(shè)備之一,其機(jī)械密封性能是影響化工反應(yīng)裝置工作性能和生產(chǎn)效率的重要因素。在化工反應(yīng)裝置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起機(jī)械密封泄漏過早失效的因素很多,如:選型和安裝問題、密封設(shè)計(jì)和制造問題以及設(shè)備本身存在的問題等,分析密封失效原因,積極采取相應(yīng)措施,從諸多的環(huán)節(jié)中排除不變和基本不變的因素,從而采取相應(yīng)的預(yù)防或補(bǔ)救措施,以確保反應(yīng)裝置可靠和穩(wěn)定運(yùn)行是探討的重點(diǎn)。

一、長煉化工泵的常見工況:

A、清潔流體介質(zhì);?

B、含固體顆粒、結(jié)晶體的介質(zhì)

C、固體濃度高、粘度大,可流動(dòng)性差的介質(zhì)

二、機(jī)械密封泄漏失效的原因分析

密封泄漏是機(jī)械密封失效的主要表現(xiàn)形式,在實(shí)際工作中,重要的是從泄漏現(xiàn)象分析機(jī)械密封產(chǎn)生泄漏的原因。機(jī)械密封一般為內(nèi)裝式,常常需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場觀察及儀器測量分析來確定密封泄漏的原因。首先,弄清受損傷的密封件對(duì)密封性能的影響,然后依次對(duì)密封環(huán)、傳動(dòng)件、加載彈性元件、輔助密封圈、防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、緊固螺釘?shù)茸屑?xì)檢查磨損痕跡。對(duì)附屬件,如底座、軸套、密封腔體以及密封系統(tǒng)等也應(yīng)進(jìn)行全面的檢查。此外,要了解設(shè)備的操作條件,以及以往密封失效的情況,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行綜合分析,就會(huì)找出產(chǎn)生失效的根本原因,并采取有效措施,防止密封的泄漏失效。

1.由機(jī)械磨損引起的密封泄漏

機(jī)械磨損將引起密封副的正常配合關(guān)系被破壞,當(dāng)端面出現(xiàn)一定的磨損,傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)密封件都要作軸向位移和徑向擺動(dòng),因此在每一次轉(zhuǎn)動(dòng)中,密封副端面都趨向于產(chǎn)生輕微的分離和泄漏。根據(jù)磨損痕跡可以判斷運(yùn)動(dòng)和磨損情況,也可以確定密封泄漏的原因。例如,密封副磨損痕跡均勻,各零件的配合良好,這就說明傳動(dòng)部分的同軸度良好。這時(shí)密封端面產(chǎn)生的泄漏,可能不是由密封本身問題引起的。若泄漏量為常數(shù),就意味著泄漏不是發(fā)生在兩端面之間,有可能發(fā)生在其他部位上,如靜密封處。再如,密封開始使用時(shí)就泄漏,且觀察不到摩擦端面磨損痕跡,可能是旋轉(zhuǎn)環(huán)相對(duì)于靜止環(huán)不旋轉(zhuǎn)或打滑,其原因可能是防轉(zhuǎn)銷松脫或折斷,或是底座的孔徑小于密封件的外徑,由于安裝不到位所致。

密封副中硬質(zhì)環(huán)端面出現(xiàn)較深的溝槽,原因主要是傳動(dòng)部分的同軸度達(dá)不到安裝要求,或密封的浮動(dòng)性不好,傳動(dòng)時(shí)引起密封副端面分離,兩者之間侵入較大顆粒,當(dāng)顆粒嵌入較軟的碳質(zhì)端面內(nèi),造成硬質(zhì)端面的磨損。密封副材料均采用硬質(zhì)材料可防止該類磨損發(fā)生,因顆粒將無法嵌入任何一個(gè)端面,而是被磨碎后從兩端面之間通過。

2.由熱損傷引起的密封泄漏

主要是由于密封在使用過程中的過熱引起,過熱不僅引起密封副變形產(chǎn)生磨損,還可能引起熱裂和皰疤。通常,在過大的熱應(yīng)力作用下密封環(huán)表面上出現(xiàn)徑向裂紋,稱為熱裂。在短時(shí)間的機(jī)械負(fù)荷或熱負(fù)荷作用下會(huì)出現(xiàn)熱裂,例如由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷等熱裂時(shí)密封環(huán)磨損加劇泄漏量迅速增長。對(duì)于平衡型密封,甚至密封環(huán)分開。為了避免熱裂,必須掌握材料的機(jī)械-物理性能,在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到可能產(chǎn)生熱裂,并給定運(yùn)轉(zhuǎn)條件。

皰疤也是由于過熱引起的,它主要是由于碳石墨、陶瓷等材料過熱造成,因?yàn)榉蔷|(zhì)材料本身各組分的膨脹系數(shù)不同,粘結(jié)劑被擠出是這種損壞的原因。因此必須采用不同材料或利用外部結(jié)構(gòu)措施來改變其散熱條件。

介質(zhì)潤滑性差、過載、操作溫度高、線速度高、配對(duì)材料組合不當(dāng)?shù)纫蛩?或者是以上幾種因素的疊加,都可以產(chǎn)生過大的摩擦熱,若摩擦熱不能及時(shí)散發(fā),就會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。解決密封過熱問題,除改變端面面積比、減少載荷外,采用靜止型密封并加導(dǎo)流套強(qiáng)制將冷卻循環(huán)液體導(dǎo)向密封面,或在密封端面上開流體動(dòng)力槽來加以解決。

3.由腐蝕引起的密封泄漏

機(jī)械密封的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,腐蝕是機(jī)械密封產(chǎn)生泄漏并引起機(jī)械密封失效的最主要原因之一。由于密封接觸腐蝕性介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生表面腐蝕,甚至在表面各處產(chǎn)生劇烈腐蝕點(diǎn)而形成點(diǎn)蝕。在金屬的晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕,會(huì)深入到金屬的內(nèi)部,并進(jìn)一步破壞而引起斷裂。

電化學(xué)腐蝕的形成是由于密封環(huán)兩種金屬在電介質(zhì)溶液中的電差不同,而產(chǎn)生電位差,形成電池作用,發(fā)生電池腐蝕。

腐蝕的性能影響很大。由于密封件比主機(jī)的零件小,而且更精密,通常要選用比主機(jī)更耐腐蝕的材料。經(jīng)驗(yàn)表明,壓力、溫度和滑動(dòng)速度都能使腐蝕加速。密封件的腐蝕率隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律增加。處理強(qiáng)腐蝕流體時(shí),采用雙端面密封,可以最大限度減輕腐蝕對(duì)密封件的影響,因?yàn)樗c工藝流體相接觸的零件數(shù)量少。這也是在強(qiáng)腐蝕條件下,選擇密封結(jié)構(gòu)的一條最重要的原則。

根據(jù)密封的實(shí)際工作情況,合理選擇耐腐蝕材料和熱處理是防止密封在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生泄漏的重要做法。例如,選用奧氏體不銹鋼做密封環(huán),由于其表面能形成氧化物或氫氧化物的保護(hù)膜使金屬鈍化而不受腐蝕。但奧氏體不銹鋼卻在450℃~850℃產(chǎn)生晶間腐蝕,因此材料要在1050℃下進(jìn)行熱處理。

4.由密封零件失效引起的密封泄漏

機(jī)械密封用輔助密封圈,以采用合成橡膠O形圈較多。機(jī)械密封零件失效大部分是輔助密封圈失效,機(jī)械密封由于泄漏而不能正常工作的一個(gè)主要原因也是因?yàn)镺形圈失效引起的。O形圈失效的表現(xiàn)為老化、永久性變形、溶脹變形、扭曲及擠出損傷。因此,在選用O形圈時(shí)應(yīng)考慮合成橡膠的安全使用溫度,盡可能地選用截面較大的橡膠O形圈,適當(dāng)提高硬度,采用溝槽式的裝配結(jié)構(gòu),通過沉浸試驗(yàn)合理選材,必要時(shí)選用復(fù)合材料,如橡膠包覆聚四氟乙烯密封圈。安裝時(shí),應(yīng)在槽內(nèi)涂以潤滑脂,保證其滾動(dòng)自如。

彈簧、傳動(dòng)銷等機(jī)械零件失效也常常引起機(jī)械密封的泄漏,在使用中,機(jī)械密封的彈簧失效形式有永久變形、斷裂、腐蝕、蠕變或松弛等。傳動(dòng)銷、傳動(dòng)螺釘?shù)榷寄苡脕韨鬟f轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)密封件旋轉(zhuǎn)。振動(dòng)或安裝位置偏斜、不同心等,都會(huì)使傳動(dòng)件磨損、彎曲甚至損壞。

5.介質(zhì)濃度高、粘度大、可流動(dòng)性差引起密封失效。

?A、由于介質(zhì)粘度大,容易造成內(nèi)裝式機(jī)械密封彈簧堵塞,彈簧補(bǔ)償失效,使機(jī)械密封補(bǔ)償環(huán)(通常指動(dòng)環(huán))不能有效的貼緊非補(bǔ)償環(huán)(通常指靜環(huán)),至使密封失效;

?B、介質(zhì)含固體顆粒濃度高、粘度大,可流動(dòng)性差,容易造成泵的抽空,而倒至密封處于干摩擦狀態(tài),密封環(huán)產(chǎn)生熱裂變,密封失效。

三、機(jī)械密封泄漏失效的現(xiàn)象及防止

在機(jī)械密封泄漏分析中,關(guān)鍵是找到其原因,進(jìn)而采取措施。通過對(duì)機(jī)械密封泄漏的現(xiàn)象,如泄漏部位、泄漏量等情況的觀察找到初步的原因或主要原因,再通過觀察密封零件的損壞情況找到根本原因。有時(shí)這些過程是需要借助于儀器測量來完成的。

1.密封副端面之間泄漏的防止

錯(cuò)誤的安裝常常造成密封副端面之間泄漏,如:安裝尺寸未達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求,非補(bǔ)償環(huán)安裝傾斜,端面變形,因此安裝時(shí)必須仔細(xì)閱讀安裝說明書及附圖,重新調(diào)整安裝尺寸。若為壓蓋安裝偏斜,應(yīng)重新安裝。同時(shí)檢查密封環(huán)端面與壓蓋端面各點(diǎn)的距離是否一致,防轉(zhuǎn)銷是否進(jìn)入密封環(huán)的凹糟中、是否頂?shù)桨疾鄣撞?總裝時(shí)壓蓋螺釘要均勻鎖緊。碳石墨環(huán)彈性模量低,易變形,一般說來,碳石墨環(huán)端面變形的原因有:箱體內(nèi)夾雜金屬碎片或污垢,局部受載;合成橡膠O形圈在介質(zhì)中溶脹,體積增大,碳環(huán)受壓而使端面變形;端面分離,彈簧陰塞,如因溫度變化引起介質(zhì)結(jié)晶、積垢,造成端面不能很好地貼合,彈簧被腐蝕而喪失強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生同樣的結(jié)果。對(duì)此須清除碎片,清洗箱體、底座,應(yīng)根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)更換O形圈,對(duì)于因腐蝕而產(chǎn)生的泄漏,一般需要改用合適的材料。

密封副端面不平,端面平面度、粗糙度未達(dá)到要求,或在使用前受到了操作破壞,因而產(chǎn)生泄漏。這時(shí)應(yīng)重新研磨拋光或更換密封環(huán)。工作端面平面度可用平晶檢查光干涉帶來測定。

造成端面分離的情況還有:(1)同軸度誤差、安裝對(duì)中調(diào)整不良、各零件加工精度不佳而造成累計(jì)誤差,連接螺栓中軸線偏差、傳動(dòng)軸直線超差或加工后產(chǎn)生變形等。機(jī)械密封部件安裝(包括密封軸)后,應(yīng)測量軸的徑向跳動(dòng)與端面跳動(dòng)。(2)端面接觸壓力不足,這是因?yàn)檩S(或軸套)與密封圈之間磨擦阻力過大使閉合減小,阻力增加是因?yàn)橄鹉zO形圈溶脹引起密封環(huán)卡滯。(3)軸可能因點(diǎn)腐蝕或電偶腐蝕而失去光滑的表面,從而增加摩擦力或密封圈的壓縮量過大,當(dāng)軸竄動(dòng)時(shí),補(bǔ)償環(huán)隨軸竄動(dòng)致使端面不閉合,補(bǔ)償環(huán)組件與軸的間隙過小。因此,必須校核溫升引起的間隙減小量,軸必須具有合適的粗糙度。我們一般將軸與軸套配合部分進(jìn)行磨削加工,確保精度。機(jī)械密封腔內(nèi)密封液不潔凈,應(yīng)嚴(yán)格控制密封液中的雜質(zhì),定期更換密封液。(4)密封件本身具有滲透性,為確保密封件不滲透,經(jīng)機(jī)械加工后的成品應(yīng)進(jìn)行一次浸漬處理。如果從密封件處產(chǎn)生大量泄漏,表明密封件可能已破裂,此時(shí)應(yīng)檢查操作條件以判明是因過載引起的破壞,還是由于安裝不當(dāng)造成的。

2.補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈處泄漏的防止

補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈處泄漏主要是由于輔助密封圈的安裝、產(chǎn)品質(zhì)量和其被損傷引起的,密封圈安裝時(shí)受到損傷,是密封失效的常見原因,如表面有劃痕,唇口被割傷。出現(xiàn)這種情況,多半是軸端未倒角或殘留毛刺不清潔所致,要注意清除毛刺和保持清潔。軸上的鍵槽也會(huì)損傷密封圈,安裝時(shí)應(yīng)使用專用工具,避免密封圈受到損傷。還可通過調(diào)整軸的尺寸公差、形位公差及粗糙度加以處理。

輔助密封圈質(zhì)量問題,如橡膠密封圈斷面尺寸超差,壓縮率不符合要求,出現(xiàn)質(zhì)量問題,如錯(cuò)位、開模縮裂、修邊過量、流痕、凹凸缺陷、飛邊過大等,需用合格品替換。密封圈的襯質(zhì)與介質(zhì)不相容,應(yīng)重新選用適宜的密封圈材料。

軸表面有腐蝕、麻點(diǎn)、凹坑和密封圈老化將使密封圈損壞或失效。在這種情況下應(yīng)更換新軸、軸材料和密封圈,可在密封圈接觸部位的軸表面鍍鉻或噴涂陶瓷。

3.非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈處泄漏的防止

產(chǎn)生的原因可能是底座尺寸公差不符合設(shè)計(jì)要求,安裝錯(cuò)誤,密封圈的質(zhì)量不良或密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容等。采取的措施有:應(yīng)更換合格品,嚴(yán)格安裝操作,選用適宜材料的密封圈。

4.其他接觸零件部分泄漏的防止

箱體與底座結(jié)合面之間泄漏,是由于箱體與底座的配合面質(zhì)量達(dá)不到要求和安裝不當(dāng)造成的。箱體與底座配合端面有缺陷,如凹坑、刻痕等,需整修或采用相應(yīng)措施,可涂液體密封膠;安裝時(shí)螺栓力過小,壓縮墊片或密封圈時(shí)不能把接觸面不平的凹坑填滿,需加大螺栓力,或用較軟的墊片,因?yàn)閮?nèi)壓力總是使得密封底座與箱體端面趨于分離;墊片或密封圈受到損傷,應(yīng)更換墊片或密封圈;安裝時(shí)不清潔,異物進(jìn)入其間,就清除異物,受損傷的密封墊片、密封圈應(yīng)更換;底座剛度不夠,安裝時(shí)產(chǎn)生底座變形,這時(shí)應(yīng)更換有足夠剛度的底座;安裝時(shí)螺栓受力不均勻,底座單邊鎖緊,應(yīng)重新調(diào)整螺栓力。軸套處的泄漏量通常是穩(wěn)定的,一般是由于安裝不當(dāng),密封圈或墊片不符合要求或損傷而造成的。

五、結(jié)語

化工泵用機(jī)械密封泄漏失效的原因是復(fù)雜的,往往須在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),通過詳細(xì)的觀察和分析,并借助于儀器測量分析,才能找到機(jī)械密封的泄漏原因,從而采取有效的措施加以解決。在化工泵用機(jī)械密封的設(shè)計(jì)中,要充分掌握其工況條件,選用合適的密封機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵零件的材料,防止由于設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的密封失效。通過在生產(chǎn)中、實(shí)驗(yàn)中對(duì)失效原因的故障分析,對(duì)提高在化工企業(yè)中機(jī)械密封的應(yīng)用技術(shù)水平,改進(jìn)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)水平,提高裝置的生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。

篇2:機(jī)械密封安裝注意事項(xiàng)

檢查機(jī)械密封的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量是否符合設(shè)計(jì)圖紙的要求,所有零件(特別是密封面、輔助密封圈)有無損傷、變形、裂紋等現(xiàn)象,若有缺陷,必須更換或修復(fù)。

檢查機(jī)械密封各零件的配合尺寸、粗糙度、平行度是否符合設(shè)計(jì)要求。

檢查軸套或壓蓋的倒角是否恰當(dāng),如不符合要求則必須進(jìn)行修整。

使用小彈簧機(jī)械密封時(shí),應(yīng)檢查小彈簧的長短和剛性是否相同。

檢查主機(jī)的竄動(dòng)量、擺動(dòng)量和撓度是否符合技術(shù)要求,密封腔是否符合安裝尺寸,密封端蓋與軸是否垂直,一般要求:軸竄動(dòng)量不大于±0.5mm;軸擺動(dòng)量(旋轉(zhuǎn)環(huán)密封圈處)不大于0.06mm;軸最大撓度不大于0.05mm;密封端蓋與墊片接觸平面對(duì)中心線的不垂直度允許差0.03~0.05mm。

機(jī)械密封各元件及其有關(guān)的裝配接觸面,在安裝前必須用丙酮或無水酒精清洗干凈,不允許用不清潔的布擦拭密封面。。安裝過程中應(yīng)保持清潔,特別是動(dòng)、靜環(huán)及輔助密封元件應(yīng)無雜質(zhì)、灰塵。動(dòng)、靜環(huán)表面涂上一層清潔的機(jī)油或透平油。

上緊壓蓋應(yīng)在聯(lián)軸器找正后進(jìn)行。螺栓應(yīng)均勻上緊,防止壓蓋斷面偏斜,用塞尺或?qū)Ｓ霉ぞ邫z查各點(diǎn),其誤差不大于0.05毫米。

檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙(及同心度),必須保證四周均勻,用塞尺檢查各點(diǎn)允差不大于0.10毫米。

彈簧壓縮量要按規(guī)定進(jìn)行,不允許有過大或過小的現(xiàn)象,要求誤差±2.00毫米,過大會(huì)增加斷面比壓,加速斷面磨損。過小會(huì)造成比壓不足而不能起到密封作用,彈簧裝上后在彈簧座內(nèi)要移動(dòng)靈活。用單彈簧時(shí)要注意彈簧的旋向,彈簧的旋向應(yīng)與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。

動(dòng)環(huán)安裝后須保持靈活移動(dòng),將動(dòng)環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自動(dòng)彈回來。

先將靜環(huán)密封圈套在靜環(huán)背部后,再裝入密封端蓋內(nèi)。注意保護(hù)靜環(huán)斷面,保證靜環(huán)斷面與端蓋中心線的垂直度,且將靜環(huán)背部的防轉(zhuǎn)槽對(duì)準(zhǔn)防轉(zhuǎn)銷,但勿使其中互相接觸。

安裝過程中決不允許用工具直接敲打密封元件,需要敲打時(shí),必須使用專用工具進(jìn)行敲打,以防密封元件的損壞。

組裝時(shí)所有密封圈應(yīng)該涂以肥皂水等潤滑劑,這樣可以避免組裝過程中損壞膠圈。動(dòng)靜環(huán)的密封面之間涂以潤滑脂,防止動(dòng)靜環(huán)密封面在水泵開車前磨損。

浮動(dòng)環(huán)組裝時(shí),一定要小心不要碰倒浮動(dòng)環(huán)彈簧,以免彈簧碰倒后影響浮動(dòng)環(huán)的浮動(dòng)性能。浮動(dòng)環(huán)組裝后,可以輕輕按浮動(dòng)環(huán),以確定是否就有良好的浮動(dòng)性能。

安裝密封時(shí)應(yīng)輕拿輕放,防止損壞密封件,安裝時(shí)應(yīng)將密封及腔體擦洗干凈。

緊固機(jī)械密封壓蓋時(shí)緊固螺栓應(yīng)均勻受力,防止受力不均損壞機(jī)械密封。對(duì)于快裝式機(jī)械密封在整體組裝完畢后一定不要忘記將定位片徑向移動(dòng)到遠(yuǎn)離軸的位置固定。(

篇3:機(jī)械密封安裝使用要求

1)必須按工況條件與主機(jī)情況選擇適宜型號(hào)的機(jī)械密封與材料匹配,才能確保機(jī)封正常運(yùn)轉(zhuǎn)及使用壽命。

2)安裝機(jī)械密封部位的軸(軸套)的徑向跳動(dòng)公差應(yīng)≤0.04mm,轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)量≤0.1mm。

3)安裝機(jī)械密封靜止環(huán)的密封端蓋(或殼體),定位端面對(duì)軸的垂直度≤0.04mm。

4)機(jī)械密封在安裝時(shí),必須將軸(軸套)、密封腔體、密封端蓋及機(jī)械密封本身清洗干凈,防止任何雜質(zhì)進(jìn)入密封部位。

5)當(dāng)輸送介質(zhì)溫度偏高、過低、或含有雜質(zhì)顆粒、易燃、易爆、有毒時(shí),必須參照機(jī)械密封有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),采取相應(yīng)的阻封、沖洗、冷卻、過慮等措施。

6)機(jī)械密封安裝時(shí),應(yīng)有適當(dāng)?shù)臐櫥０串a(chǎn)品安裝說明書,保證機(jī)械密封的安裝尺寸。

7)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)前必須充滿介質(zhì),以防止干摩擦而使密封失效。

8)樣本中單彈簧傳動(dòng)的機(jī)械密封,應(yīng)合理選擇彈簧旋向,一般從靜止環(huán)端看,軸轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),應(yīng)選右旋彈簧。反之則選左彈簧。