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泵用机械密封失效分析

2019-10-27 文章来源: 汉贝克机械密封 浏览: 968 次
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。 一般来说,轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决,但需细致观察特别是当工作介质为 液化气体或高压、有毒有害气体时,相对困难些。其余的泄漏直观上很难辩别和判断,须在长期管理、维修实践 的基础上,对泄漏症状进行观察、分析、研判,才能得出正确结论。 以下是7种密封泄漏的原因分析及判断。 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静、动环密封圈有问题 ;如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。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,一定能正确判断。 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: (1)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; (2)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; (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,运转中进人摩擦副,探伤动、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. 两密封端面失去润滑膜引起的失效 (1)因端面密封载荷的存在,在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦; (2)介质低于饱和蒸汽压力,使得端面液膜发生闪蒸,丧失润滑; (3)如介质为易挥发性产品,在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时,由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产 生热量而使介质的饱和蒸汽压上升,也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。 4. 由于腐蚀而引起的失效 (1)密封面点蚀,甚至穿透; (2)由于碳化钨环与不锈钢座等焊接,使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀; (3)焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。 5. 由于高温效应而产生的失效 (1) 热裂是高温油泵,如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象。在密封面处由于干摩擦、 冷却水突然中断,杂质进入密封面、抽空等情况下,都会导致环面出现径向裂纹; (2)石墨炭化是使用碳-石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中,如果石墨环一旦超过许用温度( 一般在-105~250℃)时,其表面会析出树脂,摩擦面附近树脂会发生炭化,当有粘结剂时,会发泡软化,使 密封面泄漏增加,密封失效; (3)辅助密封件(如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶)在超过许用温度后,将会迅速老化、龟裂、变硬失弹。现 在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好,但其回弹性差。而且易脆裂,安装时容易损坏。 6. 由于密封端面的磨损而造成的失效 (1) 摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压(包括弹簧比压)过大等,都会缩短机械密封的使用 寿命。对常用的材料,按耐磨性排列的次序为:碳化硅-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷-碳石墨、喷涂陶 瓷--碳石墨、氮化硅陶瓷--碳石墨、高速钢--碳石墨、堆焊硬质合金——碳石墨。 (2) 对于含有固体颗粒介质,密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因。固体颗粒进入摩擦副端面 起研磨剂作用,使密封发生剧烈磨损而失效。密封面合理的间隙,以及机械密封的平衡程度,还有密封端面液 膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。 (3)机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损。一般情况下,平衡程度β=75%左右最适宜。β<75%,磨损 量虽然降低,但泄漏增加,密封面打开的可能性增大。对于高负荷(高PV值)的机械密封,由于端面摩擦热 较大,β一般取65%~70%为宜,对低沸点的烃类介质等,由于温度对介质气化较敏感,为减少摩擦热的影响 ,β取80%~85%为好。 7. 因安装、运转或设备本身所产生的误差造成泄漏 (1)由于安装不良,造成机械密封泄漏。主要表现在以下几方面: ①动、静环接触表面不平,安装时碰伤、损坏; ②动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧; ③动、静环表面有异物; ④动、静环V型密封圈方向装反,或安装时反边; ⑤轴套处泄漏,密封圈未装或压紧力不够; ⑥弹簧力不均匀,单弹簧不垂直,多弹簧长短不一; ⑦密封腔端面与轴垂直度不够; ⑧轴套上密封圈活动处有腐蚀点。 (2)设备在运转中,机械密封发生泄漏的原因主要有: ①泵叶轮轴向窜动量超过标准,转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定,密封腔内压力经常变化等均会导致密 封周期性泄漏; ②摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏; ③密封圈材料选择不当,溶胀失弹; ④大弹簧转向不对; ⑤设备运转时振动太大; ⑥动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损; ⑦密封环发生龟裂等。 (3)泵在停一段时间后再启动时发生泄漏,这主要是因为摩擦副附近介质的凝固、结晶,摩擦副上有水垢、 弹簧腐蚀、阻塞而失弹。