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泵用機械密封失效分析

2019-10-27 文章來源: 漢貝克機械密封 瀏覽: 215 次
泵用機械密封種類繁多,型號各異,但泄漏點主要有五處: (1)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。 以下是7種密封泄漏的原因分析及判斷。 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: (1)操作中,因抽空、氣蝕、憋壓等異?,F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。 3. 兩密封端面失去潤滑膜引起的失效 (1)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; (2)介質低于飽和蒸汽壓力,使得端面液膜發生閃蒸,喪失潤滑; (3)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。 4. 由于腐蝕而引起的失效 (1)密封面點蝕,甚至穿透; (2)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; (3)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。 5. 由于高溫效應而產生的失效 (1) 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; (2)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; (3)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?,F 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。 6. 由于密封端面的磨損而造成的失效 (1) 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。 (2) 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。 (3)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。 7. 因安裝、運轉或設備本身所產生的誤差造成泄漏 (1)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。 (2)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。 (3)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。
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