水泵机械密封渗漏失效的
分析
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和对策
摘要: 机械密封亦称端面密封,其渗漏失效现象有周期性渗漏、压力渗漏、介质渗漏等,透过现象抓住失效的内部原因和外部因素,并提出相应的解决措施。
关键词: 机械密封;失效;渗漏
中图分类号:TH-3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0610150-01
机械密封亦称端面密封,其有一对垂直于旋转轴线的端面,该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下,依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合,并相对滑动,从而防止流体泄漏。机械密封在泵类产品中的应用非常广泛,但目前机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50%,本文针对水泵机械密封失效的原因进行深入分析并提出相应对策并对水泵
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
、制造、安装、维修等提出指导性
意见
文理分科指导河道管理范围浙江建筑工程概算定额教材专家评审意见党员教师互相批评意见
。
1 机械密封失效分析的原则
对于每一套机械密封,无论因何失效,都应进行详细的分析研究,并做好有关的数据
记录
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。当密封件损坏后,不能仅局限于从被损件本身查找失效原因,而应将拆卸下来的机械密封妥善地收集起来,并清洗干净,按照静止和转动两大部分分别放置。一般检查的顺序是:先分析受损伤的密封件对密封性能的影响,然后对密封环、传动件、弹性元件、辅助密封圈、紧固螺钉等的磨损痕迹进行仔细检查。对于附属件如压盖、轴套、密封腔体以及密封系统等也应进行全面的检查。
此外,还要了解泵的运行环境和工作条件,以及以往密封失效的相关记录。在此基础上进行综合分析,就可快速找出导致密封失效的根本原因,从而提出维修、设计改进的意见和措施。
2 机械密封渗漏失效现象分析及相应措施
2.1 周期性渗漏。因泵转子轴向窜动量大,辅助密封与轴的过盈量大,动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转,动、静环磨损后,得不到补偿位移而引起渗漏。应在装配机械密封时,轴的轴向窜动量应小于0.1mm,辅助密封与轴的过盈量应适中,在保证径向密封的同时,动环装配后保证能在轴上灵活移动。
密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面,则对油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。因定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡,汽蚀或轴承损坏,使转子周期性振动,会缩短密封寿命和产生渗漏。这种问题可根据维修标准来纠正。
2.2 由于压力产生的渗漏。高压和压力波造成的机械密封渗漏:由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时,会使密封端面比压过大,液膜难以形成,密封端面磨损严重,发热量增多,造成密封面热变形。解决这种问题的方法是,在装配机封时,弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理,减小变形,可采用硬质合金陶瓷等耐压硬度高的材料,并加强冷却的润滑措施,选用可靠的传动方式,如键、销等。
真空状态运行造成的机械密封渗漏:泵在起动、停机过程中,由于泵进口堵塞,抽送介质中含有气体等原因,有可能使密封腔出现负压,密封腔内若是负压,会引起密封端面干摩擦,内装式机械密封会产生漏气(水)现象。解决措施是采用双端面机械密封,有助于
改善润滑条件,提高密封性能。
2.3 介质引起的渗漏。密封件损坏引起渗漏:大多数潜污泵机械密封拆解后,静、动环的辅助密封件无弹性,有的已经腐烂,造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温污水中的弱碱、弱酸对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用,造成了机械渗漏过大。动、静环橡胶密封圈材料为丁腈一40,不耐高温,不耐酸碱,当污水为酸性碱性时易腐蚀。对腐蚀性介质,橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏:如果固体颗粒进人密封端面,将会划伤或加快密封端面的磨损,水垢和油污在轴(套)表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度,致使动环不能补偿磨耗位移,而使机械密封渗漏。解决的最好方法是在固体颗粒容易进人的位置选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。
3 引起机械密封失效的外部因素分析及解决措施
3.1 机械加工精度不够。机械加工精度不够,原因有很多,有的是机械密封本身的加工精度不够,这方面的原因容易引起人们的注意,也容易找到。但有时是泵其它部件的加工精度不够,这方面的原因,不容易引起人们的注意。例如:泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加大精度不够等原因,所以这些零部件的生产要严格按照标准进行加工、检验和装配。
3.2 振动偏大。机械密封振动偏大,最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因,泵的其它零部件是产生振动的根源,如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。
如何消除泵振动?在泵产品设计过程中,要充分分析振动的来源,以消除振动源;在制造装配过程中,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;现场生产、操作、维修、调节时,
严格把关,消除振动源。
3.3 泵轴的轴向窜量大。机械密封的密封面要有一定的比压,才能起到密封作用,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,旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压,机械密封要求泵轴不能有太大的窜量,一般要保证在0.5mm以内。
消除泵轴窜量大比较理想的设计
方案
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有两个:一个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;另一个是平衡鼓加轴向止推轴承,由平衡鼓平衡掉大部分轴向力,剩余的轴向力由止推轴承承担,同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
3.4 轴向力偏大。机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的,若存在轴向力,对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因,造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力,运转时密封压盖温度将偏高,对于聚丙烯类的介质,在高温下会被熔融,因此泵启动后很快就失去密封效果,泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。
消除泵轴挠度偏大的措施:减少两端轴承之间的距离;增加泵轴的直径;提高泵轴材料的等级;泵轴设计完成后,对泵轴的挠度要进行校核检验计算。
3.5 没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理。机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的,可以有效地保护密封面,起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统,达不到密封效果;有时虽然设计人员设计了辅助系统,但由于冲洗液中有杂质,冲洗液的流量、压力不够,冲洗口位置设计不合理等原因,也同样达不到密封效果。
总之,机械密封本身是一种要求较高的密封部件。对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时,应分析引起机械密封实效的各种因素,机械密封适用于各种水泵的技术要求和适用介质要求,这样才能保证密封长期可靠的运转,保证水泵长期、高效、稳定的运行。
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