淺析渣漿泵機(jī)械密封的失效方式

焦麗麗

摘要:機(jī)械密封具有泄漏量小,能耗低,壽命長(zhǎng),使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于泵類設(shè)備的軸封,隨著機(jī)械密封技術(shù)水平不斷提高,可靠性也越來(lái)越高,提高了電力、冶金選礦等用戶使用機(jī)械密封的經(jīng)驗(yàn)和信心,使其在渣漿泵中的應(yīng)用不斷得到推廣。本文闡述了機(jī)械密封在渣漿泵中的應(yīng)用及其失效方式。

關(guān)鍵詞:渣漿泵 機(jī)械密封 失效

1 概述

由于渣漿泵用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,要求有較高的加工精度與安裝技術(shù)等,由于使用工況嚴(yán)酷,含有固體顆粒,腐蝕與磨蝕并存,因此機(jī)械密封引起的渣漿泵設(shè)備故障率很高,機(jī)械密封一旦失效,會(huì)導(dǎo)致整機(jī)停止工作。所以全面正確地分析機(jī)封失效原因,并及時(shí)采取相應(yīng)準(zhǔn)確預(yù)防和糾正措施排除故障,是渣漿泵可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

2失效方式

機(jī)械密封是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力(或磁力)作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。機(jī)械密封中流體可能泄漏的途徑有:旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸之間的密封、靜止環(huán)與壓蓋之間的密封、壓蓋與殼體之間的密封、旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的端面彼此貼合作相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)密封。

2.1安裝靜試時(shí)泄漏 機(jī)械密封安裝調(diào)試好后,一般要進(jìn)行靜試,觀察泄漏量。如泄漏量較小,多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題;泄漏量較大時(shí),則表明動(dòng)、靜環(huán)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(chǔ)上,再手動(dòng)盤車觀察,若泄漏量無(wú)明顯變化則靜、動(dòng)環(huán)密封圈有問題;如盤車時(shí)泄漏量有明顯變化則是動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問題;如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射,則動(dòng)環(huán)密封圈存在問題居多,泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出,則多為靜環(huán)密封圈失效。此外,泄漏通道也可同時(shí)存在,但一般有主次區(qū)別,只要觀察細(xì)致,熟悉結(jié)構(gòu),一定能正確判斷。

2.2工作后械密封失效原因及措施

2.2.1材質(zhì)選擇不合理 在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)者有時(shí)會(huì)忽略動(dòng)密封材質(zhì)匹配的問題,致使密封端面磨損過速,縮短了機(jī)械密封的使用壽命和維護(hù)周期。密封端面材料組合不合適,表現(xiàn)為功率升高,密封面過熱、冒煙,析出大量磨損生成物,密封裝置產(chǎn)生振動(dòng),泄漏量不正常。造成機(jī)械密封的早期磨損、燒傷、刮傷、破壞、開裂等后果。應(yīng)重新選擇相匹配的端面材料組合,大多數(shù)情況下,動(dòng)、靜環(huán)材料以一軟一硬組對(duì),根據(jù)需要,既可用硬材料做動(dòng)環(huán),也可用硬材料做靜環(huán)。普通形式的機(jī)械密封常用硬材料做動(dòng)環(huán)、軟材料做靜環(huán)組對(duì)。但由于渣漿泵輸送的多為帶顆粒的介質(zhì),工作環(huán)境差,機(jī)械密封的動(dòng)、靜環(huán)一般均用硬材料。

2.2.2設(shè)計(jì)不合理

原因:①端面寬度設(shè)計(jì)不合理。②端面平面度差,介質(zhì)泄漏過多,無(wú)法達(dá)到密封效果。③彈簧壓力調(diào)整不當(dāng)。④密封腔孔徑過小。⑤泵軸的軸向竄量大。

措施:①寬度過大的縮小密封面寬度、減小彈簧壓力,降低比壓改善結(jié)構(gòu);寬度過小的加大端面寬度,增加比壓等,一般來(lái)說這種原因引起的發(fā)生率較低,只有其他可能排除后才考慮。②修理端面,這種情況在實(shí)際中發(fā)生率較高,在機(jī)械密封失效時(shí),應(yīng)注意。③如果是單彈簧式機(jī)械密封彈簧壓力不均是彈簧產(chǎn)品不合格,需更換彈簧有時(shí)也需調(diào)整單彈簧的平行度;如果是多彈簧式機(jī)械密封則是個(gè)別彈簧選取不當(dāng)所致,只需所有彈簧統(tǒng)一型號(hào)或調(diào)整多彈簧孔深的均勻性。④擴(kuò)大孔徑。⑤合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置,消除軸向竄量。為了滿足這一要求,對(duì)于多級(jí)離心泵,比較理想的設(shè)計(jì)方案:一個(gè)是平衡盤加軸向止推軸承,由平衡盤平衡軸向力,由軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位;另一個(gè)是平衡鼓加軸向止推軸承,由平衡鼓平衡掉大部分軸向力,剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān),同時(shí)軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計(jì)平衡鼓,使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對(duì)于其他單級(jí)泵、中開泵等產(chǎn)品,在設(shè)計(jì)時(shí)采取一些措施保證泵軸的竄量在機(jī)械密封所要求的范圍之內(nèi)。

2.2.3泵體振動(dòng)過大

原因分析:渣漿泵在工作中由于氣穴作用、喘振或是軸及軸承不正常、結(jié)合與安裝不當(dāng),造成機(jī)械密封無(wú)法正常密封,泄漏量大或不正常、振動(dòng)、有音響等現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)滑動(dòng)、傳動(dòng)部件磨損,開裂,破壞,傳動(dòng)軸也會(huì)過快磨損,縮短渣漿泵及其機(jī)械密封的正常使用壽命。

措施:①泵產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中,要充分分析振動(dòng)以消除振動(dòng)源;②泵產(chǎn)品的制造裝配過程中,嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程去執(zhí)行,消除振動(dòng)源;③泵、電機(jī)、底座、現(xiàn)場(chǎng)管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),要嚴(yán)格把關(guān),消除振動(dòng)源;④現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、操作、維修、調(diào)節(jié)時(shí),嚴(yán)格把關(guān),消除振動(dòng)源。

2.2.4安裝不良

原因:①動(dòng)、靜環(huán)接觸表面不平,安裝時(shí)碰傷、損壞;②動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊;③動(dòng)、靜環(huán)表面有異物;④動(dòng)、靜環(huán)V形密封圈方向裝反,或安裝時(shí)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(zhǎng)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(dòng)處有腐蝕點(diǎn)。

措施:①更換動(dòng)、靜環(huán)或修復(fù)接觸表面;②更換動(dòng)、靜環(huán),調(diào)整壓緊;③清理動(dòng)、靜環(huán)表面,保持接觸面的清潔,防止磨損;④調(diào)整動(dòng)、靜環(huán)V形密封圈的方向,在安裝時(shí)應(yīng)注意密封圈的方向問題;⑤檢查密封圈安裝是否正確,如壓緊力不夠,適當(dāng)加大壓緊;⑥調(diào)整單彈簧的平行度;統(tǒng)一多彈簧的型號(hào);⑦校正密封腔端面和中線的垂直度;⑧更換軸套,并分析產(chǎn)生腐蝕點(diǎn)的原因,采取措施避免腐蝕點(diǎn)的產(chǎn)生。

2.2.5密封端面磨損 摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大、端面比壓(彈簧比壓)過大等,都會(huì)縮短機(jī)械密封的使用壽命。對(duì)于含有固體顆粒介質(zhì),密封面進(jìn)入固體顆粒是導(dǎo)致密封失效的主要原因。密封面合理的間隙,以及機(jī)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(jìn)入的主要原因。機(jī)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。

2.2.6高溫效應(yīng)

原因分析:①熱裂是高溫泵(如油渣泵、回?zé)捰捅?、常減壓塔底泵等)最常見的失效現(xiàn)象。②石墨炭化是使用碳-石墨環(huán)時(shí)密封失效的主要原因之一。③輔助密封件(氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠)在超過許用溫度后,將會(huì)迅速老化、龜裂、變硬失彈。

措施:①冷卻,加強(qiáng)注液潤(rùn)滑,更換材質(zhì),改變密封形式;②改進(jìn)冷卻系統(tǒng),降低密封溫度,或更換密封環(huán)材質(zhì);③更換材質(zhì),改善冷卻裝置。

3 結(jié)束語(yǔ)

選擇正確的安裝方式、合理的密封材料以及符合實(shí)際工況的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),嚴(yán)格遵守機(jī)械密封的使用要求,全面正確分析渣漿泵用機(jī)械密封失效的各種原因,采取相應(yīng)準(zhǔn)確的應(yīng)對(duì)措施來(lái)保證機(jī)械密封的可靠性,是渣漿泵機(jī)械密封可靠運(yùn)行的保證。

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