機(jī)械密封型式試驗(yàn)

付昌渝，宿驍

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機(jī)械密封型式試驗(yàn)

付昌渝，宿驍

（四川省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院 質(zhì)檢中心，四川 成都 610063）

泄漏量和磨損量是判定機(jī)械密封是否滿足質(zhì)量要求最重要的參數(shù)，其無(wú)法直接測(cè)定，而是通過(guò)型式試驗(yàn)來(lái)獲得。結(jié)合理論研究與工作實(shí)踐，對(duì)機(jī)械密封型式試驗(yàn)過(guò)程中的各主要環(huán)節(jié)進(jìn)行研究分析。主要從實(shí)驗(yàn)裝置符合性檢查和具體安裝要求出發(fā)，分為靜壓試驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)兩個(gè)部分，最后獲得泄漏量與磨損量的數(shù)據(jù)。當(dāng)中各個(gè)環(huán)節(jié)影響機(jī)械密封泄漏量和磨損量測(cè)試結(jié)果的因素很多，如溫度、轉(zhuǎn)速、實(shí)驗(yàn)臺(tái)穩(wěn)定性以及防護(hù)措施等。為提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，還對(duì)各環(huán)節(jié)影響因素進(jìn)行了具體分析總結(jié)。

機(jī)械密封；靜壓試驗(yàn)；運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；泄漏量；磨損量

機(jī)械密封廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、核工業(yè)、船舶、軍工等行業(yè)，如質(zhì)量不穩(wěn)定極易引發(fā)安全及停車事故，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。作為反映機(jī)械密封產(chǎn)品質(zhì)量最重要的參數(shù)，通過(guò)型式試驗(yàn)準(zhǔn)確測(cè)試機(jī)械密封的泄漏量和磨損量尤為重要。機(jī)械密封型式試驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)裝置符合性檢查、密封件安裝、靜壓試驗(yàn)與運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、泄漏量和磨損量測(cè)量及試驗(yàn)報(bào)告，要得到準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果，測(cè)試人員應(yīng)高度重視各個(gè)試驗(yàn)環(huán)節(jié)并制定嚴(yán)格的操作規(guī)程。

1 試驗(yàn)裝置

機(jī)械密封試驗(yàn)裝置如圖1所示。試驗(yàn)裝置是否符合機(jī)械密封型式試驗(yàn)要求將直接影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性，在運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)前需進(jìn)行仔細(xì)檢查：

（1）試驗(yàn)裝置是否具備穩(wěn)壓措施，以保證在機(jī)械密封型式試驗(yàn)時(shí)系統(tǒng)壓力偏差可控制在規(guī)定值±5%以內(nèi)；

（2）試驗(yàn)裝置是否具備使密封腔內(nèi)溫度穩(wěn)定、均勻的調(diào)節(jié)能力，以保證在型式試驗(yàn)時(shí)密封腔內(nèi)溫度控制在規(guī)定溫度±10℃范圍內(nèi)；

（3）試驗(yàn)裝置軸的轉(zhuǎn)速允差應(yīng)控制在規(guī)定值±5%以內(nèi)；

（4）除密封腔體及系統(tǒng)附件應(yīng)能承受試驗(yàn)密封流體壓力外，試驗(yàn)臺(tái)架還應(yīng)具備足夠的剛性和穩(wěn)定性；

（5）試驗(yàn)裝置中安裝機(jī)械密封部位軸（或軸套）的徑向跳動(dòng)公差應(yīng)符合表1所示規(guī)定；

（6）試驗(yàn)裝置用電機(jī)在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量應(yīng)不超過(guò)0.3 mm；

表1 安裝部位徑向圓跳動(dòng)

（7）試驗(yàn)時(shí)應(yīng)配備收集并測(cè)量從泄漏孔漏出的流體的量杯或量筒。

對(duì)機(jī)械密封試驗(yàn)裝置的要求在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[1]中作了相應(yīng)規(guī)定，在實(shí)際工作中應(yīng)對(duì)照規(guī)定[3]嚴(yán)格檢查，其中安裝機(jī)械密封部位的軸（或軸套）的徑向跳動(dòng)對(duì)機(jī)械密封型式試驗(yàn)結(jié)果影響很大，特別是尺寸較小的機(jī)械密封，因此試驗(yàn)裝置在制作時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況盡量減小此徑向跳動(dòng)公差。

1、3.聯(lián)軸器 2.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 4.壓蓋 5、9.軸承 6.襯套 7.主軸 8.蓋板 10.主軸箱 11.壓環(huán) 12.內(nèi)腔體 13.配轉(zhuǎn)機(jī)封 14.過(guò)渡軸套 15.待檢機(jī)械密封 16.過(guò)渡座 17.軸套 18.端蓋 19.鎖緊螺母 20.靜環(huán)座 21.外腔體 22.底座 23.電機(jī)①密封泄露孔

2 安裝

機(jī)械密封安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）必須將軸（或軸套）、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；

（2）當(dāng)密封流體含有雜質(zhì)顆粒時(shí)，必須采用過(guò)濾等措施；

（3）應(yīng)按生產(chǎn)商提供的產(chǎn)品安裝使用說(shuō)明書安裝機(jī)械密封，必須保證機(jī)械密封的安裝尺寸（位置），從而保證彈性件的壓縮量按要求壓縮至工作高度；

（4）在密封環(huán)密封面上均勻涂抹一層潤(rùn)滑油，以防止試驗(yàn)裝置啟動(dòng)時(shí)由于瞬時(shí)摩擦力大而造成密封環(huán)密封面損傷，盡管相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定，但在實(shí)際工作中應(yīng)加以重視；

（5）在機(jī)械密封靜止環(huán)、試驗(yàn)裝置過(guò)渡座及軸套用輔助橡膠密封圈均勻涂抹一層凡士林，以防止輔助用橡膠密封圈因安裝受力或擠壓變形損傷而使密封作用失效；

（6）安裝時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，以防止輔助件特別是密封面刮碰撞損傷。

國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]對(duì)機(jī)械密封在安裝時(shí)的要求和注意事項(xiàng)作了規(guī)定，部分注意事項(xiàng)是根據(jù)實(shí)際工作總結(jié)提出的，測(cè)試人員在機(jī)械密封的安裝過(guò)程中應(yīng)認(rèn)真總結(jié)并加以比對(duì)，使機(jī)械密封的安裝作業(yè)更加符合機(jī)械密封型式試驗(yàn)要求。

3 型式試驗(yàn)

3.1 靜壓試驗(yàn)

（1）機(jī)械密封安裝好后，將試驗(yàn)系統(tǒng)充滿流體；

（2）在試驗(yàn)系統(tǒng)溫度、壓力穩(wěn)定并符合規(guī)定值時(shí)，計(jì)算試驗(yàn)時(shí)間并用量筒收集測(cè)量從泄漏孔漏出的流體；

（3）靜壓試驗(yàn)的保壓時(shí)間不小于15 min。

3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

（1）采用已做過(guò)靜壓試驗(yàn)的機(jī)械密封進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；

（2）機(jī)械密封安裝好后，將試驗(yàn)系統(tǒng)充滿流體，啟動(dòng)試驗(yàn)裝置，若發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)存在異響等異常情況應(yīng)立即停機(jī)檢查；

（3）在試驗(yàn)系統(tǒng)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定并符合規(guī)定值時(shí)計(jì)算試驗(yàn)時(shí)間，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)100 h時(shí)停機(jī)，拆卸被試機(jī)械密封，運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)束。在運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)過(guò)程中必須隨時(shí)觀察檢查試驗(yàn)系統(tǒng)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速的變化情況并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其始終在規(guī)定范圍之內(nèi)，同時(shí)每隔4 h測(cè)量并記錄一次系統(tǒng)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、泄漏量等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)記錄其他運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)情況；

（4）被密封介質(zhì)為液體時(shí)，平均泄漏量應(yīng)滿足表2所示規(guī)定。

4 泄漏量的測(cè)量

機(jī)械密封泄漏量測(cè)量在運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)過(guò)程中完成，而機(jī)械密封磨損量測(cè)量在運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行，包括機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)磨損量測(cè)量。在機(jī)械密封生產(chǎn)中旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)所用材質(zhì)根據(jù)用戶實(shí)際要求確定，當(dāng)旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)材質(zhì)相同時(shí)兩個(gè)環(huán)均需測(cè)量，當(dāng)材質(zhì)不相同時(shí)只需測(cè)量材質(zhì)相對(duì)較軟的密封環(huán)。

機(jī)械密封100 h運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)后的磨損量較小，通常在20 μm以下，標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定儀器測(cè)試精度在1 μm以內(nèi)。一般采用測(cè)試精度較高的立式光學(xué)投影儀加量塊的方法進(jìn)行磨損量測(cè)量，測(cè)量時(shí)實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度均應(yīng)控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，同時(shí)還應(yīng)注意采用合適的檢測(cè)方法。磨損量實(shí)際上是機(jī)械密封密封環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)前后的高度差，密封環(huán)高度在運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)前后都應(yīng)在兩點(diǎn)以上進(jìn)行測(cè)量取均值，在密封環(huán)上標(biāo)注測(cè)量位置，運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)前后應(yīng)在相同位置進(jìn)行測(cè)量，這樣可大大提高磨損量測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行磨損量測(cè)量時(shí)，為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，檢驗(yàn)人員應(yīng)進(jìn)行重復(fù)測(cè)試并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，重復(fù)測(cè)量結(jié)果的變化應(yīng)在規(guī)定范圍之內(nèi)。

試驗(yàn)用儀器儀表應(yīng)經(jīng)計(jì)量檢定部門檢定或校準(zhǔn)并符合表3要求。

表2 平均泄漏量

表中：為軸或軸套外徑

注：對(duì)于特殊條件及被密封介質(zhì)為氣體時(shí)不受此限。

表3 試驗(yàn)用儀器儀表

5 試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)按有關(guān)規(guī)定出具試驗(yàn)報(bào)告。試驗(yàn)報(bào)告所含的基本內(nèi)容及格式如表4所示。試驗(yàn)報(bào)告的編制應(yīng)注意下列問(wèn)題：

（1）應(yīng)按格式填寫，并使用法定計(jì)量單位；

（2）數(shù)據(jù)處理按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行；

（3）試驗(yàn)人員必須在試驗(yàn)報(bào)告上簽字以示對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)；報(bào)告校核人員應(yīng)審查試驗(yàn)條件是否符合要求、試驗(yàn)方法是否正確，檢驗(yàn)報(bào)告所付檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)原始記錄是否符合要求；

表4 機(jī)械密封型式試驗(yàn)報(bào)告[4]

（4）校核人員無(wú)權(quán)更改試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤應(yīng)按照規(guī)定程序糾正后，重新履行審批手續(xù)。

6 小結(jié)

為了正確進(jìn)行機(jī)械密封型式試驗(yàn)、保證機(jī)械密封泄漏量和磨損量測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文分析并總結(jié)了試驗(yàn)過(guò)程中影響泄漏量和磨損量測(cè)試結(jié)果的因素、在測(cè)試過(guò)程中試驗(yàn)人員應(yīng)遵守和注意的事項(xiàng)，并根據(jù)實(shí)際工作提出了一些建議。機(jī)械密封型式試驗(yàn)比較復(fù)雜，檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，從實(shí)際出發(fā)，制定詳細(xì)適用的測(cè)試規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行。

[1]GB/T 14211，機(jī)械密封試驗(yàn)方法[S].

[2]JB/T 4127.1，機(jī)械密封技術(shù)條件[S].

[3]CCGF 703.1，機(jī)械密封產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查實(shí)施規(guī)范[S].

[4]SCZJ－ZY－703.1－2017，四川省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查實(shí)施細(xì)則機(jī)械密封[S].

Test of Mechanical Seal

FU Changyu，SU Xiao

(Quality Inspection Center, Sichuan Provincial Mechanical Research and Design Institute,Chengdu 610063, China)

Both leakage-rate and wear-rate are the most crucial parameter which determined the quality of mechanical seal. They can not be tested directly, but acquired only through the type tests. With theoretical researches and practices, there are some analyzes on the main processes of mechanical seal type tests. Start with the qualifications of test equipment and the demands of installation, divide into two aspect, static pressure test and running test, finally we acquired the leakage-rate and wear-rate. There are different factors may take interference on test parameter within these processes, such as temperature、revolving speed、stability of workbench and protections. To make sure the results much more accurate, we also made a conclusion of such factors mentioned above.

mechanical seal；static pressure test；running test；leakage-rate；wear-rate

TB42

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.02.014

1006－0316 (2018) 02－0054－04

2017－08－03

付昌渝（1965－），男，四川威遠(yuǎn)人，本科，工程師，主要從事檢測(cè)及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督工作。