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啤嶺機(jī)電設(shè)備(上海)有限公司

機(jī)械密封失效原因淺探

2014-04-29

程艷明 蔡輝
(安徽恒源煤電股份有限公司煤礦機(jī)修廠)
  摘 要:泵類所采用的密封裝置中屬機(jī)械密封效果Z好,但機(jī)械密封也常發(fā)生泄漏現(xiàn)象,這里通過對(duì)機(jī)械密封在生產(chǎn)中失效的原因探討,來提高機(jī)械密封的使用壽命。
  關(guān)鍵詞:機(jī)械密封;失效;泄漏
  泵類所采用的密封裝置主要有機(jī)械密封、填料密封、浮動(dòng)環(huán)密封,其中機(jī)械密封密封性能Z好。但由于諸多因素,機(jī)械密封的使用壽命有長有短,短則幾周,長則1~2年。本人通過跟蹤本企業(yè)泵類機(jī)械密封使用年限,總結(jié)維修裝配要點(diǎn),通過實(shí)踐積累,對(duì)機(jī)械密封在應(yīng)用過程中容易失效的原因進(jìn)行了探討。
  1 機(jī)械密封的定義及組成
  機(jī)械密封是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的油封裝置。比如離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜和壓縮機(jī)等設(shè)備。由于傳動(dòng)軸貫穿在設(shè)備內(nèi)外,這樣,軸與設(shè)備之間存在一個(gè)圓周間隙,設(shè)備中的介質(zhì)通過該間隙向外泄露,如果設(shè)備內(nèi)壓力低于大氣壓,則空氣向設(shè)備內(nèi)泄露,因此必須有一個(gè)阻止泄露的軸封裝置。軸封的種類很多,由于機(jī)械密封具有泄漏量少和壽命長等優(yōu)點(diǎn),所以當(dāng)今世界上機(jī)械密封是在這些設(shè)備Z主要的軸密封方式。機(jī)械密封又叫端面密封,在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中是這樣定義的:“由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。”典型的機(jī)械密封由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)、彈力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(彈簧、推環(huán))密封元件(有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡膠O圈等)、傳動(dòng)件(彈簧座及鍵或各種螺釘)等組成。
  2 機(jī)械密封失效的原因淺探
  2.1 由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的機(jī)械密封失效
  ①在密封腔缺乏潤滑油不能形成潤滑膜,啟動(dòng)泵而發(fā)生干摩擦,造成機(jī)械密封失效。
  ②由于端面進(jìn)入異物,摩擦異常潤滑油溫度急劇上升,使?jié)櫥驼羝麎毫ι仙斐山橘|(zhì)壓力低于飽和蒸汽壓力,使端面液膜發(fā)生閃蒸,喪失潤滑。
  2.2 由于腐蝕而造成的機(jī)械密封失效
  ①動(dòng)靜環(huán)密封面點(diǎn)蝕。
  ②使用中不銹鋼座產(chǎn)生晶間腐蝕。
  ③彈簧加載裝置中彈簧在應(yīng)力與腐蝕下,發(fā)生斷裂。
  2.3 由于高溫效應(yīng)而造成的機(jī)械密封失效
  ①熱裂是Z常見的失效現(xiàn)象。在密封面處于干摩擦、雜質(zhì)進(jìn)入密封面、抽空都會(huì)導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)密封面出現(xiàn)徑向裂紋。
  ②橡膠密封件(如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠)在超過許用溫度后橡膠老化、龜裂、變硬而失去密封性。
  2.4 由于密封端面磨損而造成的機(jī)械密封失效
  ①由于材料耐磨性差,摩擦系數(shù)大,端面比壓大,都會(huì)縮短機(jī)械密封的使用壽命。
  ②固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面,使密封面發(fā)生劇烈摩擦而使密封面失效。
  2.5 因機(jī)械密封安裝不良而造成的機(jī)械密封失效
  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)表面有異物。
  ③密封腔端面與軸垂直度不夠。
  ④動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。
  ⑤動(dòng)、靜環(huán)V形密封圈方向裝反,或安裝時(shí)反邊。
  ⑥軸套處泄漏,密封圈未裝或壓緊力不夠。
  ⑦彈簧力不均勻,單彈簧不垂直。
  ⑧在安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過大,導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷。
  ⑨動(dòng)環(huán)密封圈過緊,彈簧無法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量。
  2.6 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不良而造成的機(jī)械密封失效
  ①工作中,因抽空、氣蝕和憋壓等異常現(xiàn)象,引起較大的軸向力,使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離。
  ②工作中,當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí),靜環(huán)密封圈過松導(dǎo)致靜環(huán)脫離靜環(huán)座。
  ③工作中,顆粒狀物質(zhì)進(jìn)入摩擦副,擦傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面。
  ④工作周期長,泵葉輪軸向竄動(dòng)量超過標(biāo)準(zhǔn),轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動(dòng)及工藝操作不穩(wěn)定,密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化均會(huì)導(dǎo)致密封周期性泄漏。
  ⑤工作中,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)太大。
  ⑥工作中,動(dòng)靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補(bǔ)償密封面的磨損。
  ⑦工作中,負(fù)載大或長期使用導(dǎo)致泵軸擾度太大。
  ⑧泵在停一段時(shí)間后再啟動(dòng)時(shí)發(fā)生泄漏,這主要是因?yàn)槟Σ粮备浇橘|(zhì)的凝固、結(jié)晶,摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。
  3 更換失效機(jī)械密封注意事項(xiàng)
  3.1 部件的確認(rèn)
  把機(jī)械密封安裝到機(jī)器上時(shí),安裝前要很好的與總裝配圖相對(duì)照,確認(rèn)零件是否已準(zhǔn)備齊全,這時(shí)要注意密封磨擦副密封面、密封圈等有無傷痕、缺損等異常現(xiàn)象,還要注意與填料、密封圈等相接觸的軸或軸套表面、法蘭等部件上有無傷痕,若發(fā)現(xiàn)有異常的現(xiàn)象,則必須更換或修理后再使用。
  在實(shí)際進(jìn)行安裝時(shí),不要將超過需要的零件帶到現(xiàn)場。這樣,安裝完畢后零件如有剩余,則是安裝時(shí)有了漏裝的地方;若零件不足,則意味著不必要的地方也組裝上了零件,這也就起到了在安裝時(shí)自檢的作用。
  3.2 要十分注意避免安裝中所產(chǎn)生的安裝偏差
  ①上緊壓蓋應(yīng)在聯(lián)軸器找正后進(jìn)行,螺栓應(yīng)均勻上緊,防止壓蓋端面偏斜,用塞尺檢查各點(diǎn),其誤差不大于0.05mm。
  ②檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙(即同心度),四周要均勻,用塞尺檢查各點(diǎn)允差不大于0.01mm。
  ③彈簧壓縮量要按規(guī)定進(jìn)行,不允許有過大或過小現(xiàn)象,要求誤差2.00mm。過大會(huì)增加端面比壓,加速端面磨損。過小會(huì)造成比壓不足而不能起到密封作用。
  ④動(dòng)環(huán)安裝后,將動(dòng)環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自動(dòng)彈回來。
  ⑤按泵旋向盤車,檢查是否輕快均勻。如盤車吃力或不動(dòng)時(shí),則應(yīng)檢查裝配尺寸是否錯(cuò)誤,安裝是否合理。
  ⑥機(jī)械密封啟用前進(jìn)行應(yīng)靜壓試驗(yàn),檢查機(jī)械密封是否有泄漏現(xiàn)象。若泄漏較多,應(yīng)查清原因設(shè)法消除。如仍無效,則應(yīng)拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗(yàn)壓力為2~3公斤/mm2
  4 結(jié)語
  通過對(duì)機(jī)械密封裝置失效原因探討,有助于在檢修過程中及時(shí)準(zhǔn)確的處理機(jī)械密封裝置泄漏,又可以在檢修過程中采取有效措施避免機(jī)械密封裝置泄漏,保證機(jī)械密封裝置在良好的狀態(tài)下運(yùn)行,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的目的。
  參考文獻(xiàn):
  [1]張景松編注.流體機(jī)械,中國礦業(yè)出版社2001年.
  [2]張佑清編注.礦山機(jī)械維修與安裝,機(jī)械工業(yè)出版社1976年.

來源:《中小企業(yè)管理與科技》2012年第30期