機械密封亦稱端面密封,其有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面,該端面在流體壓力及補償機械外彈力的作用下,依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合,并相對滑動,從而防止流體泄漏。
常見的滲漏現(xiàn)象
機械密封滲漏的比例占全部維修泵的50 %以上,機械密封的運行好壞直接影響到水泵的正常運行,現(xiàn)總結(jié)分析如下。
周期性滲漏
(1)泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大,輔助密封與軸的過盈量大,動環(huán)不能在軸上靈活移動。在泵翻轉(zhuǎn),動、靜環(huán)磨損后,得不到補償位移。
對策:在裝配機械密封時,軸的軸向竄動量應(yīng)小于0.1mm ,輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適中,在保證徑向密封的同時,動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動(把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來)。
(2)密封面潤滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。
對策:油室腔內(nèi)潤滑油面高度應(yīng)加到高于動、靜環(huán)密封面。
(3)轉(zhuǎn)子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡,汽蝕或軸承損壞(磨損) ,這種情況會縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。
對策:可根據(jù)維修標準來糾正上述問題。
小型潛污泵機封滲漏引起的磨軸現(xiàn)象
(1) 715kW以下小泵機封失效常常產(chǎn)生磨軸,磨軸位置主要有以下幾個:動環(huán)輔助密封圈處、靜環(huán)位置、少數(shù)彈簧有磨軸現(xiàn)象。
(2)磨軸的主要原因:①BIA型雙端面機械密封,反壓狀態(tài)是不良的工作狀態(tài),介質(zhì)中的顆粒、雜質(zhì)很容易進入密封面,使密封失效。②磨軸的主要件為橡膠波紋管,且是由于上端密封面處于不良潤滑狀態(tài),動靜環(huán)之間的摩擦力矩大于橡膠波紋管與軸之間的傳遞轉(zhuǎn)矩,發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。③動、靜環(huán)輔助密封由于受到污水中的弱酸、弱堿的腐蝕,橡膠件已無彈性。有的已腐爛,失去了應(yīng)有的功能,產(chǎn)生了磨軸的現(xiàn)象。
(3)為解決以上問題,現(xiàn)采取如下措施:①保證下端蓋、油室的清潔度,對不清潔的潤滑油禁止裝配。②機封油室腔內(nèi)油面線應(yīng)高于動靜環(huán)密封面。③根據(jù)不同的使用介質(zhì)選用不同結(jié)構(gòu)的機封。對高揚程泵應(yīng)重新設(shè)計機封結(jié)構(gòu),對腐蝕性介質(zhì)橡膠應(yīng)選用耐弱酸、弱堿的氟橡膠。機封靜環(huán)應(yīng)加防轉(zhuǎn)銷。
由于壓力產(chǎn)生的滲漏
(1)高壓和壓力波造成的機械密封滲漏由于彈簧比壓力及總比壓設(shè)計過大和密封腔內(nèi)壓力超過3MPa時,會使密封端面比壓過大,液膜難以形成,密封端面磨損嚴重,發(fā)熱量增多,造成密封面熱變形。
對策:在裝配機封時,彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行,不允許有過大或過小的現(xiàn)象,高壓條件下的機械密封應(yīng)采取措施。為使端面受力合理,盡量減小變形,可采用硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強度高的材料,并加強冷卻的潤滑措施,選用可*的傳動方式,如鍵、銷等。
(2)真空狀態(tài)運行造成的機械密封滲漏泵在起動、停機過程中,由于泵進口堵塞,抽送介質(zhì)中含有氣體等原因,有可能使密封腔出現(xiàn)負壓,密封腔內(nèi)若是負壓,會引起密封端面干摩擦,內(nèi)裝式機械密封會產(chǎn)生漏氣(水)現(xiàn)象,真空密封與正壓密封的不同點在于密封對象的方向性差異,而且機械密封也有其某一方向的適應(yīng)性。
對策:采用雙端面機械密封,這樣有助于改善潤滑條件,提高密封性能。
由于介質(zhì)引起的滲漏
(1)大多數(shù)潛污泵機械密封拆解后,靜環(huán)和動環(huán)的輔助密封件無彈性,有的已經(jīng)腐爛,造成了機封的大量滲漏甚至有磨軸的現(xiàn)象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對靜環(huán)和動環(huán)輔助橡膠密封件的腐蝕作用,造成了機械滲漏過大,動、靜環(huán)橡膠密封圈材料為丁腈—40 ,不耐高溫,不耐酸堿,當污水為酸性堿性時易腐蝕。
對策:對腐蝕性介質(zhì),橡膠件應(yīng)選用耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。
(2)固體顆粒雜質(zhì)引起的機械密封滲漏如果固體顆粒進入密封端面,將會劃傷或加快密封端面的磨損,水垢和油污在軸(套)表面的堆積速度超過摩擦副的磨損速度,致使動環(huán)不能補償磨耗位移,硬對硬摩擦副的運轉(zhuǎn)壽命要比硬對石墨摩擦副的長,因為固體顆粒會嵌入石墨密封環(huán)的密封面內(nèi)。
對策:在固體顆粒容易進入的位置應(yīng)選用碳化鎢對碳化鎢摩擦副的機械密封。
因其他問題引起的機械密封滲漏
機械密封中還存在設(shè)計、選擇、安裝等不夠合理的地方。
(1)彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行,不允許有過大或過小的現(xiàn)象,誤差±2mm ,壓縮量過大增加端面比壓,摩擦熱量過多,造成密封面熱變形和加速端面磨損,壓縮量過小動靜環(huán)端面比壓不足,則不能密封。
(2)安裝動環(huán)密封圈的軸(或軸套)端面及安裝靜環(huán)密封圈的密封壓蓋(或殼體)的端面應(yīng)倒角并修光,以免裝配時碰傷動靜環(huán)密封圈。
總結(jié)
以上總結(jié)了機械密封比較常見的滲漏原因。機械密封本身是一種要求較高的精密部件,對設(shè)計、機械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。在使用機械密封時,應(yīng)分析使用機械密封的各種因素,使機械密封適用于各種泵的技術(shù)要求和使用介質(zhì)要求且有充分的潤滑條件,這樣才能保證密封長期可靠地運轉(zhuǎn)。
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