影响泵用机械密封的外因分析
2017-04-12

人们在分析机械封泄漏原因时,习惯在机械封自身方面查找原因,比如:它的选型是否合适,材料选择是否正确,密封面的比压是否正确。摩擦副的选择是否合理,端盖与轴是否垂直等等,而很少在机械密封的外部条件方面去查找原因,其实机械密封的外因也挺重要的,比如:泵给机械密封创造的条件是否合适,辅助系统的配置是否合适等。

一、机械密封的原理及要求
  机械密封系指两块密封元件在其垂直于轴线的光洁而平直的表面上相互贴合,并作相对转动而构成的密封装置,他通常由静环、动环、弹簧加荷装置(包括推环,弹簧盒)辅助密封圈(动环密封圈、静环密封圈)等元件组成,防转套里面的防转销固定在外压盖上,以防止静环转动。
其中动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环靠密封室内液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的,因此从结构来看,机械密封主要是将其极易泄漏的轴向密封,改变为不易泄漏的端面密封,机械密封在实际运行过程中,不是一个单独的部件,它是与其他的零部件一起组合起来运行的同时通过其基本原理可以看出,机械密封的正常运行必须具备以下条件:          

   (1)泵轴的窜量不能太大;
   (2)机械密封处的泵轴挠度要小,只有满足类似这样的外因,再加上良好的机械密封自身性能,才能达到理想的密封效果。


二、影响泵用机械密封的外部原因

(一)泵轴的轴向窜量
  机械密封的密封面要有一定的比压(0.4~0.6MPa),从而达到密封的目的,两端面的紧密紧密程度可以通过弹簧调节。为了保证这个比压,要求泵轴不能有太大的窜量 (≤0.5mm),但在实际生产中,往往泵轴产生很大的窜量。对机械密封的使用非常不利的,这种情况在我分厂表现在泵启动过程中,由于不平衡轴向力的存在,使整个轴发生向吸入口的窜动,造成机械密封失去密封作用,常用的措施有:叶轮上开平衡孔,泵体上装平衡管等。

(二)泵轴的挠度偏大
  轴弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度,机械密封要求两个密封端面之间受力均匀。但由于泵产品设计的不合理,在机械密封安装处产生的挠度偏大,使密封处受力不均匀,从而失去密封效果。这种现象大多存在卧式多级离心泵中。

(三)没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设计不合理
  机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的,它可以有效的保护密封面,起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时设计人员设计不合理,达不到密封效果;有的设计了辅助系统,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,也同样达不到效果。常用的措施有:

   1.在条件允许的情况下,尽量设计辅助冲洗系统。冲洗压力一般要求高于密封腔压力0.107~0.11MPa,密封腔压力要根据每种泵的结构形式、系统压力等因素来计算。轴封腔压力很高或者压力几乎接近该密封使用最高极限时,也可由密封腔引液体至低压区,使轴封液体流动以带走摩擦热。

   2.根据每种泵的操作条件,合理地配置管路和附件。如冷却器、孔板、过滤器、阀门、流量指示器、压力表、温度等。实际上密封的可靠性和寿命,在很大程度上取决于密封辅助系统的配置,另外泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加工精度不够等原因的存在对机械密封的密封效果也是很不利的,在这些方面应该做到严格把关。

(四)振动偏大及消除措施
  机械密封振动偏大往往不是机械密封自身的原因,而是泵轴设计不合理、加工精度不够、靠背轮的平行度偏大、径向力大等原因,消除泵振动措施有: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。

(五)泵气蚀的原因及改进措施
  离心泵叶轮入口处是泵内压力最小的地方,当此处的压力等于或低于工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压1px时,液体就会沸腾汽化,产生大量气泡。同时原来溶于液体中的气泡也将析出。这些汽跑随液体流到叶轮内压力较高处汽泡重又凝结。在凝结过程中,由于体积急剧缩小,四周的液体以极大的速度冲向整个凝结空间,使泵内造成冲击振动和噪音。在压力很大、频率很高的液体质点连续冲击下,金属表面逐渐因疲劳而破坏,这种破坏称为剥蚀。同时溶于液体中的氧等活泼气体也使金属产生腐蚀。由于化学腐蚀与机械剥蚀的共同作用,加快了金属损坏的速度,从而使叶轮受到破坏,这就是汽蚀破坏,这种由于液体的汽化和凝结而产生的冲击现象就称为气蚀现象。


消除泵进口气蚀的措施有以下几点:
   1.提高泵的气蚀性能水平,满足现场装置的气蚀性能的要求。
   2.泵应当在低于允许吸液高度下操作,以保证整个装置安全可靠的运转。
   3.采用抗气蚀材料制造叶轮,如:2Cr13、稀土合金铸铁、高镍铬合金材料等,比普通铸铁的抗气蚀能力要好得多。


三、结语
  在分析泵用机械密封泄漏时,不仅要考虑机械密封的内因,而且要考虑机械密封的外因。在实际工作中要注意以下几个问题:
   1.使用正规厂家生产的泵,因为正规厂家生产的泵完全按照泵设计标准来制造的,在使用材料上不会偷工减料,有一定的保质期。
   2.维修工应增加对机械密封辅助系统的重要作用和认识,尽可能配备完善的机械密封辅助系统,以提高密封效果。
   3.在分析机械密封泄漏的原因时,要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响,采取措施不断提高机械密封的效果。

来源: