化工机械密封泄露探究及解决措施

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)辽阳石化分公司炼油厂 作者:乔杨

  作为一种非常重要的轴封装置,化工机械由于具有消耗功率低,使用寿命长密封效果好的特点,得到了广泛的应用。从过热损伤,长期磨损,化学腐蚀以及密封零件失效等方面分析了化工机械密封泄漏的问题,同时指出解决化工机械密封泄漏的措施。

  在化工工业为了把原材料加工成成品, 必须经过对原材料的处理,在一系列的化学反应以及分离,精制反应产物的化工过程中使用的机械就是化工机械。化工机械的密封是通过介质压力或者弹簧力,利用平直光滑同时具有流体膜的表面实现密封。化工机械密封比填料密封的使用寿命长,密封效果好,功率消耗低,基于此,化工机械密封得到了越来越多的应用。

一、化工机械密封概述

  化工机械密封也被叫做端面密封,通常被应用在对压缩机,泵等设备中的旋转轴的密封方面。化工机械的主要部件是静环和动环,将密封圈作为其辅助密封件,化工机械密封的传动件是各种螺钉,弹箕座和键等,推环和弹簧是化工机械密封的弹力补偿机构。化工机械密封的原理是基于不少于一对的与旋转轴线垂直的端面,由于流体压力和补偿机构弹力的作用,与辅助密封相配合,从而端面能够在保持相对滑动的同时,紧密贴合,因此,可以预防流体泄露。

二、化工机械密封存在的问题分析

  第一,化工机械密封由于过热损伤引起泄露问题。一旦在化工机械密封中出现过热问题,就会使得密封副变形,从而造成了密封的磨损,严重的可能会产生热裂。通常情况下,当出现热应力比较大的情况时, 在化工机械密封环的表面就会产生径向的裂纹,即热裂现象。出现热裂现象一般是当短时间机械负荷大或者热负荷大的情况下产生的。因此,为了能够对热裂现象进行有效的规避,进行化工机械密封设计时,首先要把握材料的物理性能,进行密封设计的时候,要对化工机械密封可能会产生的热裂进行充分的考虑;同时,当操作温度过高,介质润滑性能不高,配对的材料组合不匹配时,都会造成摩擦热过大的现象,当产生的摩擦热不能及时散发, 那么就会出现热裂, 由此也可以造成泄漏。

  第二,化工机械密封由于长期磨损造成了泄漏。化工机械长期磨损, 就会使得密封副的正常配合受到破坏, 当端面发生磨损,传动轴转动时,密封件都会发生径向摆动及轴向位移,基于磨损痕迹可以对磨损情况及运动情况进行判断, 从而对密封泄漏原因进行分析。当密封副磨损的痕迹均匀,那么此时零件间配合性能比较好,也就是说传动的同轴度良好,此时化工机械的密封泄漏大太可能密封本身造成的。当泄漏量固定,那么不是在两端面发生泄漏,而是在其他部位发生了泄漏。

  第三,化工机械密封由于密封零件失效造成了泄漏。由于密封零件失效造成的化工机械密封泄漏, 实际上是由于辅助密封圈失效造成的或者是由于O 型圈失效产生的。通信情况下,永久性的变形,老化,扭曲,溶胀变形以及挤出损伤等都是O 型圈失效的表现。基于此,化工机械密封进行O 型圈选择时,必须要充分考虑合成橡胶安全使用的温度,同时在使用O 型橡胶圈时,最大可能的使用截面积大的,同时将O 型圈的硬度适当的提高,一般O 型圈的结构采用沟槽式,在选择O 型圈材料时,进行沉浸实验, 对于化工机械密封要求严格的应该采用诸如橡胶包覆聚四氟乙烯等复合型的材料制成的密封圈。

  第四,化工机械密封由于化学腐蚀造成的泄露。当在化工机械密封与腐蚀性介质相接触时,会造成密封表面的腐蚀,严重的在接触表面产生剧烈的腐蚀点,发生点蚀。而金属晶界上的腐蚀会进一步侵入到金属内部,使得破坏加大,严重的甚至会造成断裂,因此,腐蚀对于化工机械密封的影响非常大。通常情况下,和主机零件相比,密封件不但要小,同时更精密,因此,密封件需要选择比主机耐腐蚀的材料。温度,压力和滑动速度都会加快腐蚀的速度,随着温度的升高,密封件腐蚀率甚至呈指数规律增长。为了尽可能的降低腐蚀对于密封件造成的影响, 在存在强腐蚀流体的时候,利用双端面密封,由于双端面密封和工艺流体接触零件数量相对来说比较少,因此,利用双端面密封降低化学腐蚀的影响。

三、解决化工机械密封泄漏的措施

  实际上, 化工机械密封的主要原因是由于机械密封端面有端面膜的存在,密封最终效果是由于端面膜的形态所决定的。由于被密封的流体在处于饱和或者接近饱和时, 就会发生闪蒸或者沸腾,由此,发生了相变,造成了端面膜相变的产生,所以造成了端面膜不很多形态。时,端面膜的反压力也会产生非常大的变化,从而造成了端面不能够稳定的贴合在一起。所以,确保化工机械密封的核心就是要保证端面膜稳定膜,换句话说,要保证端面膜没有相变的发生,或者即使存在相变,但是端面膜的贴合不能收到破坏。基于此,进行化工机械密封设计时,需要紧密联系实际,尽可能选择寿命长的摩擦副材料或者精密封圈材料。对于双端面机械密封来说,其内端面和介质接触,因此必须选择耐腐蚀性能高的材料,外端面不与介质接触,选择密封可靠性好的WC 橡胶圈等材料即可。不必使得双端面内端面和外端面材料必须一致,这样一方面能够满足化工机械密封的需要,同时可以使得成本降低。

结束语

  化工机械密封有点非常多, 在化工行业得到了越来越多的应用,然而,由于化工生产的特殊性与复杂性,化工机械密封容易发生泄漏, 化工机械密封泄漏失效问题对化工机械密封造成了很大的影响。因此,必须采取合理的化工机械密封设计,结合化工过程生产的实际情况, 选择合适的化工机械密封的结构和材料,尽可能的延长化工机械密封的使用寿命,提高化工机械密封的性能。化工机械密封也正在从简单到复杂,逐渐向完善方向发展,因此,在化工机械密封使用过程中,基于设计,制造以及应用等各个方面,不断提高化工机械密封技术的发展,从而在某种程度上进一步推动化工行业的发展。

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