化工机械密封的故障原因与解决措施

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)克拉玛依安泰炼化工程有限责任公司 作者:哈米提

  在各工业领域中,广泛应用着机械密封之类轴封装置。但是,该类装置在实际运用过程中存在诸多限制。想要设计生产出优秀的机械密封产品,就必须对相关部件进行专业性的分析及计算,解决有关问题提高使用效果。

  化工机械是指在化工生产过程中,为了加工出合乎规格的产品,在各个加工环节中所使用到的一系列专业化工机械,其中化工机械密封的可靠性则变得犹为重要。因此,需要对化工机械常见的密封故障及产生的原因进行分析,找出解决密封故障的方法。

1、机械密封的概念

  1.1、机械密封的由来及结构

  机械密封又叫端面密封,或简称“机封”,是一种用于泵、液压传动和相关设备的旋转装置密封的高科技机工产品。随着科技的进步,新密封材料及新加工技术层出不穷,机械密封在密封理论等相关方面都取得了长足的进步及发展,主要表现为密封理论:主要包括密封摩擦和润滑、密封原理、密封动力学理论及流体动压润滑理论等。密封构造:主要有双端面密封和多端面密封、单弹簧及多弹簧、浮动式、接触式等相关构造。机械密封系统主要包括了动环和静环;密封圈;弹簧及推环;弹箕座及键或固定螺等。

  1.2、机械密封的组成

  机械密封的组成有很多种标准。以弹簧元件来划分,它包括旋转型和静止型。其各有优缺点。强腐蚀性是旋转型的主要不足之处,而静止型则不存在这种缺陷。由于该类介质是机械密封中的主要部件,所以它直接影响到密封的质量。所以在加工过程中,对密封坏的各项指标都有严格的要求。以密封介质泄漏方向来划分,则包括内流式及外流式。还有按介质划分的平衡式和非平衡式。按弹簧个数来区分的单弹簧或多弹簧式等诸多划分形式。

2、产生化工机械密封故障的原因

  机械密封主要是内装式,它需要非常专业及深厚的工作经验,还有精密的测量设备才能准确判断发生泄漏的原因。首先必须要了解受损部件对密封效果的影响程度,然后才逐步对传动件等各种部件进行排查,掌握受损情况。其它相应的系统也要进行检测。

  2.1、操作失误造成机械密封泄露

  在操作过程中,由于各种异常情况造成动静环接触故障;安装时压缩量控制失误,造成大面积磨损及擦伤;选择设计类型不当,导致密封端面的比压及冷压缩等数据误差过大;或者在机械运转过程中有杂物进入设备,导致机械损伤等。

  2.2、过热损伤导致密封泄露

  机械过热不仅会磨损密封面,还会导致热裂或疱疤。热裂是由于过大的热应力导致密封环的表面产生径向裂纹,它会在短时间的机械负荷作用下出现。为了防止此类故障发生,就必须在设计时就参照原材料的各项性能及运转条件来做优化设计。像过载、高线速度、选材不当等因素都会产生热裂纹,从而导致泄漏。

  2.3、长期机械磨损导致密封泄漏

  当密封副的正常运转程序被机械磨损所破坏,则端面就会出现磨损,使得传动轴发生轴向位移或径向摆动。通过这些异常的动作造成的磨损痕迹可以判断出机械受损情况,从而确定泄漏的原因。若磨损正常,各部件运转良好,则表明同轴度正常,那密封端面产生泄漏就不是密封故障导致的。而泄漏量正常,则表明两端面之间不存在泄漏现象,也可能是静密封处发生了泄漏。又或者底座孔径安装不到位,导致其小于密封件的外径,造成密封开始工作就产生泄漏。

  2.4、化学腐蚀导致密封泄漏

  由于密封介质具体腐蚀性,使得其接触密封就会腐蚀表面,腐蚀严重时甚至会形成点蚀。它对密封的性能会造成很严重的影响。所以在选材时要选用高耐腐蚀性的材料来保护主机中小面精密的密封件。实践证明,压力、温差等外部因素会加剧腐蚀的产生。所以采取双端面密封措施来处理强腐蚀性流体时,会因为它与工艺流体接触数量少而极大减轻腐蚀对密封件造成的影响。在选择密封结构时,这也是一条重要依据。

  2.5、零部件故障导致密封泄漏

  辅助密封圈发生故障,或者O型圈失效是导致机械密封零部件失效的两大主要原因。其中O型圈由于老化、变形、扭曲等损伤导致故障产生,所以在选择型号时应参考高耐温、高硬度的合成橡胶,必要时还可以采用橡胶包覆四氟乙烯密封圈之类的复合材料。

3、解决机械密封泄漏的方法

  密封端之间存在着一层端面膜,它的形态会对密封效果产生影响。端面膜有液相、气相和气液混相等三种形式,不同的工艺水平产生不同的形态。在密封液体接近饱和,出现沸腾等状态时,就会发生不同的相变,从而产生不同的形式。在设计和制造时可采用多种措施保证端面膜稳定从而保障机械密封。

  3.1、规律性造成泄漏

  泵转子轴过盈量和窜动量大,导致不能灵活移动动环。在出现磨损后,不能得到位移补偿。那在安装密封时,则需要保证中的过盈量和径向密封,同时要在动环装配之后使得其能灵活移动。若密封发生干摩擦或拉毛,则表明润滑油量过少,这时需装油面高度加高至动、静环密封面之上。

  3.2、小型潜污泵造成泄漏

  由于双端面密封造成反压状态,使介质中的杂物进入密封面导致磨轴;或者由于上端密封面的润滑状态不良使得动静环之间的摩擦力矩不均衡,导致相对转动发生,这也是磨轴产生的主要原因之一。为了防止磨轴的产生,需保证:下端盖及油室的清洁,禁止使用不良润滑油,同时要使机封油室腔内的油面线高于动静环密封面。

  3.3、压力不稳造成泄漏

  由于弹簧比压力设计故障及总比压不正常形成的高压或压力波导致机械密封发生渗漏,导致很难形成液膜,引起密封面产生热变形。所以要严格按照操作要求来装配机封,不能出现弹簧压缩量不稳定现象。另外,选用高硬度合金和陶瓷等高耐压材料,同时加强冷却防护,能够使端面受力更合理,变形概率小。

4、结束语

  通过本文,我们可以了解到密封对象在方向上存在差异会产生真空密封和正压密封。在这种情况下应该采用双端机械密封,才能改善润滑条件,从而提高密封质量。

  更多与 机械密封 化工机械密封 相关的文章请阅读:

  机械密封http://www.chvacuum.com/mechanical-seal/