機(jī)械密封對(duì)精密部件要求較高,在設(shè)計(jì)、裝配質(zhì)量及機(jī)械加工方面都有較高的要求。本文在介紹酸泵機(jī)械密封原理的基礎(chǔ)上,對(duì)酸泵機(jī)械密封滲漏現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)分析,并提出了解決對(duì)策。
機(jī)械密封也稱之為端面密封,其端面主要垂直于旋轉(zhuǎn)軸線。該端面流體壓力和補(bǔ)償機(jī)械外彈力的共同作用下貼合于另一端,但其依靠輔助密封的配合,而實(shí)現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng),從而有效避免了流體泄漏的現(xiàn)象。因機(jī)械密封的密封性相對(duì)穩(wěn)定,密封參數(shù)高,正常情況下不會(huì)出現(xiàn)泄漏,并且具有低功耗,對(duì)軸承磨損小,而振性較強(qiáng)等特點(diǎn),其使用范圍非常廣泛。酸泵滲機(jī)械密封滲漏的原因非常多,其中因機(jī)械密封滲漏在酸泵的整個(gè)維修量中占到45%以上。對(duì)此,酸泵的穩(wěn)高、高效正常運(yùn)行會(huì)直接受機(jī)械密封好壞的影響。
機(jī)械密封原理
機(jī)械密封的工作原理較為簡(jiǎn)單,主要依靠機(jī)械端面所產(chǎn)生的流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的磁力或彈力的相互作用下,并在垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面保持貼合,以輔助密封而達(dá)到阻滯滲漏的一種軸封裝置。下圖1所示為機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖。
常見的滲漏現(xiàn)象及解決對(duì)策
酸泵機(jī)故障維修中,由機(jī)械密封滲漏所致占50%以上,酸泵的正常運(yùn)行會(huì)直接受到機(jī)械密封運(yùn)行的影響,現(xiàn)見酸泵機(jī)常見的密封滲透漏現(xiàn)象總結(jié)分析如下。
2.1 周期性滲漏
滲漏原因:①由于密封面的潤(rùn)滑油量較少而導(dǎo)致密封端面拉毛或出現(xiàn)干摩擦;②密封與輔助軸因泵轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量較大的原因而導(dǎo)致過盈量較大,使軸上的動(dòng)環(huán)不能實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng),在靜環(huán)、動(dòng)環(huán)被磨損或翻轉(zhuǎn)后,無法得到補(bǔ)償位移;③由于葉輪和主軸不平衡,或因?yàn)槎ㄗ优c上端蓋和下端蓋沒有定中而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)周期性振動(dòng),從而使汽蝕或軸承經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后容易受到磨損,存在這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致酸泵機(jī)出現(xiàn)滲漏或密封壽命縮短。
解決對(duì)策:①增加密封面潤(rùn)滑油,為確保其量充足,最好將潤(rùn)滑油加到靜環(huán)、動(dòng)環(huán)密封面之上;②在裝配機(jī)械密封過程中,盡量保持軸的軸向竄動(dòng)量還超過0.1mm,輔助軸與密封的過盈量不能過大,在確保徑向密封的基礎(chǔ)上,保證在軸上裝配動(dòng)環(huán)后能夠靈活移動(dòng);③糾正上述問題可根據(jù)維修的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行維修。
2.2泵機(jī)封滲漏引起的磨軸現(xiàn)象
滲漏原因:磨軸是往往是小泵機(jī)(715kW以下)密封失效的主要原因,靜環(huán)位置、動(dòng)環(huán)輔助為主要磨軸位置,但還有少數(shù)彈簧有磨軸現(xiàn)象;由于酸泵機(jī)封失效而導(dǎo)致磨軸產(chǎn)生,其中靜環(huán)位置、動(dòng)環(huán)輔助密封圈處以及彈簧磨軸現(xiàn)象。導(dǎo)致磨軸主要原因?yàn)椋孩倌ポS的主要構(gòu)件為橡膠波紋管,但軸與橡膠波紋管之間由于上端密封面潤(rùn)滑效果不好的原因使其動(dòng)靜環(huán)之間的摩擦力矩大于傳遞轉(zhuǎn)矩力,從而容易導(dǎo)致相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象;②BIA型雙端面機(jī)械密封,當(dāng)其處于不良工作狀態(tài)時(shí)為反壓狀態(tài),一般密封面內(nèi)容易有雜質(zhì)或顆粒物進(jìn)入,便容易導(dǎo)致密封失效;③泵所輸送的酸液長(zhǎng)期可能會(huì)使運(yùn)、靜環(huán)輔密封受到腐蝕,從而導(dǎo)致橡膠件變得無彈性,甚至有的橡膠件出現(xiàn)腐爛,這種情況下就容易產(chǎn)生磨軸的現(xiàn)象。
解決對(duì)策:①確保機(jī)封油室腔內(nèi)的油面線必須比動(dòng)靜環(huán)密封面要高;②油室和下端蓋裝配必須清潔,潤(rùn)滑油中必須保證清潔度,不能含有其它雜物;③對(duì)于酸泵機(jī)不同的使用介質(zhì)選擇機(jī)封時(shí)應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu),可以對(duì)高揚(yáng)程泵的機(jī)封結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì),同時(shí)還應(yīng)加防轉(zhuǎn)銷在機(jī)封靜環(huán),而橡膠宜選擇耐弱酸、弱堿的氟橡膠,以避免受腐蝕。
2.3壓力所造成的滲漏
滲漏原因:造成機(jī)械密封滲漏還可能是因高壓和壓力波所致,主要因所設(shè)計(jì)總比壓或彈簧比壓力過大,在密封腔內(nèi)壓力超過3MPa的情況下,極易導(dǎo)致密封端面比壓過大,從而難以形成液膜,密封端面受到嚴(yán)重的磨損,最終會(huì)導(dǎo)致密封面熱變形。
解決對(duì)策:機(jī)封在裝配過程中,必須按機(jī)關(guān)規(guī)定對(duì)彈簧進(jìn)行壓縮,壓縮量必須符合要求,不能存在過小或過大的現(xiàn)象,機(jī)械密封在高壓條件下應(yīng)采取相應(yīng)的措施。所選用的材料必須是耐壓強(qiáng)度高的,如硬件質(zhì)合金、陶瓷等,以確保端面能夠合理受力。同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)冷卻潤(rùn)滑措施,以此盡量減小變形。
2.4真空狀態(tài)運(yùn)行造成的滲漏
滲漏原因:在遇到泵進(jìn)口被堵塞或抽送介質(zhì)中含有氣體的情況下,會(huì)導(dǎo)致酸泵機(jī)在起動(dòng)或停機(jī)過程中容易使密封腔內(nèi)存在負(fù)壓,存在這種情況,會(huì)使密封端面容易出現(xiàn)干摩擦的現(xiàn)象,同時(shí)內(nèi)裝式機(jī)械密封會(huì)產(chǎn)生漏氣或漏酸液等現(xiàn)象。其中密封對(duì)象的方向性存在差異是正壓密封與真空密封的主要不同點(diǎn),同時(shí)機(jī)械密封在某一方向也有一定的適應(yīng)性。
解決對(duì)策:為了能夠改善潤(rùn)滑條件和提高密封性能,對(duì)于機(jī)械密封最好采用雙端面。
2.5介質(zhì)引起的滲漏
滲漏原因:①如果密封端面內(nèi)進(jìn)入固體顆粒雜質(zhì),會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封滲漏,這樣一來會(huì)加快密封端面磨損或劃傷密封羰面,在軸表面因油污或其他物質(zhì)的堆積速度超過摩擦所導(dǎo)致的磨損速度,使磨耗位移不能受到動(dòng)環(huán)被償,再加上石墨密封環(huán)的密封面內(nèi)會(huì)嵌入固體顆粒,從而導(dǎo)致產(chǎn)生硬對(duì)硬的摩擦,一定程度上縮短了其運(yùn)轉(zhuǎn)壽命;②拆解潛污機(jī)械密封后,靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的輔助密封件很可能會(huì)出現(xiàn)無彈性或腐爛,從而造成機(jī)封大量滲漏或磨軸的現(xiàn)象,若受到腐蝕主要是因動(dòng)環(huán)和靜環(huán)輔助橡膠密封件受到高溫或酸水的影響,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械滲漏過大。
解決對(duì)策:①對(duì)容易進(jìn)入固體顆粒的位置對(duì)碳化鎢摩擦副的機(jī)械密封可以選用碳化鎢。②針對(duì)橡膠件腐蝕性介質(zhì),一般靜環(huán)、動(dòng)環(huán)橡膠密封圈的材料可選擇丁腈-40,其具有耐酸堿和高溫等特點(diǎn),一般不容易受到腐蝕,也可選用弱堿、耐弱酸及耐高溫的氟橡膠。
通過以上對(duì)機(jī)械密封滲漏原因進(jìn)行了總結(jié),可了解到機(jī)械密封部件本身對(duì)精密要求較高,同樣在設(shè)計(jì)、裝配質(zhì)量及機(jī)械加工等方面的要求也非常高。所以,在使用機(jī)械密封時(shí),為確保各種泵的使用介質(zhì)要求和技術(shù)要求機(jī)械密封都能適用,應(yīng)對(duì)機(jī)械密封的各種因素進(jìn)行分析后再使用,以此確保機(jī)械密封能夠長(zhǎng)期正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。