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【行业知识】特殊工况机械密封方案

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【行业知识】特殊工况机械密封方案

发布日期:2019-03-02 作者:机械密(mi)封(feng) 点击:

机械密封.jpg

机(ji)泵(beng)装置中,机(ji)动设备的(de)机(ji)械(xie)(xie)密封(feng)(feng)约(yue)占(zhan)整个(ge)动密封(feng)(feng)数量的(de)80%-85%。而(er)在机(ji)泵(beng)故障中,机(ji)械(xie)(xie)密封(feng)(feng)的(de)故障大约(yue)占(zhan)整个(ge)维修工(gong)(gong)作量的(de)一半。可见机(ji)械(xie)(xie)密封(feng)(feng)在机(ji)泵(beng)维修中所占(zhan)的(de)位置。由于机(ji)泵(beng)所输(shu)送的(de)介质千差万别,工(gong)(gong)艺条件各(ge)不(bu)相同,所以了(le)解(jie)这(zhei)些情况对机(ji)封(feng)(feng)的(de)选择及维护很重(zhong)要。结(jie)合多年来在机(ji)封(feng)(feng)选择和维修中的(de)经(jing)验,介绍几种(zhong)特殊工(gong)(gong)况下(xia)机(ji)械(xie)(xie)密封(feng)(feng)的(de)工(gong)(gong)作特点和注意事项。

 一(yi)、高(gao)温下的机械密封

 一(yi)般情况(kuang)下(xia),介质(zhi)的(de)(de)(de)温(wen)度超(chao)过120℃即(ji)认为(wei)是高(gao)温(wen)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)。此时机(ji)(ji)械(xie)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)存在(zai)的(de)(de)(de)主要问题有:(1)由(you)于摩擦副端面温(wen)度升高(gao),导致密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)端面间液膜气化,摩擦系数(shu)随之增大,磨损加剧(ju),温(wen)升加大,密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)环产生热变形或(huo)热裂而失效(xiao);(2)机(ji)(ji)械(xie)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)中的(de)(de)(de)辅助(zhu)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)圈(quan)材料(liao)一(yi)般为(wei)橡胶(jiao)或(huo)聚四氟乙烯,由(you)于长时间在(zai)高(gao)温(wen)环境中,容(rong)易(yi)(yi)老化和分解,造成密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)失效(xiao);(3)高(gao)温(wen)下(xia)机(ji)(ji)械(xie)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)弹性元件易(yi)(yi)产生疲劳和蠕变,使(shi)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)失效(xiao);(4)高(gao)温(wen)会加剧(ju)金属材料(liao)的(de)(de)(de)腐蚀(shi),缩短机(ji)(ji)封(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)寿命。

 为保证机械密(mi)封在(zai)高温环境(jing)下正常工作,可以采(cai)取如(ru)下措施。


 1.给机封增加冷却冲洗装置(zhi)。

 2.选择耐高(gao)温的(de)材料(liao),根据不同的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)温度选用(yong)不同的(de)材料(liao)。丁腈橡胶(jiao)温度上限为(wei)80℃,硅橡胶(jiao)和氟橡胶(jiao)为(wei)200℃,聚四氟乙(yi)烯为(wei)250℃。另外,机械密封中的(de)非金(jin)属摩(mo)擦副多采(cai)用(yong)石(shi)墨(mo)浸渍材料(liao)制成,所以也要根据不同的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)温度选用(yong)不同种类的(de)浸渍石(shi)墨(mo)。一般(ban)浸巴氏合金(jin)石(shi)墨(mo)适用(yong)温度范(fan)围小(xiao)于150℃,浸树脂(zhi)石(shi)墨(mo)适用(yong)温度范(fan)围为(wei)170~200℃,浸铜、铝、铅的(de)石(shi)墨(mo)可在小(xiao)于400℃的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)条件下使用(yong)。动(dong)环(huan)组(zu)件应(ying)尽(jin)可能(neng)选用(yong)膨胀(zhang)系(xi)数(shu)相近的(de)材料(liao),以防止(zhi)高(gao)温下动(dong)环(huan)和动(dong)环(huan)座的(de)连接松动(dong)。

 3.选择金属(shu)(shu)波(bo)(bo)纹(wen)管机(ji)械密封(feng)。金属(shu)(shu)波(bo)(bo)纹(wen)管密封(feng)近(jin)年来在高(gao)温密封(feng)中使(shi)用很多,并且取得(de)了(le)很好的(de)效果。在该(gai)种机(ji)封(feng)中,金属(shu)(shu)波(bo)(bo)纹(wen)管取代了(le)普(pu)通机(ji)封(feng)中的(de)弹簧,省去了(le)动(dong)环辅助密封(feng)圈,不(bu)需要克(ke)服动(dong)环补偿时与转轴(zhou)的(de)摩擦和(he)磨损,因此在高(gao)温下使(shi)用,一般(ban)都能取得(de)不(bu)错的(de)效果。

 二、低温下的机械密封

 在(zai)炼油化(hua)工装置中,低温(wen)(wen)(wen)输送(song)的(de)(de)介(jie)质一般都具有豁(huo)度(du)小、润(run)滑性差、容(rong)易(yi)气(qi)化(hua)的(de)(de)特点,而且介(jie)质在(zai)气(qi)化(hua)时(shi)大量(liang)吸热,使周围(wei)温(wen)(wen)(wen)度(du)急剧下降(jiang),造成(cheng)(cheng)空(kong)气(qi)中水气(qi)的(de)(de)凝(ning)结,导(dao)致端(duan)面(mian)及其周围(wei)结冰,使端(duan)面(mian)贴(tie)合不(bu)严引起泄漏。同时(shi),因润(run)滑性差,端(duan)面(mian)摩擦(ca)产生的(de)(de)热量(liang)较多,若不(bu)能(neng)及时(shi)转移,必然会加剧端(duan)面(mian)处的(de)(de)气(qi)化(hua),造成(cheng)(cheng)恶性循环(huan),加速密封面(mian)的(de)(de)早期(qi)失效。另外,低温(wen)(wen)(wen)密封的(de)(de)辅助(zhu)密封圈在(zai)低温(wen)(wen)(wen)下发(fa)硬(ying)失弹也容(rong)易(yi)导(dao)致泄漏。


 对(dui)低温密封(feng),除了选择合适(shi)的辅助密封(feng)圈材质外,还要注(zhu)意(yi)以下几点。

 1.改进密(mi)封结(jie)构及正确选择摩(mo)擦副材(cai)料。实践证明,在(zai)静环(huan)表面(mian)开圆弧形(xing)凹槽可形(xing)成流体动(dong)(dong)力(li)密(mi)封,增加流体膜(mo)承载(zai)能力(li),改善端(duan)面(mian)润滑(hua)(hua)条件,有(you)效延长机封工作寿(shou)命。在(zai)端(duan)面(mian)配(pei)对方面(mian),碳化钨一M106K石(shi)墨组对(即(ji)动(dong)(dong)、静环(huan)材(cai)料)一般要优于其(qi)他材(cai)料,因为其(qi)润滑(hua)(hua)性好(hao),摩(mo)擦系(xi)数低,导热性也比较好(hao)。

 2.选择合适的端(duan)面比(bi)(bi)压(ya)。低(di)温(wen)密(mi)封(feng)由于(yu)端(duan)面润滑(hua)性差,容(rong)易发生气化、结冰(bing),所以在保证密(mi)封(feng)可(ke)靠(kao)的前提下,端(duan)面比(bi)(bi)压(ya)可(ke)适当(dang)减小(xiao)。一般机械(xie)密(mi)封(feng)比(bi)(bi)压(ya)值(zhi)推荐(jian)为0.29-0.59MPa,对低(di)温(wen)密(mi)封(feng)可(ke)取其下限。对金属(shu)波纹管机械(xie)密(mi)封(feng),由于(yu)动环没(mei)有轴(zhou)向摩擦,端(duan)面比(bi)(bi)压(ya)甚至可(ke)以低(di)于(yu)下限。

 3.工艺上采(cai)取相应措施。如尽量减少介质的含水量;保持密封(feng)腔压(ya)力(li)的相对稳(wen)定(ding);尽可能配备冲洗冷却装置(zhi);在设(she)备启动前,对机封(feng)部位(wei)进行(xing)适当预热等。

 三、高速下的机械密封


 当转速超(chao)过3000r/min或者摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)副(fu)的(de)(de)线(xian)速度超(chao)过25m/s时,一般(ban)可(ke)(ke)视为高(gao)(gao)速密封(feng)。在高(gao)(gao)速条件(jian)(jian)下,摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)端(duan)面(mian)由于(yu)线(xian)速度很大,摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)产生的(de)(de)热量(liang)也(ye)多,此时端(duan)面(mian)液膜(mo)不(bu)容(rong)易形成,磨损加(jia)剧。高(gao)(gao)速还容(rong)易引起旋转环的(de)(de)振动,并受到(dao)较大的(de)(de)离心(xin)力(li)作(zuo)用,不(bu)利于(yu)端(duan)面(mian)间液膜(mo)的(de)(de)形成和(he)维持。所以在高(gao)(gao)速情(qing)况下,为了减小(xiao)离心(xin)力(li)和(he)振动的(de)(de)影响,应尽量(liang)减少转动部件(jian)(jian),采用弹簧静止式结构。也(ye)可(ke)(ke)以加(jia)强(qiang)对摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)副(fu)端(duan)面(mian)的(de)(de)冷却和(he)润滑(hua)。另外还可(ke)(ke)选(xuan)用[PV]值(zhi)高(gao)(gao)的(de)(de)摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)副(fu)材料,减小(xiao)端(duan)面(mian)的(de)(de)接触宽度,或者采用受控膜(mo)机械(xie)密封(feng)。近年来,一种(zhong)名为差(cha)动环式的(de)(de)机械(xie)密封(feng)也(ye)在高(gao)(gao)速设备中得到(dao)应用。由于(yu)在原先的(de)(de)动静环中间加(jia)入了一个差(cha)动环,可(ke)(ke)以将摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)(ca)副(fu)线(xian)速度降(jiang)低一半,取(qu)得了不(bu)错(cuo)的(de)(de)效(xiao)果。


 四、高压下的(de)机械密封


 机械密封(feng)工作压(ya)力(li)超(chao)过(guo)4-5MPa即属于高(gao)(gao)(gao)压(ya)密封(feng)范围。在高(gao)(gao)(gao)压(ya)条(tiao)件下(xia),由(you)于密封(feng)端(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)比压(ya)值过(guo)大,引起端(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)发热,从而(er)破坏(huai)液膜的(de)(de)形(xing)成(cheng),造(zao)成(cheng)异常(chang)磨损。高(gao)(gao)(gao)压(ya)还可(ke)(ke)能使摩擦(ca)副产生(sheng)变(bian)形(xing)和破裂。高(gao)(gao)(gao)压(ya)密封(feng)一般(ban)均(jun)采(cai)用平(ping)衡型结(jie)(jie)构(gou),以使端(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)比压(ya)处于一个合适的(de)(de)范围。但(dan)考虑到密封(feng)的(de)(de)可(ke)(ke)靠性,平(ping)衡系数不可(ke)(ke)能无限制增(zeng)大,因而(er)有些情况尽(jin)管已(yi)经采(cai)用了(le)平(ping)衡型结(jie)(jie)构(gou),但(dan)端(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)比压(ya)仍(reng)可(ke)(ke)能较(jiao)大。(公(gong)众号:泵管家)单靠平(ping)衡型结(jie)(jie)构(gou)很难满足使用要(yao)求,这种情况可(ke)(ke)采(cai)用多端(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)机封(feng)或者受控膜机械密封(feng)。


 五、腐蚀环境下的机械密封


 有些机(ji)械密(mi)封(feng)(feng)(feng)处于腐(fu)(fu)蚀环境中(zhong)(zhong),这(zhei)时(shi)不仅要注意机(ji)封(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)每个零件本身的(de)耐腐(fu)(fu)蚀性,还要防止(zhi)它们组(zu)合在一起(qi)时(shi)可(ke)(ke)能产生的(de)电耦现象。腐(fu)(fu)蚀环境中(zhong)(zhong)的(de)机(ji)械密(mi)封(feng)(feng)(feng),在选用(yong)时(shi)要注意采用(yong)耐腐(fu)(fu)蚀的(de)材料。此外,可(ke)(ke)以采用(yong)外装(zhuang)式(shi)机(ji)械密(mi)封(feng)(feng)(feng)。对腐(fu)(fu)蚀性特强容(rong)易引起(qi)安全事(shi)故的(de),可(ke)(ke)以采用(yong)双端面密(mi)封(feng)(feng)(feng),引入隔(ge)离液加以保护。


 六、颗(ke)粒(li)介(jie)质(zhi)下的(de)机(ji)械密封


 有(you)(you)些机封(feng)(feng)(feng)(feng)可(ke)(ke)能在含固体颗粒(li)的介(jie)质中(zhong)工作,当固体颗粒(li)进入摩擦端面(mian)时,容易产生剧烈磨损,导(dao)致密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)端面(mian)很快失效。另外(wai)固体颗粒(li)可(ke)(ke)能会(hui)使(shi)动(dong)(dong)环(huan)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)圈无法(fa)沿轴(zhou)向移动(dong)(dong),从而使(shi)动(dong)(dong)环(huan)无法(fa)浮动(dong)(dong),失去(qu)补偿(chang)性(xing),导(dao)致机封(feng)(feng)(feng)(feng)失效。对此(ci)(ci)比(bi)较有(you)(you)效的做法(fa)是加(jia)入一(yi)个(ge)外(wai)冲洗装置。由于(yu)引(yin)入密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)腔的冲洗液(ye)压力高于(yu)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)腔介(jie)质压力,因此(ci)(ci)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)有(you)(you)效阻止颗粒(li)介(jie)质进入密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)腔。此(ci)(ci)外(wai)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)采(cai)用(yong)双端面(mian)机械(xie)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng),在密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)腔中(zhong)间加(jia)入封(feng)(feng)(feng)(feng)液(ye)。还(hai)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)采(cai)用(yong)外(wai)装式机械(xie)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)。


 目前,机械密(mi)封在炼油化工装置(zhi)的(de)机动设备中已经(jing)成(cheng)为(wei)一种最普遍(bian)的(de)密(mi)封形式(shi),而(er)且(qie),随(sui)着(zhe)其(qi)设计制造水平(ping)的(de)不断提高(gao)以及新材(cai)料(liao)的(de)不断开(kai)发,其(qi)应(ying)用范围(wei)将进一步(bu)扩大。


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关键词:侧搅拌机械密封,集装式机械密封,釜用机械密封

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