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水泵机械密封技术分析和解决办法

2016-08-22
周玉丰
(中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司冶炼厂)
  摘 要:冶炼厂水泵数量多,有采用填料密封的,也有采用机械密封的,这里重点研究机械密封的泄露现象。水泵用机械密封种类繁多,型号各异,但泄漏点主要有五处:(1)轴套与轴间的密封;(2)动环与轴套间的密封;(3)动、静环间密封;(4)对静环与静环座间的密封;(5)密封端盖与泵体间的密封。一般来说,轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决。其余的泄漏直观上很难辩别和判断,须在长期管理、维修实践的基础上,对泄漏症状进行观察、分析、研判,才能得出正确结论。
  1.泄漏原因分析及判断
  1.1安装静试时泄漏
  机械密封安装调试好后,一般要进行静试,观察泄漏量。如泄漏量较小,多为动环或静环密封圈存在问题;泄漏量较大时,则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上,再手动盘车观察,若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题;如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题;如泄漏介质沿轴向喷射,则动环密封圈存在问题居多,泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出,则多为静环密封圈失效。此外,泄漏通道也可同时存在,但一般有主次区别,只要观察细致,熟悉结构,一定能正确判断。
  1.2试运转时出现的泄漏
  泵用机械密封经过静试后,运转时高速旋转产生的离心力,会抑制介质的泄漏。因此,试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后,基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有:
  1.2.1操作中,因抽空、气蚀、憋压等异常现象,引起较大的轴向力,使动、静环接触面分离;
  1.2.2对安装机械密封时压缩量过大,导致摩擦副端面严重磨损、擦伤;
  1.2.3动环密封圈过紧,弹簧无法调整动环的轴向浮动量;
  1.2.4静环密封圈过松,当动环轴向浮动时,静环脱离静环座;
  1.2.5工作介质中有颗粒状物质,运转中进入摩擦副,探伤动、静环密封端面;
  1.2.6设计选型有误,密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现,有时可以通过适当调整静环座等予以消除,但多数需要重新拆装,更换密封。
  1.3正常运转中突然泄漏
  离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命,而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。
  1.3.1抽空、气蚀或较长时间憋压,导致密封破坏;
  1.3.2对泵实际输出量偏小,大量介质泵内循环,热量积聚,引起介质气化,导致密封失效;
  1.3.3回流量偏大,导致吸入;
  1.3.4对较长时间停运,重新起动时没有手动盘车,摩擦副因粘连而扯坏密封面;
  1.3.5介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多;
  1.3.6环境温度急剧变化;
  1.3.7工况频繁变化或调整;
  1.3.8突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏,如不能及时发现,往往会酿成较大事故或损失,须予以重视并采取有效措施。
  1.4周期性渗漏
  周期性泄露有一下及格原因:
  1.4.1泵转子轴向窜动量大,辅助密封与轴的过盈量大,动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转,动、静环磨损后,得不到补偿位移。
  1.4.2密封面润滑油量不引起干摩擦或拉毛密封端面。
  1.4.3转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡,汽蚀或轴承损坏(磨损),这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。
  1.5因其他问题引起的机械密封渗漏
  机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。
  1.5.1弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,误差±2mm,压缩量过大增加端面比压,摩擦热量过多,造成密封面热变形和加速端面磨损,压缩量过小动静环端面比压不足,则不能密封。
  1.5.2安装动环密封圈的轴(或轴套)端面及安装静环密封圈的密封压盖(或壳体)的端面应倒角并修光,以免装配时碰伤动静环密封圈。
  1.5.3水泵壳体变形对机械密封影响严重。
  2.解决办法
  根据上面的分析,知道了水泵机械密封泄露的原因后,就可以找到正确的解决办法,下面列举几种办法,可以根据现场实际情况应用。
  2.1在装配机械密封时,轴的轴向窜动量应小于0.1mm,辅助密封与轴的过盈量应适中,在保证径向密封的同时动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由地弹回来)。
  2.2油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。
  2.3在装配机封时,弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理,尽量减小变形,可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料,并加强冷却的润滑措施,选用可靠的传动方式,如键、销等。
  2.4采用双端面机械密封,这样有助于改善润滑条件,提高密封性能。
  2.5对腐蚀性介质,橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。
  2.6在固体颗粒容易进入的位置应选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。
  3.综述
  综上所述在水泵的维修中,机械密封是关键的环节,要高效,高质量的完成维修任务,就必须对水泵的泄露有正确的分析,对症下药,并且在维修过程中注意积累经验,抓住以上几点,有关机械密封的维修将不是难事。

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