水泵的工作特點需要機(jī)械密封具有較高的精密度和可靠性,其密封性能對機(jī)組的高效運(yùn)行和使用壽命的延長具有至關(guān)重要的作用。本文從機(jī)械密封的組成與原理出發(fā),分析了機(jī)械密封發(fā)生滲漏的現(xiàn)象及其原因,并結(jié)合實踐經(jīng)驗,對防止?jié)B漏的發(fā)生提出了有效對策。以期減少人為的設(shè)計缺陷或使用問題,使機(jī)械密封性能長期、可靠,保證水泵機(jī)組運(yùn)行的安全性和高效性。
一、水泵機(jī)械密封漏水的現(xiàn)象及其原因分析
1.1 水泵機(jī)械密封的組成與工作原理
水泵在輸送高溫高壓水時常選擇機(jī)械密封的方式防止其泄漏,而滲漏造成的機(jī)械事故占水泵全部維修量的50%左右,可見,機(jī)械密封的可靠性對水泵的高效運(yùn)行和使用壽命的延長具有至關(guān)重要的作用。機(jī)械密封一般由旋動環(huán)、靜止環(huán)、密封圈或密封墊等輔助元件以及彈性補(bǔ)償元件等幾部分組成。其工作原理是將一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面相互貼合且相對轉(zhuǎn)動,并使端面間維持一層極薄的液膜,在輔助密封的配合下,使端面受到介質(zhì)流體壓力與補(bǔ)償機(jī)械彈力的作用,保持緊密的貼合度以達(dá)到密封的目的。
1.2 漏水現(xiàn)象及其原因分析
1.2.1 設(shè)計環(huán)節(jié)造成的漏水現(xiàn)象
合理的設(shè)計是機(jī)械密封實現(xiàn)其功能的基礎(chǔ),但實際工程中水泵的整體設(shè)計優(yōu)化、設(shè)備配件的選用、各元件材質(zhì)的選擇都直接影響著水泵的密封性能。以水泵中的磁性分離器為例,該元件不但具有無法分離過濾非金屬顆粒、體積大、不易檢修等缺點,還可能由于磁性吸附水中的金屬性物質(zhì),使這些物質(zhì)與非金屬材質(zhì)的旋動環(huán)或靜止環(huán)產(chǎn)生摩擦,導(dǎo)致元件的磨損,磨損生產(chǎn)的非金屬物質(zhì)又因不能被吸附過濾而進(jìn)入系統(tǒng)使磨損加劇,長期運(yùn)行必然會導(dǎo)致密封性能的下降。
1.2.2 安裝環(huán)節(jié)造成的漏水現(xiàn)象
安裝環(huán)節(jié)的施工不當(dāng)也可能造成密封損害。如在機(jī)械密封中起軸向定位作用的內(nèi)六角螺釘若安裝不緊,就會使密封發(fā)生軸向竄動,當(dāng)竄動量過大,壓縮彈簧不能使靜止環(huán)緊貼在旋動環(huán)上時,就會導(dǎo)致泄漏;環(huán)密封圈的軸端面及安裝靜環(huán)密封圈的密封壓蓋端面不夠光潔,可能使旋動環(huán)和靜止環(huán)在安裝時受損;而機(jī)械密封的彈簧壓縮量也是安裝的重點,一旦誤差應(yīng)>±2 mm,就可能因壓縮量過大導(dǎo)致端面比壓和摩擦熱量的增加,使端面的磨損和熱變形加劇,或因壓縮量過小造成靜止環(huán)端面的比壓不足,影響密封效果。
1.2.3 使用環(huán)節(jié)中的漏水現(xiàn)象
(1)壓力造成滲漏。使用中當(dāng)密封腔內(nèi)壓力>3 MPa時,可能導(dǎo)致端面比壓過大, 液膜難以成,密封端面磨損嚴(yán)重,發(fā)熱量增多,造成密封面熱變形。而泵在啟動、停機(jī)過程中,由于泵進(jìn)口堵塞,抽送介質(zhì)中含有氣體等原因,可能使密封腔出現(xiàn)負(fù)壓,繼而引起密封端面干摩擦,內(nèi)裝式機(jī)械密封會產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。(2)介質(zhì)問題。首先,由于密封圈等輔助元件常采用不耐酸堿和高溫的有機(jī)材料,當(dāng)介質(zhì)中含有弱酸、弱堿時,長期的使用會使其失去彈性甚至腐爛;而介質(zhì)中出現(xiàn)固體顆粒等物質(zhì)時,也會劃傷端面造成磨損,同時水垢、油污等也可能在軸表面造成堆積。此外,水溫超標(biāo)也是導(dǎo)致機(jī)械密封性能下降的主要原因,因此當(dāng)熱交換器的冷卻能力不足時,密封的使用壽命常會大大縮短。(歡迎關(guān)注微信:泵友圈)(3)旋動環(huán)和靜止環(huán)疲勞損壞。給水泵軸線不一致或者軸承間隙調(diào)整不當(dāng)都會引起給水泵的振動,而振動會導(dǎo)致機(jī)械密封組件中的動靜部分發(fā)生摩擦,即使其接觸面的水膜發(fā)生破壞,導(dǎo)致其失去水膜潤滑而損壞。(4)生產(chǎn)管理缺失。機(jī)組工作中未按操作規(guī)程進(jìn)行,開停機(jī)不當(dāng)或人為操作錯誤導(dǎo)致供電波動使水泵倒轉(zhuǎn)等都可能引起密封發(fā)生泄漏。
二、機(jī)械密封漏水的防止措施
2.1 設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題
應(yīng)根據(jù)不同水泵的工作特點選擇不同的機(jī)械密封類型,在仔細(xì)分析材質(zhì)、使用壽命等特點的基礎(chǔ)上優(yōu)選各密封元件,并重點參考其耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、抗振等方面的性能。雖然不同型號的機(jī)械密封在設(shè)計上存在較大的差異,但設(shè)計的重點始終應(yīng)體現(xiàn)在旋動環(huán)與靜止環(huán)間、軸套與旋動環(huán)間、靜止環(huán)與環(huán)座間、軸套與軸間以及密封端蓋與水泵泵體間等部位的密封,特別是前三個部位的設(shè)計質(zhì)量是防止?jié)B漏的關(guān)鍵。
2.2 使用過程中應(yīng)注意的問題
2.2.1 安裝中防止?jié)B漏的對策
應(yīng)切實提高安裝工程的質(zhì)量意識,嚴(yán)格執(zhí)行安裝、檢修的制度化和標(biāo)準(zhǔn)化。以密封圈的松緊度為例,旋動環(huán)密封圈過松會影響密封效果,但過緊也可能加劇其與軸套間的磨損,并易使旋動環(huán)出現(xiàn)疲勞和變形;而靜止環(huán)雖然相對應(yīng)更緊一些,但過緊也會導(dǎo)致變形或出現(xiàn)脆裂,因此必須依照安裝指導(dǎo)書測量和調(diào)整,保證其壓縮量符合要求。
2.2.2 機(jī)械密封使用中滲漏的預(yù)防和處理
日常機(jī)械密封的管路系統(tǒng)檢查與使用,是機(jī)械密封正常運(yùn)行的保障,因此應(yīng)將設(shè)備管理的責(zé)任落實到人,制定嚴(yán)格的檢修維護(hù)制度并予以落實。檢查所有與機(jī)械密封運(yùn)行有關(guān)的閥門,保證安監(jiān)儀表完好;檢查機(jī)械密封自循環(huán)水、水泵涵體、機(jī)械密封水管路、換熱器及機(jī)械密封水的冷卻水的暢通,溫度無異常變化,發(fā)現(xiàn)問題及時查明原因,并有針對性地解決。
由于磁性過濾器堵塞對機(jī)械密封的正常運(yùn)行使用危害很大,因此要定期檢查清洗,發(fā)現(xiàn)元件損壞及時更換;應(yīng)保持機(jī)械密封水一路磁性濾網(wǎng)運(yùn)行,另一路備用,定期切換使用,以保證其正常的運(yùn)行狀態(tài)。定期清理工作結(jié)束,應(yīng)在進(jìn)行注水排空氣后,再將磁性過濾器投入備用狀態(tài)。機(jī)械密封水系統(tǒng)的排氣管必須在高于換熱器機(jī)械密封水出口管路上加裝,正常運(yùn)行前必須將機(jī)械密封水腔室及管路中的空氣徹底排出,低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時也可以排氣,但是注意掌握開度不要將排氣閥全開。如排氣不徹底會出現(xiàn)密封摩擦副之間沒有潤滑液,造成干磨和旋動環(huán)熱裂,嚴(yán)重影響機(jī)械密封的安全正常運(yùn)行。此外,針對使用中的壓力問題,除在安裝時嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的彈簧壓縮量外,還應(yīng)在高壓條件下采取特別處理措施。為使端面受力合理、減小變形,可采用硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強(qiáng)度高的材料,并加強(qiáng)冷卻的潤滑措施。對真空狀態(tài)運(yùn)行造成的機(jī)械密封滲漏,應(yīng)采用雙端面機(jī)械密封,以改善潤滑條件,提高密封性能。
三、結(jié)語
綜上所述,水泵的工作特點需要機(jī)械密封具有較高的精密度和可靠性,對其設(shè)計、加工、安裝和使用等各個環(huán)節(jié)都存在嚴(yán)格的工藝要求。在機(jī)械密封的使用中,除必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝標(biāo)準(zhǔn)外,還應(yīng)努力改善其運(yùn)行環(huán)境,合理選擇各種配件,制定并落實相關(guān)檢修及養(yǎng)護(hù)制度,減少人為的設(shè)計缺陷或使用問題,使機(jī)械密封性能長期、可靠,保證水泵機(jī)組運(yùn)行的安全性和高效性。 |