機(jī)械密封外部影響條件

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1.1　泵軸的軸向竄量大
　　機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓, 這樣才能起到密封作用, 這就要求機(jī)械密封的彈簧要有一定的壓縮量, 給密封端面一個推力, 旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓, 機(jī)械密封要求泵軸不能有太大的竄量, 一般要保證在0.5 mm以內(nèi)。但在實際設(shè)計當(dāng)中, 由于設(shè)計的不合理, 往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量, 對機(jī)械密封的使用是非常不利的。這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在多級離心泵中, 尤其是在泵啟動過程中, 竄量比較大。
0 X/ M; M- \1 |/ b$ _2 h8 S　　圖2 為平衡盤方法平衡軸向力的工作原理。平衡盤工作時自動改變平衡盤與平衡環(huán)之間的軸向間隙b, 從而改變平衡盤前后兩側(cè)的壓差, 產(chǎn)生一個與軸向力方向相反的作用力來平衡軸向力。由于轉(zhuǎn)子竄動的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動, 運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會靜止在某一軸向平衡位置。平衡盤始終處在左右竄動的狀態(tài)。平衡盤在正常工作中的軸向竄量只有0105 ～011 mm, 滿足機(jī)械密封的允許軸向竄量015 mm的要求, 但平衡盤在泵啟動、停機(jī)、工況劇變時的軸向竄量可能大大超過機(jī)械密封允許的軸向竄量。
. C* k. h. t9 ?6 y' H　　泵經(jīng)過長時間運(yùn)行后, 平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損, 間隙b隨著增大, 機(jī)械密封軸向竄量不斷增加。

由于軸向力的作用, 吸入側(cè)的密封面的壓緊力增加,密封面磨損加劇, 直至密封面損壞, 失去密封作用。吐出側(cè)的機(jī)械密封, 隨著平衡盤的磨損, 轉(zhuǎn)子部件的軸向竄量大于密封要求的軸向竄量, 密封面的壓緊力減小,
$ Q7 X% F* V- R5 t' j! g$ ^6 g6 N2 b達(dá)不到密封要求, 最終使泵兩側(cè)的機(jī)械密封全部失去密封作用,
　　1.2　軸向力偏大
　　機(jī)械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的,若存在軸向力, 對機(jī)械密封的影響是嚴(yán)重的。有時由于泵的軸向力平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計的不合理及制造、安裝、使用等方面的原因, 造成軸向力沒有被平衡掉。機(jī)械密封承受一個軸向力, 運(yùn)轉(zhuǎn)時密封壓蓋溫度將偏高,對于聚丙烯類的介質(zhì), 在高溫下會被熔融, 因此泵啟動后很快就失去密封效果, 泵靜止時則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象。
' b' H7 p' h1 Q( q0 `　　1.3　泵軸的撓度偏大
5 R, s8 H4 K* x- G" I3 \1 ?+ |　　機(jī)械密封又稱端面密封, 是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封, 它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下, 兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對旋轉(zhuǎn), 從而達(dá)到密封效果, 因此要求兩個密封之間要受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計的不合理, 泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)時, 在機(jī)械密封安裝處產(chǎn)生的撓度較大, 使密封面之間的受力不均勻, 導(dǎo)致密封效果不好。
- X# ?  j9 e6 ^" M0 h　　1.4　沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理
　　機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的, 它可以有效地保護(hù)密封面, 起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。有時設(shè)計員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng), 達(dá)不到密封效果; 有時雖然設(shè)計人員設(shè)計了輔助系統(tǒng), 但由于沖洗液中有雜質(zhì), 沖洗液的流量、壓力不夠, 沖洗口位置設(shè)計不合理等原因, 也同樣達(dá)不到密封效果。
+ F9 P5 A+ M0 P* w( S  f7 N　　1.5　振動偏大
+ f; X+ v. Q4 }7 Z　　機(jī)械密封振動偏大, 最終導(dǎo)致失去密封效果。但機(jī)械密封振動偏大的原因往往不是機(jī)械密封本身的原因, 泵的其它零部件是產(chǎn)生振動的根源, 如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因

1.6　泵汽蝕的原因
/ d9 d& n" z' i; P5 o3 V5 k　　由于裝置系統(tǒng)操作不合理以及泵進(jìn)口汽蝕性能不好、泵的轉(zhuǎn)速偏高, 在泵的入口處發(fā)生局部汽蝕, 汽蝕發(fā)生后, 水中會有氣泡, 它一方面會沖擊機(jī)械密封面的外表面, 使其表面出現(xiàn)破損; 另一方面會使動靜環(huán)的吻合面的流動膜中也含有氣泡, 不能形成穩(wěn)定的流動膜, 造成動靜環(huán)的吻合面的干摩擦, 使機(jī)械密封裝置損壞。
　　1.7　機(jī)械加工精度不夠
　　機(jī)械加工精度不夠, 原因有很多, 有的是機(jī)械密封本身的加工精度不夠, 這方面的原因容易引起人們的注意, 也容易找到。但有時是泵其它部件的加工精度不夠, 這方面的原因, 不容易引起人們的注意。例如: 泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加大精度不夠等原因。這些原因的存在對機(jī)械密封的密封效果是非常不利的。
　　2  應(yīng)采取的措施
　　2.1　消除泵軸竄量大的措施
　　合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置, 消除軸向竄量。為了滿足這一要求, 對于多級離心泵, 比較理想的設(shè)計方案有兩個: 一個是平衡盤加軸向止推軸承, 由平衡盤平衡軸向力, 由軸向止推軸承對泵軸進(jìn)行軸向限位; 另一個是平衡鼓加軸向止推軸承, 由平衡鼓平衡掉大部分軸向力, 剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān), 同時軸向止推軸承對泵軸進(jìn)行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計平衡鼓, 使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對于其它單級泵、中開泵等產(chǎn)品, 在設(shè)計時采取一些措施保證泵軸的竄量在機(jī)械密封所要求的范圍之內(nèi)。
　　2.2　消除軸向力偏大的措施
) t& C7 k" D1 W4 S/ }* y　　合理地設(shè)計軸向力平衡機(jī)構(gòu), 使之能夠真正充分地平衡掉軸向力, 給機(jī)械密封創(chuàng)造一個良好的條件。對于一些電廠、石油、化工等領(lǐng)域應(yīng)用的重要產(chǎn)品,在產(chǎn)品出廠之前, 必須做到臺臺試驗檢測和發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。有些重要的泵可以在轉(zhuǎn)子上設(shè)計一個軸向測力環(huán), 對軸向力的大小進(jìn)行隨時監(jiān)測, 發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
　　2.3　消除泵軸撓度偏大的措施
　　這種現(xiàn)象大多存在臥式多級離心泵中, 在設(shè)計時采取以下措施:
　　(1) 減少兩端軸承之間的距離。
9 j6 y& w) ?3 }5 o+ X8 {葉輪的級數(shù)不要太多, 在泵總揚(yáng)程要求較高的情況下, 盡量提高每級葉輪的揚(yáng)程, 減少級數(shù)。
! m0 F' d$ c1 r: _! U2 ~　　(2) 增加泵軸的直徑。在設(shè)計泵軸直徑的時候,不要簡單地僅考慮傳遞功率的大小, 而要考慮機(jī)械密封、軸撓度、起動方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素。很多設(shè)計員沒有充分認(rèn)識到這一點。
　　(3) 提高泵軸材料的等級。
" |9 P7 D; Q* `　　(4) 泵軸設(shè)計完成后, 對泵軸的撓度要進(jìn)行校核檢驗計算。
: w/ u. ?- v4 q$ m3 c　　2.4　增加輔助沖洗系統(tǒng)
* D5 r1 n9 _! [! r1 I5 E6 c4 R　　在條件允許的情況下, 盡量設(shè)計輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0107 ～011 MPa,如果輸送介質(zhì)屬于易汽化的, 則應(yīng)高于汽化壓力01175～012 MPa。密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)型式、系統(tǒng)壓力等因素來計算。軸封腔壓力很高時或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時, 也可由密封腔引液體至低壓區(qū), 使軸封液體流動以帶走摩擦熱。推薦的沖洗量如表1所示。
- }# i! D* x8 G: k$ k: _5 N/ i# T　　根據(jù)每種泵的操作條件, 合理地配置管路和附件。如冷卻器、孔板、過濾器、閥門、流量指示器、壓力表、溫度等。實際上密封的可靠性和壽命, 在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置。
　　2.5　消除泵進(jìn)口汽蝕的措施
0 Z: j1 f1 ]3 ?( N" {* R6 g　　(1) 提高泵的汽蝕性能水平, 滿足現(xiàn)場裝置的汽蝕性能的要求。
　　(2) 現(xiàn)場試驗裝置的要求要與泵汽蝕性能水平匹配。
! u7 I' m( k. p5 m　　(3) 現(xiàn)場安裝和工況調(diào)節(jié)要給泵創(chuàng)造有利的條件。
! z/ _4 v0 V) m& E　　2.6　消除泵振動的措施
　　(1) 泵產(chǎn)品在設(shè)計過程中, 要充分分析振動的來源, 以消除振動源。
　　(2) 泵產(chǎn)品的制造裝配過程中, 嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程去執(zhí)行, 消除振動源。
9 A( E1 F- F- ^2 J. R% ?　　(3) 泵、電機(jī)、底座、現(xiàn)場管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場安裝時, 要嚴(yán)格把關(guān), 消除振動源。
　　(4) 現(xiàn)場生產(chǎn)、操作、維修、調(diào)節(jié)時, 嚴(yán)格把關(guān), 消除振動源。
- Z: n# F! @" E( E& q　　2.7　嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
　　泵產(chǎn)品的設(shè)計和機(jī)械密封產(chǎn)品的設(shè)計要執(zhí)行相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn), 在產(chǎn)品的設(shè)計過程中, 設(shè)計員應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn), 深刻理解標(biāo)準(zhǔn)每一條內(nèi)容的具體意義, 將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的要求執(zhí)行到產(chǎn)品設(shè)計過程中。

到目前為止, 有很多設(shè)計員還沒有理解標(biāo)準(zhǔn)的實際含義, 沒有嚴(yán)格地去執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn), 而是盲目地照搬照套老圖紙和老設(shè)計員的經(jīng)驗。這種作法對提高我國產(chǎn)品技術(shù)水平和進(jìn)入國際市場是非常不利的。提高標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)識, 是目前機(jī)械行業(yè)設(shè)計員迫切需要解決的問題。
　　3　結(jié)束語
　　在設(shè)計泵用機(jī)械密封時, 不僅要考慮機(jī)械密封本身的影響因素, 而且要考慮機(jī)械密封外部的各種影響因素。在實際工作中要注意以下幾個問題:
　　(1) 在泵產(chǎn)品的設(shè)計過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現(xiàn)場其它設(shè)備對機(jī)械密封的使用效果的影響, 為機(jī)械密封創(chuàng)造一個良好的外部條件。
8 D8 r, L" Y# n　　(2) 增加對機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認(rèn)識, 盡可能配備完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng), 以提高密封效果。
: F6 I" W. A9 z8 l7 A　　(3) 對重要泵產(chǎn)品的機(jī)械密封, 要增加保護(hù)措施, 提高密封質(zhì)量, 減少密封質(zhì)量事故。
　　(4) 分析機(jī)械密封的質(zhì)量事故的原因時, 要充分考慮到泵的其它零部件對機(jī)械密封運(yùn)行的影響, 采取措施不斷提高機(jī)械密封的效果。。