機械密封外部影響條件

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1.1　泵軸的軸向竄量大
. U0 c* f  N! `6 U) f5 p4 G　　機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)計當中, 由于設(shè)計的不合理, 往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量, 對機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。
& M( a9 D& W8 k8 Q　　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、工況劇變時的軸向竄量可能大大超過機械密封允許的軸向竄量。
　　泵經(jīng)過長時間運行后, 平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損, 間隙b隨著增大, 機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,
5 G5 p& ^* h3 }" b; r- N達不到密封要求, 最終使泵兩側(cè)的機械密封全部失去密封作用,
　　1.2　軸向力偏大
　　機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, 對機械密封的影響是嚴重的。有時由于泵的軸向力平衡機構(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。機械密封承受一個軸向力, 運轉(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。
　　1.3　泵軸的撓度偏大
1 c2 [$ \; I, _1 T3 L9 d3 [9 @　　機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, 泵軸運轉(zhuǎn)時, 在機械密封安裝處產(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。
+ e* C4 i- u8 k2 F4 P" q( u4 B* |　　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
" W  M8 B4 t* a; E　　機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, 也同樣達不到密封效果。
; S, {5 O, m! T/ n$ V( F　　1.5　振動偏大
　　機械密封振動偏大, 最終導(dǎo)致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不是機械密封本身的原因, 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
　　由于裝置系統(tǒng)操作不合理以及泵進口汽蝕性能不好、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, 使機械密封裝置損壞。
　　1.7　機械加工精度不夠
9 l( _# j/ w& A( n　　機械加工精度不夠, 原因有很多, 有的是機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械密封的密封效果是非常不利的。
- H/ N2 p' s" B2 {8 U7 K　　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, 同時軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。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械密封所要求的范圍之內(nèi)。
　　2.2　消除軸向力偏大的措施
　　合理地設(shè)計軸向力平衡機構(gòu), 使之能夠真正充分地平衡掉軸向力, 給機械密封創(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
4 ?  j# Q1 V# \& [　　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:
) E; ~: D9 S/ f' S: {4 P  I　　(1) 減少兩端軸承之間的距離。
& L* z9 d- v- w! H- y! q5 M葉輪的級數(shù)不要太多, 在泵總揚程要求較高的情況下, 盡量提高每級葉輪的揚程, 減少級數(shù)。
　　(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, 而要考慮機械密封、軸撓度、起動方法和有關(guān)慣性負荷、徑向力等因素。很多設(shè)計員沒有充分認識到這一點。
* e8 p+ F  n; _# m  P3 h* I　　(3) 提高泵軸材料的等級。
　　(4) 泵軸設(shè)計完成后, 對泵軸的撓度要進行校核檢驗計算。
: A7 u- G3 s$ z" t3 O" s4 i% C1 S　　2.4　增加輔助沖洗系統(tǒng)
　　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。
　　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　消除泵進口汽蝕的措施
　　(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。
! @! Z7 p; L4 C; ?% Y7 l　　(2) 現(xiàn)場試驗裝置的要求要與泵汽蝕性能水平匹配。
　　(3) 現(xiàn)場安裝和工況調(diào)節(jié)要給泵創(chuàng)造有利的條件。
　　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。
, Z/ [1 L2 N9 K4 |' w- x　　(2) 泵產(chǎn)品的制造裝配過程中, 嚴格按標準和操作規(guī)程去執(zhí)行, 消除振動源。
& S/ A2 G9 o9 B+ d" O　　(3) 泵、電機、底座、現(xiàn)場管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場安裝時, 要嚴格把關(guān), 消除振動源。
　　(4) 現(xiàn)場生產(chǎn)、操作、維修、調(diào)節(jié)時, 嚴格把關(guān), 消除振動源。
　　2.7　嚴格執(zhí)行設(shè)計標準
* j- h! \1 f$ g# n" G　　泵產(chǎn)品的設(shè)計和機械密封產(chǎn)品的設(shè)計要執(zhí)行相關(guān)的國內(nèi)外標準, 在產(chǎn)品的設(shè)計過程中, 設(shè)計員應(yīng)認真執(zhí)行標準, 深刻理解標準每一條內(nèi)容的具體意義, 將標準內(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)計員還沒有理解標準的實際含義, 沒有嚴格地去執(zhí)行新標準, 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)水平和進入國際市場是非常不利的。提高標準化認識, 是目前機械行業(yè)設(shè)計員迫切需要解決的問題。
　　3　結(jié)束語
　　在設(shè)計泵用機械密封時, 不僅要考慮機械密封本身的影響因素, 而且要考慮機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:
- ]( |8 ?2 k( p8 f" g　　(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)備對機械密封的使用效果的影響, 為機械密封創(chuàng)造一個良好的外部條件。
　　(2) 增加對機械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認識, 盡可能配備完善的機械密封輔助系統(tǒng), 以提高密封效果。
- n& I& G. l( [* I1 P5 x# Z　　(3) 對重要泵產(chǎn)品的機械密封, 要增加保護措施, 提高密封質(zhì)量, 減少密封質(zhì)量事故。
　　(4) 分析機械密封的質(zhì)量事故的原因時, 要充分考慮到泵的其它零部件對機械密封運行的影響, 采取措施不斷提高機械密封的效果。。