離心循環(huán)泵機(jī)械密封失效問題集中
發(fā)布時(shí)間：2021-08-02 09:21:43 發(fā)布人：離心泵
一. 離心循環(huán)泵用機(jī)械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點(diǎn)主要有五處：
（l）軸套與軸間的密封；
（2）動(dòng)環(huán)與軸套間的密封；
（3）動(dòng)、靜環(huán)間密封；
（4）對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；
（5）密封端蓋與泵體間的密封。
二. 泄漏原因分析及判斷
1. 因安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機(jī)械密封泄漏
（1）由于安裝不良，造成機(jī)械密封泄漏。主要表現(xiàn)在以下幾方面：
① 動(dòng)、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時(shí)碰傷、損壞。
② 動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。
③ 動(dòng)、靜環(huán)表面有異物。
④ 動(dòng)、靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時(shí)反邊。
⑤ 軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠。
⑥ 彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一。
⑦ 密封腔端面與軸垂直度不夠。
⑧ 軸套上密封圈活動(dòng)處有腐蝕點(diǎn)。
（2）設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中，機(jī)械密封發(fā)生泄漏的原因主要有：
① 泵葉輪軸向竄動(dòng)量超過標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動(dòng)及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化等均會(huì)導(dǎo)致密封周期性泄漏。
② 摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏。
③ 密封圈材料選擇不當(dāng)，溶脹失彈。
④ 大彈簧轉(zhuǎn)向不對。
⑤ 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)太大。
⑥ 動(dòng)、靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補(bǔ)償密封面的磨損。
⑦ 密封環(huán)發(fā)生龜裂等。
（3）泵在停一段時(shí)間后再啟動(dòng)時(shí)發(fā)生泄漏，這主要是因?yàn)槟Σ粮备浇橘|(zhì)的凝固、結(jié)晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。
（4）泵軸擾度太大。
2．安裝靜試時(shí)泄漏
機(jī)械密封安裝調(diào)試好后，一般要進(jìn)行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時(shí)，則表明動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動(dòng)盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動(dòng)環(huán)密封圈有問題；如盤車時(shí)泄漏量有明顯變化則可斷定是動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動(dòng)環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時(shí)存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細(xì)致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。
3．試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏
泵用機(jī)械密封經(jīng)過靜試后，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會(huì)抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動(dòng)、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：
（1）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離；
（2）對安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；
（3）動(dòng)環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量；
（4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；
（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)人摩擦副，探傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面；
（6）設(shè)計(jì)選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時(shí)可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。
4. 由于密封端面的磨損而造成的密封失效
（1）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大、端面比壓（包括彈簧比壓）過大等,都會(huì)縮短機(jī)械密封的使用壽命。對常用的材料，按耐磨性排列的次序?yàn)椋禾蓟?mdash;碳石墨、硬質(zhì)合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、噴涂陶瓷—碳石墨、氮化硅陶瓷—碳石墨、高速鋼—碳石墨、堆焊硬質(zhì)合金—碳石墨。（2）對于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進(jìn)入固體顆粒是導(dǎo)致使密封失效的主要原因。固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機(jī)械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進(jìn)入的主要原因。（3）機(jī)械密封的平衡程度β也影響著密封的磨損。一般情況下，平衡程度β=75%左右適宜。β<75%，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開的可能性增大。對于高負(fù)荷（高PV值）的機(jī)械密封，由于端面摩擦熱較大，β一般取65%～70%為宜，對低沸點(diǎn)的烴類介質(zhì)等，由于溫度對介質(zhì)氣化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80%～85%為好。
5. 由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效 （1）因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時(shí)啟動(dòng)泵而發(fā)生干摩擦。（2）介質(zhì)的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑。（3）如介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢或阻塞時(shí)，由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。
6. 由于腐蝕而引起的機(jī)械密封失效
（1）密封面點(diǎn)蝕，甚至穿透。（2）由于碳化鎢環(huán)與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產(chǎn)生晶間腐蝕。（3）焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)生破裂。
7. 由于高溫效應(yīng)而產(chǎn)生的機(jī)械密封失效 （1）熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回?zé)捰捅谩⒊p壓塔底泵等常見的失效現(xiàn)象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質(zhì)進(jìn)入密封面、抽空等情況下，都會(huì)導(dǎo)致環(huán)面出現(xiàn)徑向裂紋。（2）石墨炭化是使用碳—石墨環(huán)時(shí)密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環(huán)一旦超過許用溫度（一般在-105～250℃）時(shí)，其表面會(huì)析出樹脂，摩擦面附近樹脂會(huì)發(fā)生炭化，當(dāng)有粘結(jié)劑時(shí)，會(huì)發(fā)泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效。（3）輔助密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后，將會(huì)迅速老化、龜裂、變硬失彈?，F(xiàn)在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時(shí)容易損壞。
三. 高溫重質(zhì)油泵用機(jī)械密封的選用
對石化行業(yè)來說，高溫重質(zhì)油泵用機(jī)械密封的選用一直是一大難題，例如催化裂化油漿泵、回?zé)捰捅?、常壓塔底泵、初餾塔底泵、減壓塔底泵、延遲焦化的輻射進(jìn)料泵等。
1. 液態(tài)烴泵用機(jī)械密封的選用
液態(tài)烴介質(zhì)是一種低溫液化氣體，具有低沸點(diǎn)、低粘度、高蒸汽壓等特性。在這種工況下應(yīng)用的機(jī)械密封，會(huì)使密封材料出現(xiàn)冷脆性，大氣中的水汽會(huì)在密封裝置的大氣側(cè)面上凍結(jié)，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是當(dāng)介質(zhì)稍有泄漏，漏出的液態(tài)烴在大氣側(cè)立即汽化，帶走大量熱，機(jī)械密封環(huán)境溫度急劇下降，使用一般的密封材料，如橡膠或聚四氟乙烯普遍變脆，導(dǎo)致密封失效，泄漏增大而不可收拾。有些企業(yè)采用雙端面機(jī)械密封，在介質(zhì)和大氣端設(shè)一隔離室，其間通以封油以緩和低溫的影響。但這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需配封液系統(tǒng)。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，使用波紋管機(jī)械密封比較好，主要表現(xiàn)在用金屬波紋管和柔性石墨代替輔助密封圈，解決了密封圈材料發(fā)生冷脆而失彈及緩沖作用的問題，如DBM型、YH-604/606/609型等。
金屬波紋管材料選用耐低溫、塑性及韌性好的哈-C，AM350，Carpenter20等；
摩擦副材料在兩種特殊情況下選用：
（1）對連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，介質(zhì)內(nèi)若含較多的固體顆粒，此時(shí)選用“硬對硬”結(jié)構(gòu)（在實(shí)際中選了YG6—YG6）較好，一般連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命8000h以上；
（2）對間歇性的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，摩擦副選用碳化鎢或碳化硅對特種石墨。
（3）由于在低溫條件下，摩擦副端面的汽化對機(jī)械密封性能影響很大，除選取較合適的材料外，合理選用端面比壓（主要是波紋管的壓縮量，一般比通常使用中所給的壓縮量大15%～30%為宜），在機(jī)械密封元件靠近大氣側(cè)通入25℃左右的冷卻水，以改善摩擦副潤滑環(huán)境。
2. 高溫重質(zhì)油泵的介質(zhì)具有以下共同的特點(diǎn)：
（1）溫度高：一般在340～400℃；
（2）介質(zhì)粘度大：在溫度下一般運(yùn)動(dòng)粘度為（12～180）×10-6m/s；
（3）介質(zhì)有顆粒：如催化劑、焦炭、含有砂粒等其他雜質(zhì)。
對于高溫重油介質(zhì)泵用機(jī)械密封?，F(xiàn)在各個(gè)企業(yè)都采用焊接金屬波紋管機(jī)械密封?，F(xiàn)在使用情況較好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。
波紋管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏B、C等不銹鋼；耐腐蝕高溫合金等，有的波片采用雙層結(jié)構(gòu)，使其承壓力從2MPa上升到5MPa，這些都有效解決了波紋管的失彈問題。
針對波紋管內(nèi)側(cè)結(jié)焦和結(jié)炭以及含固體顆粒等情況，解決的辦法有關(guān)資料已做了相關(guān)說明，比如采用蒸汽吹掃、摩擦副采用“硬對硬”、采用外沖洗等等，這些在一定程度上起到了較好的作用，這里不再過多闡述。但是以前提出的各種方法再實(shí)際應(yīng)用中由于種種因素的影響效果不夠理想。為了更好的提高機(jī)械密封的使用壽命，節(jié)資降耗，針對各種情況，建議應(yīng)把以下措施綜合起來采用：
（1）將金屬波紋管設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)的波紋管機(jī)械密封有自清洗的離心作用，這可以減少波紋管外圍沉積和內(nèi)側(cè)結(jié)焦。
（2）對摩擦副組對材料，建議使用“硬對硬”結(jié)構(gòu)，一般采用碳化鎢對碳化鎢（其中選YG6-YG6）和碳化鎢對碳化硅。選用“硬對硬”結(jié)構(gòu)，必須注意以下幾個(gè)問題：
① 冷卻系統(tǒng)要保障，禁止冷卻水中斷，以防端面升高，潤滑膜閃蒸而降低密封端面的潤滑，加劇磨損；
② 機(jī)械密封在安裝過程中，要給密封端面澆一些潤滑油（機(jī)油或黃油均可）。以防止起泵時(shí)，密封端面由于缺乏潤滑而造成的干摩擦；
③ 采用清潔的外沖洗是解決溶劑顆粒堆積的比較有效的方法之一，但這種方法浪費(fèi)較大，而且各種泵的介質(zhì)、溫度、壓力（一般要求沖洗液壓力比介質(zhì)側(cè)壓力高0.07～0.12MPa）又各不相同，外沖洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就更繁雜，加之外沖洗設(shè)施的投入以及維護(hù)費(fèi)用的消耗，有時(shí)會(huì)造成弊大于利，尤其是一些中小型企業(yè)。因此許多企業(yè)的封油系統(tǒng)棄之不用，或者就沒有設(shè)這套系統(tǒng)，針對這些情況，建議使用配用隔離介質(zhì)的多密封結(jié)構(gòu)，如油漿泵、回?zé)捰捅玫?，使用雙端面機(jī)械密封，在兩組密封端面之間充滿隔離介質(zhì)（干凈的機(jī)油等）。
這種結(jié)構(gòu)可有效地延長機(jī)械密封的使用壽命，一般可達(dá)6000～8000h以上。另外，采用這種考慮以下兩點(diǎn)：
① 靠近葉輪的一組密封端面材料選用“硬對硬”結(jié)構(gòu)（如YG6-YG6）；而靠近機(jī)械密封壓蓋的一組密封端面既可選用浸銅或銻的碳—石墨對碳化鎢或碳化硅；
② 對高溫油泵選用的隔離介質(zhì)，要具有熱分解溫度、自燃點(diǎn)、閃點(diǎn)高（一般在260℃以上）、熱氧化穩(wěn)定性好、高溫蒸發(fā)損失小的特點(diǎn)。
皖金化工泵閥
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