离心泵机械密封泄漏的原因及对策.doc

《离心泵机械密封泄漏的原因及对策.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心泵机械密封泄漏的原因及对策.doc（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、离心泵机械密封泄漏的原因及对策【字体：小 大】作者：佚名资讯来源：本站原创发布时间：2008-9-2 15:45:35 离心泵的工作原理 离心泵的种类很多,但工作原理相同,构造大同小异。其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳。叶轮是离心泵直接对液体做功的部件,其上有若干后弯叶片,一般为48片。离心泵工作时,叶轮由电机驱动作高速旋转运动(10003000r/min),迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用,使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程中获得能量,并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳内,由于流道的逐渐扩大而减速,又将部分动能转化为静压能,达到较高的压强

2、,最后沿切向流入压出管道。 在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时,在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通,另一端则浸没在输送的液体内,在液面压力(常为大气压)与泵内压力(负压)的压差作用下,液体经吸入管路进入泵内,只要叶轮的转动不停,离心泵便不断地吸入和排出液体。由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体,故名离心泵。 机械密封的原理及要求 机械密封是离心泵的主要部件,是靠一对相对运动的环的端面相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端

3、面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与不断加强的基础研究和高技术开发研究,都为知识经济的成长奠定了基础。 机械密封泄漏的外部原因及对策 泵轴的轴向窜量大 机械密封的密封面要有一定的比压,这样才能起到密封作用,这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量,给密封端面一个推力,旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压,机械密封要求泵轴不能有太大的窜量,一般要保证在0.5mm以内。但在实际设计当中,由于设计的不合理,往往

4、泵轴产生很大的窜量,对机械密封的使用是非常不利的。这种现象往往出现在多级离心泵中,尤其是在泵启动过程中,窜量比较大。另外泵经过长时间运行后,平衡盘与平衡环摩擦磨损,间隙随之增大,机械密封轴向窜量不断增加。由于轴向力的作用,吸入侧的密封面的压紧力增加,密封面磨损加剧,直至密封面损坏,失去密封作用。吐出侧的机械密封,随着平衡盘的磨损,转子部件的轴向窜量大于密封要求的轴向窜量,密封面的压紧力减小,达不到密封要求,最终使泵两侧的机械密封全部失去密封作用导致泄漏。 要消除泵轴窜量大应该合理地设计轴向力的平衡装置,消除轴向窜量。为了满足这一要求,对于多级离心泵,比较理想的设计方案有两个:一个是平衡盘加轴向

5、止推轴承,由平衡盘平衡轴向力,由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位;另一个是平衡鼓加轴向止推轴承,由平衡鼓平衡掉大部分轴向力,剩余的轴向力由止推轴承承担,同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓,使之能够真正平衡掉大部分轴向力。对于其它单级泵、中开泵等产品,在设计时应采取一些措施,以保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内。 轴向力偏大 机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的,若存在轴向力,对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因,造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力,运转时密封压盖温度将偏高,对于聚丙

6、烯类的介质,在高温下会被熔融,因此泵启动后很快就失去密封效果,泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。 要解决轴向力偏大的问题需要合理地设计轴向力平衡机构,使之能够真正充分地平衡掉轴向力,给机械密封创造一个良好的条件。对于一些电厂、石油、化工等领域应用的重要产品,在产品出厂之前,必须做到台台试验检测,以便发现问题和解决问题。有些重要的泵可以在转子上设计一个轴向测力环,对轴向力的大小进行随时监测,发现问题及时解决。 泵轴的挠度偏大 机械密封又称端面密封,是一种旋转轴向的接触式动密封,它是在流体介质和弹性元件的作用下,两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合、相对旋转,从而达到密封效果,因此要求两个密封面

7、之间要受力均匀。但由于泵产品设计的不合理,泵轴运转时,在机械密封安装处产生的挠度较大,使密封面之间的受力不均匀,导致密封效果不好发生泄漏。 要解决泵轴的挠度偏大需要采取以下措施: 1)减少两端轴承之间的距离。泵叶轮的级数不要太多,在泵总扬程要求较高的情况下,尽量提高每级叶轮的扬程,减少级数。 2)增加泵轴的直径。在设计泵轴直径的时候,不要简单地仅考虑传递功率的大小,而要考虑机械密封、轴挠度、起动方法和有关惯性负荷、径向力等因素(很多设计员没有充分认识到这一点)。 3)提高泵轴材料的等级。 4)泵轴设计完成后,对泵轴的挠度要进行校核检验计算。 没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理机械密封的辅

8、助冲洗系统是非常重要的,它可以有效地保护密封面,起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。若没有合理地配置辅助冲洗系统,则达不到密封效果;如果设计人员设计了辅助系统,但由于冲洗液中有杂质,冲洗液的流量、压力不够,冲洗口位置设计不合理等原因,也同样达不到密封效果并发生泄漏。 在条件允许的情况下,尽量设计辅助冲洗系统。 冲洗压力一般要求高于密封腔压力0107-011MPa,如果输送介质属于易汽化的,则应高于汽化压力01175-012MPa。密封腔压力要根据每种泵的结构型式、系统压力等因素来计算。轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时,也可由密封腔引液体至低压区,使轴封液体流动以带走摩擦热。 根

9、据每种泵的操作条件,合理地配置管路和附件,如冷却器、孔板、过滤器、阀门、流量指示器、压力表、温度等。实际上密封的可靠性和寿命,在很大程度上取决于密封辅助系统的配置。二、机械密封的故障表现 (1) 密封端面的故障:磨损、热裂、变形、破损(尤其是非金属密封端面) 。 (2) 弹簧的故障:松弛、断裂和腐蚀。 (3) 辅助密封圈的故障:装配性的故障有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲;非装配性的故障有变形、硬化、破裂和变质。 机械密封的故障在运行中集中表现为振动、发热、磨损,最终以介质向外泄漏的形式出现。 三、机械密封泄漏的原因分析 泵用机械密封在安装后都要经过静态和动态的试验,以确认机械密封安装正确,当发

10、现有泄漏时,便于及时进行维修。另外,在正常运转时也可能突然出现泄漏,此时可以根据情况进行综合分析,确认导致机械密封泄漏的真正原因,便于解决。下面就静压试验时泄漏、运转时泄漏两种情况分别进行说明。1、静压试验时泄漏a、密封端面安装时碰伤、变形、损坏;b、密封端面间安装时夹入颗粒状杂质;c、密封端面由于定位螺钉松动或没有拧紧,压盖(静止型的静环组件为压板)没有压紧;d、机器设备精度不够,使密封端面没有贴合;e、动静环密封面未被压紧或压缩量不够或损坏;f、动静环“V”形密封圈方向装反;g、轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。2、运转时泄漏a、弹簧压缩量(机械密封压缩量)太小。b、

11、弹簧压缩量太大,石墨动环龟裂。c、动、静环密封端面与轴中心线垂直度偏差过大,动、静环密封面相对平行度差过大。d、密封圈的材料不对,耐磨、耐腐、耐温,抗老化性能太差,以致过早发生变形、硬化、破裂、融解等。e、“O”形密封圈的压缩量不对,太大,容易装坏,太小,密封效果不好。f、弹簧端面偏斜。g、多弹簧型机械密封,各弹簧之间的自由高度差太大。h、传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起的泄漏。i、转子振动引起的泄漏。j、介质里有悬浮性微粒或结晶长时间积聚结果,堵塞在动环与轴之间、弹簧之间。弹簧与弹簧座之间,使补偿密封环不能浮动,失去补偿缓冲作用。k、介质里的悬浮微粒或结晶堵在密封端面间,使密封端面迅速磨损。 四、机械密封泄漏的处理 解体检查造成泄漏的具体原因，针对原因采取以下处理措施： 1、加强装配时的检查、清洗;严格按技术要求进行装配。 2、更换有缺陷的密封配件。 3、改善介质过滤。