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離心泵機(jī)械密封泄漏原因分析及預(yù)防

發(fā)布時間:2025-01-18

離心泵是目前國內(nèi)外化工企業(yè)最常用的設(shè)備之一,它兼有流量大、連續(xù)性強(qiáng)、揚(yáng)程和工作效率高等優(yōu)點(diǎn),離心泵為企業(yè)立下了汗馬功勞。據(jù)我國石油化工行業(yè)統(tǒng)計(jì),80%以上的離心泵采用的密封方式為機(jī)械密封。由于工況條件的不同,離心泵在輸送物料過程中,經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)械密封處物料的泄漏,給環(huán)境造成污染,并造成能源的浪費(fèi)。目前,如何控制機(jī)械密封的泄漏,成了本企業(yè)急需解決的重大難題。

一、離心泵工作原理及機(jī)械密封裝置的作用

離心泵通過電機(jī)、聯(lián)軸器,使其葉輪高速旋轉(zhuǎn),在葉片之間的液體受到葉片的推動,在離心力的作用下,不斷地從中心被甩向四周,當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向邊緣時,中心處形成了低壓區(qū),由于進(jìn)泵前的液體壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng),在壓強(qiáng)差的作用下,液體便經(jīng)吸入管連續(xù)地吸入泵內(nèi),以補(bǔ)充被排出液體的位置,只要葉輪不停地旋轉(zhuǎn),液體便不斷地吸入和排出。

泵軸穿過泵殼時,動靜之間有間隙存在時,泵內(nèi)的液體就會從間隙漏至泵外,我廠離心泵的主要工作介質(zhì)為含有高濃度苛堿的礦漿,如果泄漏則會污染環(huán)境,若吸入端是真空,則外界空氣會漏入泵內(nèi),嚴(yán)重影響泵的工作,為了減少泄漏,一般在動靜間隙處裝有軸端密封裝置。軸封裝置是離心泵的重要部件,它直接關(guān)系到離心泵能否正常工作,F(xiàn)在軸封裝置一般采用機(jī)械密封。

二、機(jī)械密封原理

機(jī)械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而達(dá)到密封的軸向端面密封裝置。

機(jī)械密封通常由靜環(huán)、動環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副,動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上,并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅3忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力,可使泵在不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,也保持端面貼合,保證密封介質(zhì)不外漏,并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封圈起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用,同時對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中不是一個孤立的部件,它是與泵的其它零部件一起組合起來運(yùn)行的。

三、機(jī)械密封泄漏的原因分析

新安裝(或更換)的機(jī)械密封投入運(yùn)轉(zhuǎn)時泄漏量應(yīng)在允許范圍內(nèi)。如果密封本身的結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量、安裝和使用等方面都無問題,其壽命要超過 8000h。實(shí)際工作中,不少密封的使用壽命遠(yuǎn)沒有達(dá)到該值前就失效了,這是由于工藝條件、設(shè)備運(yùn)行狀況和操作存在一定的問題造成的。我廠離心泵主要的運(yùn)輸介質(zhì)是:溫度為95°左右的礦漿; 240g/L的苛堿;固體顆粒≤3mm。根據(jù)近幾年來機(jī)械密封運(yùn)行工況和失效后的拆檢情況來看,其常見原因如下:

1、密封環(huán)熱裂紋

機(jī)械密封拆開時可發(fā)現(xiàn),硬環(huán)表面有過熱回火色,石墨環(huán)表面有環(huán)狀溝紋、橡膠圈老化等。

主要原因是:①由于介質(zhì)溫度過高泵體內(nèi)形成汽蝕,汽蝕發(fā)生后,水力沖擊帶動密封做迅速的軸向振蕩,使動靜環(huán)及輔助密封圈等零件嚴(yán)重的磨損,使機(jī)械密封裝置損壞。②潤滑不良,密封環(huán)端面沒有形成液體潤滑膜或密封環(huán)端面間液膜汽化,形成干摩擦;③冷卻系統(tǒng)散熱不良;

2、離心泵的振動

由于制造和安裝精度等原因,所有的離心泵都存在著振動。振動的原因主要為轉(zhuǎn)子不平衡、機(jī)泵不同心、滾動軸承故障等。從軸承箱表面測到的最大振幅不能大于0.06mm,超過該值就要停泵處理。振動可分解為三個方向:垂直、水平和軸向,其中以軸向振動對密封的危害最大。當(dāng)泵振動加劇時,動靜環(huán)之間發(fā)生分離。瞬間的分離在液膜壓力作用下致使密封面開啟,出現(xiàn)大量泄漏,如果這時介質(zhì)中固體顆粒含量超過5%時,由于振動引起端面分離,顆粒嵌入較軟的石墨環(huán)端面,造成硬質(zhì)環(huán)密封面的過度磨損。拆卸檢查時可發(fā)現(xiàn),在硬密封面上有清晰的摩擦痕跡,進(jìn)入固體顆粒時有劃痕。

3、彈性元件失彈

主要特征是拆卸檢查彈性元件時,彈性元件彈力不足,有變形、自由高度明顯減小。

主要原因是:①大部分用來制作彈簧和波紋管的材料在高溫下長期工作均會出現(xiàn)彈力下降的缺陷,從而使密封端面的閉合力不足而導(dǎo)致密封端面泄漏嚴(yán)重。金屬波紋管的高溫失彈即是該類機(jī)械密封的一種普遍而典型的失效形式;②彈簧在高溫下長期工作發(fā)生蠕變、疲勞失效等;③彈簧在高溫下長期工作腐蝕失效。

來源:設(shè)備管理網(wǎng)

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