1.1 泵軸的軸向竄量大
6 i' R( s# c3 B9 o) Q 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,。
, c. X* @0 W) Z X" I 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,。5 o4 m7 F- K9 f/ ?! B
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,
# x+ @+ q O" ^; ^( h1 J" t0 I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,
7 h0 c; w2 i6 } 1.2 軸向力偏大
$ c# @! a/ W7 l* I0 A 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,。" [6 ~3 y% H( h0 w, E" A
1.3 泵軸的撓度偏大
2 c s9 b8 I# U# R 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, 導致密封效果不好,。! I% d* |0 b! P8 ]/ h0 E! N( w# K
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
' D7 x. w' T2 J. V- t# V 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。) @0 R) g/ Q' q4 q, \+ u: N% f
1.5 振動偏大
7 }+ M+ { N% v, ~+ P7 R 機械密封振動偏大, 最終導致失去密封效果,。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
9 T: j0 J/ E3 x4 Y9 I1 s" b& L W+ i% J 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,。
$ ^$ Y+ r6 g- r2 i) O 1.7 機械加工精度不夠
; F& k; w2 f* R+ u) l 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,。
8 J( @) [0 J7 Y 2 應采取的措施
0 A! J$ R! g5 ` 2.1 消除泵軸竄量大的措施, ^$ g6 r$ N% i3 j( f5 Y8 h
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),。. S7 _$ _% U$ m$ a$ @% @/ C- O
2.2 消除軸向力偏大的措施6 X0 u4 H9 Y9 y3 V3 b% ]4 }
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,。
$ f5 W& p5 C" l! `) ]' l 2.3 消除泵軸撓度偏大的措施
& T$ m, ^8 b3 x1 Z 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:
9 G {, M8 @+ q7 c% c (1) 減少兩端軸承之間的距離,。4 C; P9 E/ x W7 O% C$ F7 n
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)。7 e$ S( G. w3 _. |' m; F3 F# R
(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,。) ]( P. a) o4 x( G5 \. e V
(3) 提高泵軸材料的等級。8 o7 u6 Z" R( C7 s3 j: Z7 Z
(4) 泵軸設(shè)計完成后, 對泵軸的撓度要進行校核檢驗計算,。) q. f' u; u4 q) H% e6 P
2.4 增加輔助沖洗系統(tǒng)
% l3 X% O1 Y4 n( L, Q3 F J- a4 O' x 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,。5 l7 P8 @ B! `, c( ~
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,。
4 ]( _( n A2 [# [0 b: i9 \ 2.5 消除泵進口汽蝕的措施8 S2 d8 Z+ T% r8 x# M6 j# |
(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,。
. K0 f. C% I' n (2) 現(xiàn)場試驗裝置的要求要與泵汽蝕性能水平匹配。3 q" Q ~/ w* `8 x
(3) 現(xiàn)場安裝和工況調(diào)節(jié)要給泵創(chuàng)造有利的條件,。; ?1 f1 X" C4 P8 ?7 C
2.6 消除泵振動的措施' X* p1 z/ _3 n) L
(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,。: D$ n9 [, }" f1 ]# F7 T
(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。( r0 J( Z r C( T1 c/ M
(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,。
9 R( T, ]- ?! v0 w X# y5 Z (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,。! L1 h% b& k" H+ {" z ~1 e
2.7 嚴格執(zhí)行設(shè)計標準
5 J8 ?4 Z- T0 B% V e9 K, B 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,。8 v8 U7 N& I5 X
3 結(jié)束語
3 q; @8 k- p4 E* B" k 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:
6 Y+ }9 x8 X# ^+ \ (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,。$ ]' S1 s# p! h& i- T
(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,。
7 @7 z* M+ ?* 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。$ U# n9 \/ N3 j5 t+ m! Q0 \) v
(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,。,。