機(jī)械密封外部影響條件

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1.1　泵軸的軸向竄量大
+ u% g" ^! v7 V+ [# |! A+ {　　機(jī)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(jī)械密封的彈簧要有一定的壓縮量, 給密封端面一個(gè)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(gè)比壓, 機(jī)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(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中, 由于設(shè)計(jì)的不合理, 往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量, 對(duì)機(jī)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(jí)離心泵中, 尤其是在泵啟動(dòng)過程中, 竄量比較大,。
　　圖2 為平衡盤方法平衡軸向力的工作原理。平衡盤工作時(shí)自動(dòng)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(gè)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(dòng)的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動(dòng), 運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會(huì)靜止在某一軸向平衡位置,。平衡盤始終處在左右竄動(dòng)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(jī)械密封的允許軸向竄量015 mm的要求, 但平衡盤在泵啟動(dòng),、停機(jī),、工況劇變時(shí)的軸向竄量可能大大超過機(jī)械密封允許的軸向竄量。
2 |) x5 l0 U, r# E! p; f# T　　泵經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后, 平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損, 間隙b隨著增大, 機(jī)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(jī)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,
$ e$ l* R2 e( V0 W達(dá)不到密封要求, 最終使泵兩側(cè)的機(jī)械密封全部失去密封作用,
　　1.2　軸向力偏大
" I+ N% o8 Z) q% q) R2 b　　機(jī)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(duì)機(jī)械密封的影響是嚴(yán)重的。有時(shí)由于泵的軸向力平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)械密封承受一個(gè)軸向力, 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)密封壓蓋溫度將偏高,對(duì)于聚丙烯類的介質(zhì), 在高溫下會(huì)被熔融, 因此泵啟動(dòng)后很快就失去密封效果, 泵靜止時(shí)則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象,。
4 x6 V1 @6 a' u- ^　　1.3　泵軸的撓度偏大
- a3 f- w  j2 J  g3 Y, m0 y　　機(jī)械密封又稱端面密封, 是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動(dòng)密封, 它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下, 兩個(gè)垂直于軸心線的密封端面緊密貼合,、相對(duì)旋轉(zhuǎn), 從而達(dá)到密封效果, 因此要求兩個(gè)密封之間要受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不合理, 泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 在機(jī)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,。
　　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
# Q: M2 {! t7 ~* i( Y* H　　機(jī)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(hù)密封面, 起到冷卻,、潤(rùn)滑,、沖走雜物等作用。有時(shí)設(shè)計(jì)員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng), 達(dá)不到密封效果; 有時(shí)雖然設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)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(jì)不合理等原因, 也同樣達(dá)不到密封效果,。
/ \8 @' y' e' b1 T, l2 C8 G　　1.5　振動(dòng)偏大
　　機(jī)械密封振動(dòng)偏大, 最終導(dǎo)致失去密封效果。但機(jī)械密封振動(dòng)偏大的原因往往不是機(jī)械密封本身的原因, 泵的其它零部件是產(chǎn)生振動(dòng)的根源, 如泵軸設(shè)計(jì)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
# R% G1 w7 z" M* o! Y　　由于裝置系統(tǒng)操作不合理以及泵進(jìn)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(huì)有氣泡, 它一方面會(huì)沖擊機(jī)械密封面的外表面, 使其表面出現(xiàn)破損; 另一方面會(huì)使動(dòng)靜環(huán)的吻合面的流動(dòng)膜中也含有氣泡, 不能形成穩(wěn)定的流動(dòng)膜, 造成動(dòng)靜環(huán)的吻合面的干摩擦, 使機(jī)械密封裝置損壞。
8 l% @- C. Z! K1 C& I8 z　　1.7　機(jī)械加工精度不夠
　　機(jī)械加工精度不夠, 原因有很多, 有的是機(jī)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(shí)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(duì)機(jī)械密封的密封效果是非常不利的,。
. n8 j+ B+ h3 }　　2  應(yīng)采取的措施
　　2.1　消除泵軸竄量大的措施
4 B" W( ]/ z5 U+ Y9 [$ I7 ^　　合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置, 消除軸向竄量,。為了滿足這一要求, 對(duì)于多級(jí)離心泵, 比較理想的設(shè)計(jì)方案有兩個(gè): 一個(gè)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(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位; 另一個(gè)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(dān), 同時(shí)軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計(jì)平衡鼓, 使之能夠真正平衡掉大部分軸向力,。對(duì)于其它單級(jí)泵,、中開泵等產(chǎn)品, 在設(shè)計(jì)時(shí)采取一些措施保證泵軸的竄量在機(jī)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(jì)軸向力平衡機(jī)構(gòu), 使之能夠真正充分地平衡掉軸向力, 給機(jī)械密封創(chuàng)造一個(gè)良好的條件,。對(duì)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(tái)臺(tái)試驗(yàn)檢測(cè)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(jì)一個(gè)軸向測(cè)力環(huán), 對(duì)軸向力的大小進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測(cè), 發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決,。
+ y, H5 s" y/ L" O. t　　2.3　消除泵軸撓度偏大的措施
　　這種現(xiàn)象大多存在臥式多級(jí)離心泵中, 在設(shè)計(jì)時(shí)采取以下措施:
% E) D% V8 M' E+ Z. M" B　　(1) 減少兩端軸承之間的距離。
葉輪的級(jí)數(shù)不要太多, 在泵總揚(yáng)程要求較高的情況下, 盡量提高每級(jí)葉輪的揚(yáng)程, 減少級(jí)數(shù),。
6 E6 n% ~2 E8 D8 G  O5 k　　(2) 增加泵軸的直徑,。在設(shè)計(jì)泵軸直徑的時(shí)候,不要簡(jiǎn)單地僅考慮傳遞功率的大小, 而要考慮機(jī)械密封、軸撓度,、起動(dòng)方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素,。很多設(shè)計(jì)員沒有充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),。
　　(3) 提高泵軸材料的等級(jí)。
　　(4) 泵軸設(shè)計(jì)完成后, 對(duì)泵軸的撓度要進(jìn)行校核檢驗(yàn)計(jì)算,。
# j5 {+ e* x) p3 T; M- U( O  P　　2.4　增加輔助沖洗系統(tǒng)
7 }  f6 W4 ?/ k5 B9 b7 k　　在條件允許的情況下, 盡量設(shè)計(jì)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(jì)算,。軸封腔壓力很高時(shí)或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時(shí), 也可由密封腔引液體至低壓區(qū), 使軸封液體流動(dòng)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(shí)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。
$ X# ~( V. |: |: V' o# r( S　　2.5　消除泵進(jìn)口汽蝕的措施
　　(1) 提高泵的汽蝕性能水平, 滿足現(xiàn)場(chǎng)裝置的汽蝕性能的要求,。
　　(2) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置的要求要與泵汽蝕性能水平匹配,。
* E8 x% F/ z5 z3 S　　(3) 現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)的措施
　　(1) 泵產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中, 要充分分析振動(dòng)的來源, 以消除振動(dòng)源,。
　　(2) 泵產(chǎn)品的制造裝配過程中, 嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程去執(zhí)行, 消除振動(dòng)源,。
　　(3) 泵、電機(jī),、底座,、現(xiàn)場(chǎng)管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí), 要嚴(yán)格把關(guān), 消除振動(dòng)源。
7 c$ w2 e+ f" v" }7 K" h7 z0 P$ j　　(4) 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn),、操作,、維修、調(diào)節(jié)時(shí), 嚴(yán)格把關(guān), 消除振動(dòng)源,。
　　2.7　嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
- t4 `! Z  U5 D# }+ A　　泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和機(jī)械密封產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要執(zhí)行相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn), 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中, 設(shè)計(jì)員應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn), 深刻理解標(biāo)準(zhǔn)每一條內(nèi)容的具體意義, 將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的要求執(zhí)行到產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,。

到目前為止, 有很多設(shè)計(jì)員還沒有理解標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際含義, 沒有嚴(yán)格地去執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn), 而是盲目地照搬照套老圖紙和老設(shè)計(jì)員的經(jīng)驗(yàn)。這種作法對(duì)提高我國產(chǎn)品技術(shù)水平和進(jìn)入國際市場(chǎng)是非常不利的,。提高標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)識(shí), 是目前機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)員迫切需要解決的問題,。
　　3　結(jié)束語
2 k: U4 o5 j; i6 k  s! F　　在設(shè)計(jì)泵用機(jī)械密封時(shí), 不僅要考慮機(jī)械密封本身的影響因素, 而且要考慮機(jī)械密封外部的各種影響因素。在實(shí)際工作中要注意以下幾個(gè)問題:
" L# t: M$ G) A! ~+ M' t6 Z　　(1) 在泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現(xiàn)場(chǎng)其它設(shè)備對(duì)機(jī)械密封的使用效果的影響, 為機(jī)械密封創(chuàng)造一個(gè)良好的外部條件,。
+ J4 W& ?7 H) k5 x' Z0 V　　(2) 增加對(duì)機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認(rèn)識(shí), 盡可能配備完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng), 以提高密封效果,。
# n+ d7 w( p8 y　　(3) 對(duì)重要泵產(chǎn)品的機(jī)械密封, 要增加保護(hù)措施, 提高密封質(zhì)量, 減少密封質(zhì)量事故。
　　(4) 分析機(jī)械密封的質(zhì)量事故的原因時(shí), 要充分考慮到泵的其它零部件對(duì)機(jī)械密封運(yùn)行的影響, 采取措施不斷提高機(jī)械密封的效果,。,。