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分析高溫熱水泵用機械密封的選型及故障

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詳細介紹
    機械密封靠一對或數對垂直於軸作相對滑動的端麵在流體壓力和補償機構的彈力(或磁力)作用下保持貼合並配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。由靜止環(靜環)、旋轉環(動環)、彈性元件、彈簧座、緊定螺釘、旋轉環輔助密封圈和靜止環輔助密封圈等元件組成,防轉銷固定在壓蓋上以防止靜止環轉動。旋轉環和靜止環往往還可根據它們是否具有軸向補償能力而稱為補償環或非補償還。
    機械密封的工作溫度超過80℃時就作為高溫機械密封(有的密封公司以工作溫度>90℃為界限),高溫熱水泵用機械密封動、靜環座均用欽金屬製造其膨脹係數小,與碳化鎢相近,易於固裝動、靜環,輔助密封采用聚四氟乙烯V形密封圈保證工作溫度下動靜環的追隨性,采用自衝洗由出口液體冷卻器,冷卻高壓液體送至軸封箱衝洗,結構簡單,因采用衝洗液冷卻器,可保證輔助密封處於聚四氟乙烯允許工作範圍內.解決了高溫輔助密封的問題。目前,國內外高溫熱水泵用機械密封普遍采用接觸式波紋管單端麵機械密封,國產波紋管機械密封的使用壽命平均一年左右,進口波紋管機械密封可達兩年以上,但基木上必須采用各種衝洗和冷卻等措施以降低摩擦溫升,防止結焦、熱裂、波紋管失彈、波紋管斷裂、泵抽空、密封件老化等而導致密封失效。為此,必然消耗大量的衝洗油和冷卻水,造成運行費用高(初步估計,一台熱油泵年衝洗冷卻所需運行費用超過10萬元),能耗量大,而且密封可靠性差,安全性低,維修成本高。
    高溫熱水泵用機械密封選型主要結合了以下幾個方麵:
     1.金屬波紋管旋轉結構:旋轉波紋管密封在旋轉離心力作用下可以自身清洗波紋管,減少波紋管外圍沉積和內側結焦,並能防止因急冷造成的波紋管變形。
     2.密封結構形式采用開槽斜麵擠緊軸套:這種定位傳動可靠,安裝拆卸方便且不傷軸,並配置有限位板,便於泵外調整密封的壓縮量。波紋管內徑一側設一 45°斜角,以分散應力,延長波紋管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代合成橡膠,可以承受高達425℃的高溫。
     3.摩擦副材料的選取,對摩擦副材料的選取,采用“硬對硬”結構,起先選用SiC-WC為動靜環材料,但是運轉一段時間後發現動環出現啃邊現象。
    對於高溫熱水泵用機械密封的故障分析:
     1.動環密封麵磨損嚴重,可能是端麵比壓Pc過大,以致PcV值超過允許【PcV】值,在機械密封結構恒定和密封介質壓力不變的情況下,隻有彈簧比壓Psp決定端麵比壓Pc,因此,密封端麵比壓大可能是造成密封麵磨損的原因之一。
     2.冷卻水室淤積嚴重,冷卻水量不足甚至無法冷卻,密封麵間液膜出現汽化,造成密封麵磨損加劇、輔助密封圈老化等問題。水垢的形成是生水經加熱後溫度升高,水中可溶的Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2在加熱至80度左右時開始析出,Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2沉澱內壁形成水垢。
     3.密封腔溫度過高,動環密封圈熱軟化與軸套在一起,造成動環無法沿軸向自由浮動,以補償動環的磨損或位移,這是軸封大量泄漏以致噴濺的主要原因。
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