接上篇 现代密封技术应用 ——使用、维修方法与案例(十二)】
现代密封技术应用
——使用、维修方法与案例(十三)
3.2 机械密封的安装维护
3.2.1泵用机械密封的安装维护要点
1. 安装前设备的检查
为了使密封性能稳定,并获得理想的密封效果,安装机械密封的设备必须保持一定的精度。
1)轴径向圆跳动量允许值。当轴径≤50mm时为0.04mm;当轴径>50mm时为0.06mm;轴向窜动量允许值:≤0.1mm。
2)轴与密封腔内径的同轴度允许值。当轴径≤50mm时为0.2mm;当轴径>50mm时为0.25mm。
3)轴与密封腔端面的垂直允许值。当轴径≤50mm时为0.04mm;当轴径>50mm时为0.06mm。
4)轴承质量不好、安装位置不正确及加工不良,均会造成精度超标,必须进行校正或重新装配。
2. 安装前对机械密封的检查
1)机械密封端面应无气孔和裂纹,表面粗糙度值≤0.02mm,避免泄漏和早期磨损。
2)动环内径与轴径的间隙值控制在0.2~0.4mm之间,避免密封圈挤出或浮动性差。
3)静环与密封圈装配部位的配合尺寸精度为H9/h8,避免泄漏。
4)密封圈压缩余量应适当,橡胶O形圈的允许值为0.5~1mm。
5)弹簧的自由度应一致,弹簧两端面应保持平形,避免弹簧压力不平衡产生端面单边磨损。
3. 机械密封的安装要求
1)安装机械密封的工作长度由装配图确定,弹簧的压缩量取决于弹簧座在轴上的定位尺寸。首先固定轴与密封腔壳体的相对位置(以壳体垂直于轴的端面为基准),并作记号,谈后计算弹簧座的定位尺寸位置。若安装位置不当,弹簧比压过大或过小,易使机械密封早期磨损、烧伤或泄漏量增大。
2)在轴上安装机械密封的表面涂一层薄薄的润滑油,减少摩擦阻力。若不宜用油,可涂肥皂水。
3)非补偿环与压盖一起装在轴上,注意不要与轴相碰,以免密封环受损伤,然后将补偿环组件装入;弹簧座的紧固螺钉应分几次均匀拧紧。
4)在未固定压盖之前,应检查是否有异物粘附在摩擦副的接触端面上;用手推补偿环做轴向压缩,松开后补偿环能自动弹回,无卡滞现象,然后将压盖螺钉均匀的锁紧。
5)不要损伤密封圈及密封端面,注意弹簧座不要偏斜,保证静环密封端面与轴的同心度。
4.机械密封的运转
(1)密封的试运转和正常运转
首先将封液(封气)系统启动,冷却水系统启动,密封腔内充满介质;然后启动主密封进行试运转。如果一开始就会发现有轻微泄漏现象,但经过1~3h后逐步减少,这是密封端面的磨合的正常过程;如果泄漏始终不减少,则需停车检查;如果机械密封发热、冒烟,一般为弹簧比压过大,可适当降低弹簧的压力。
经试运转考验后,即可转入操作条件下的正常运转。升压、升温过程应缓慢进行,并密切注意有无异常现象发生。如果一切正常,则可正式投入生产运行。
(2)机械密封的停车
机械密封停车应先停主机,后停密封辅助系统及冷却系统。如果停车时间较长,应将主机内的介质排放干净。
5. 机械密封的维护
1)维护液膜的稳定性。输送油过程中,油的粘度大、润滑性好,可提高动、静环两端面的液膜形成的稳定性;但是纯水则降低了两端面的液膜形成的稳定性,易发生泄漏。在条件许可时,增加机械密封的润滑,提高防泄漏效果,延长机械密封使用寿命。
2)维持冷却系统的效能。机械密封依靠动、静端面形成液膜形成密封,因而切忌端面干磨,否则两端面间的液膜就会汽化。使摩擦产生的热量无法散失,造成动、静环破裂。因此机械密封在使用中应绝对保证冲洗液冷却的供应及畅通。如依靠输送介质降低机械密封的温度时,应保证输送介质的充足。
3)合理使用机械密封。机械密封经过一段时间使用后,静泄漏量增大。为减少静泄漏量,操作人员有时会违反机械密封使用规程,人为排空泵内液体,造成短时间动、静环干磨,因而大大降低机械密封的使用寿命。
4)适当更换机械密封。机械密封泄漏,很大程度上是由于泵体的内部的间隙、工况发生变化,而密封本身并没有损坏,因此在实际中需要分析,是机械密封损坏,还是泵的工况发生变化。例如,当泵平衡盘严重磨损时,会造成多级离心泵一端机械密封会急剧泄漏输送介质;密封完好时,只需要对密封件进行清洗,重新安装即可。当旧机械密封损坏时,新选用密封的材质、端面表面粗糙度不达标时,使用效果会比旧密封的差。
3.2.2 泵机械密封泄漏的处理
1. 泄漏原因及检修
1)静泄漏。当更换新机械密封后,要进行静压试验,如泄漏量少于10滴/min,则可认为在正常范围内;如泄漏量较大,且向四周喷射,则表面动、静环密封圈安装存在问题,需重新调配。
2)运转过程中的泄漏。排除静密封点泄漏外,运转过程中泄漏主要是由于动环、静环液膜收破坏所致。引起密封失效的原因主要有:①泵体内抽空造成泵体内无液体,使动、静环面无法形成完整的液膜;②安装过程中动环面压缩量过大,导致运转过程中,短时间内动环、静环两端面严重磨损、擦伤,无法形成密封液膜;③动环密封圈制造安装过紧,轴向力无法调整动环的轴向浮动量,动、静环之间液膜厚度不随泵的工况发生变化,造成液膜不稳定;④工作介质中有颗粒状物质,运转中进入动环、静环端面,损伤动、静环密封端面,无法形成稳定液膜;⑤颗粒状物质中进入环弹簧元件(或波纹管)时,造成动环无法调整轴向浮动量,使动、静环端面间隙过大,无法形成稳定液膜。
在现场中出现上述问题时,大多需要重新拆装机械密封,有时需要更换机械密封,有时仅需清洗机械密封。
3)正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏,少数是因为磨损已达到使用寿命,而大多数是由于工况变化较大引起的,例如抽空导致密封破坏;高温加剧泵体内油气体分离,导致密封失效。
2.实例
某油田注泵站从英国威尔公司(WIRE)引进了20世纪80年代的注水设备,共运转24320h,损坏14只机械密封,每只密封平面寿命只有1737h。通常情况下,该机械密封可以运转7000~8000h。通过调查分析,认为注水泵机械密封泄漏失效是最主要原因,因此有必要对密封泄漏原因进行分析,研究制定解决的方法。
要延长机械密封的使用寿命,关键是改善机械密封的工作介质环境,将冷却密封的污水改为清水,从根本上解决机械密封因弹簧结垢、混入杂物而磨损严重造成的泄漏失效问题。因此,专门设计了一套独立的清水冷却系统,用低温清洁水对密封进行冲洗。系统分变频恒压清水冷却机械密封和水池液位自动控制系统两部分。
1)变频恒压清水冷却机械密封系统。
流程为由主泵冷却水回水管进水,经水表、过滤器进入离心泵,由耐压胶管接主泵非驱端单向阀,接通冷却水冲洗管路。在自动方式下,压力传感器将离心泵出口压力输入到智能仪,输出调速信号给变频器,控制离心泵转速,使冷却清水压力保持恒定。为避免清水与污水混合,必须确保清水有足够的压力。经理论推算,只能调节设定压力值为4.5~5.0MPa可满足清水冲洗要求。在手动方式下,可通过手动旋转调节变频器的频率,从而调节离心泵的泵出水压力。
2)水池液位自动控制系统。
在自动方式下,液位控制器将信号输入到液位控制仪,显示并控制水池的水位。当水位低于下限时,自动进行补水;当水位高于上限时,则自动关闭。当水池水位低于下限或高于上线报警水位时,液位控制仪数据闪烁进行报警提示。手动方式则只需扳动开关即可,可加至任意液位高度。根据清水用量及冷却水池容积,设计上限水位为2.65m,下限水位为2.3m,每日电动阀开启2~3次进行补水。
上述两个系统共同保障机械密封冷却水清水冲洗系统的正常工作。机械密封清水冷却冲洗系统与原污水冲洗冷却系统并联,正常情况由清水冷却冲洗系统提供冲洗液,如果清水冲洗系统出现故障,原污水系统自动接替运行。
(未完,待续)
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