流體密封技術(shù)論文(2)
流體密封技術(shù)論文篇二
泵用機(jī)械密封的安裝技術(shù)
【摘要】正確使用機(jī)械密封的安裝技術(shù)，能夠大幅減小離心泵因泄漏而停泵檢修的頻率，保障了生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】離心泵 機(jī)械密封 動(dòng)環(huán) 靜環(huán) 輔助密封 泄漏
離心泵是石化行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種液體輸送機(jī)械，而機(jī)械密封是目前離心泵本體密封最有效的方式之一。其本身加工的精度比較高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)安裝的技術(shù)要求也比較高，如果安裝方法不當(dāng)，機(jī)械密封僅僅能夠運(yùn)行幾天甚至幾個(gè)小時(shí)，嚴(yán)重影響工藝裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，本文將結(jié)合日常檢修實(shí)踐情況與大家共同探討離心泵機(jī)械密封的安裝技術(shù)。
1 機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)
機(jī)械密封結(jié)構(gòu)形式很多，但工作原理基本相同，主要是根據(jù)摩擦副的對(duì)數(shù)、彈簧、介質(zhì)和端面上作用的比壓情況以及介質(zhì)的泄漏方向等因素來劃分。以最常見的內(nèi)裝式非平衡型單端面機(jī)械密封為例，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
固定螺釘1，將彈簧座2固定在軸上，彈簧座2、彈簧3、推環(huán)4、動(dòng)環(huán)6和動(dòng)環(huán)密封圈5均隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)7、靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉(zhuǎn)銷9固定，靜止不動(dòng)。
從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)械密封將容易泄漏的軸封改為較難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動(dòng)密封，動(dòng)環(huán)及靜環(huán)組成的摩擦副、動(dòng)環(huán)密封圈、彈簧是機(jī)械密封的主要元件，而動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)并與靜環(huán)緊密貼合是保證機(jī)械密封達(dá)到良好效果的關(guān)鍵。
2 機(jī)械密封的密封途徑
根據(jù)以上機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)圖，可以清楚的看到機(jī)械密封中有四個(gè)可能的泄漏點(diǎn)A、B、C和D，泄漏點(diǎn)同時(shí)也意味著是密封點(diǎn)，如圖1。
(1)密封點(diǎn)A屬于動(dòng)密封點(diǎn)，是機(jī)械密封的關(guān)鍵。機(jī)械密封的泄漏90%是由于摩擦副的密封端面，即密封點(diǎn)A失效引起的。密封主要靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動(dòng)環(huán)壓貼在靜環(huán)上，兩環(huán)的接觸面A點(diǎn)上總會(huì)有少量液體泄漏形成液膜，一方面可以阻止液體繼續(xù)泄漏，另一方面又可起到潤(rùn)滑密封面的作用。
(2)密封點(diǎn)B、C、D屬于靜密封點(diǎn)。靜密封點(diǎn)多采用密封圈來密封，密封圈材料具有彈性，能對(duì)密封環(huán)起彈性支撐作用，并對(duì)密封端面的歪斜和軸的振動(dòng)有一定的補(bǔ)償和吸振效果，可提高密封端面的貼合度。
①密封點(diǎn)B在靜環(huán)與壓蓋之間，用有彈性的O形或V形密封圈壓于靜環(huán)和壓蓋之間，靠彈簧力使彈性密封圈變形而密封。
?、诿芊恻c(diǎn)C在動(dòng)環(huán)與軸之間，考慮到動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)，可以采用具有彈性和自緊性的V形密封圈來密封。
③密封點(diǎn)D在密封腔與壓蓋之間，可以采用密封圈或者墊片作為密封元件。
安裝機(jī)械密封時(shí)，如果能同時(shí)保證上述各密封點(diǎn)充分發(fā)揮作用，就能夠有效阻止泵內(nèi)介質(zhì)的泄漏，達(dá)到密封的目的。
3 機(jī)械密封安裝前的準(zhǔn)備
3.1 檢查清洗零部件，做好硬件準(zhǔn)備
檢查要進(jìn)行安裝的機(jī)械密封的型號(hào)、規(guī)格對(duì)否正確，清洗干凈機(jī)械密封零件、軸表面、密封腔體等。安裝過程中應(yīng)保持清潔，特別是動(dòng)靜環(huán)的密封端面及輔助密封圈表面應(yīng)無雜質(zhì)、灰塵。為了便于裝配，應(yīng)在軸或軸套表面、壓蓋與密封圈配合表面涂抹機(jī)油或黃油。動(dòng)靜環(huán)密封端面上也應(yīng)該涂抹機(jī)油或黃油，以免啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生干摩擦損壞密封端面。
3.2 檢查輔助密封元件
核對(duì)密封圈尺寸是否合適，主要包括動(dòng)環(huán)密封圈及靜環(huán)密封圈，它們分別構(gòu)成動(dòng)環(huán)與軸、靜環(huán)與壓蓋之間的密封。密封圈最常用的主要是橡膠O形圈和聚四氟乙烯V形圈兩種。
(1)安裝在動(dòng)、靜環(huán)上的橡膠O形密封圈的壓縮量要掌握適當(dāng)，過小會(huì)使密封性能差，過大會(huì)使安裝困難，摩擦阻力加大，且浮動(dòng)性差。其壓縮率一般取截面直徑的6%～10%，對(duì)軸的過盈量一般為1%～3%。
(2)聚四氟乙烯V形圈由兩側(cè)密封唇進(jìn)行密封，屬于自緊式密封，介質(zhì)壓力越高，密封性能越好。V型圈內(nèi)徑要比軸徑尺寸小0.4～0.5mm，外徑比安裝處尺寸大0.3～0.4mm，特別需要注意的是V型圈安裝時(shí)開口朝向介質(zhì)。
(3)檢查動(dòng)靜環(huán)表面是否光滑平整，有無碰傷、裂紋和變形等缺陷。密封面合格與否可用簡(jiǎn)單的方法來檢驗(yàn)，使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的接觸面貼合在一起，兩者之間只能產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，而不能用手輕易分開，這就表明密封面是合格的。
(4)檢查軸的徑向跳動(dòng)及軸向竄動(dòng)是否符合要求
?、?gòu)较蛱鴦?dòng)允許值根據(jù)測(cè)量部位直徑d(mm)不同而要求不同，以單級(jí)離心泵為例，其轉(zhuǎn)軸徑向跳動(dòng)允許值應(yīng)符合表1要求。
?、谳S向竄動(dòng)量允許值因設(shè)備型號(hào)不同而要求不同，從理論上來說，軸向竄動(dòng)量越小，對(duì)于機(jī)械密封的安裝越有利。軸向竄動(dòng)量對(duì)于機(jī)械密封壓縮量的確定十分重要，對(duì)于離心泵來說，軸的竄動(dòng)方向是由高壓指向低壓，所以軸向竄動(dòng)量加上預(yù)設(shè)的彈簧壓縮量才是離心泵開車投運(yùn)后機(jī)械密封真實(shí)的壓縮量，如果安裝機(jī)械密封時(shí)沒有考慮到竄動(dòng)量，將造成動(dòng)靜環(huán)摩擦力過大，超過允許值而損壞機(jī)械密封。
4 機(jī)械密封的安裝
1-防轉(zhuǎn)銷????2-靜環(huán)密封圈????3-靜環(huán)???? 4-動(dòng)環(huán)???5-密封端蓋墊片
6-動(dòng)環(huán)密封圈????7-推環(huán)????8-彈簧???? 9-彈簧座????10-固定螺釘
圖2?內(nèi)裝式非平衡型單端面機(jī)械密封的
安裝圖
4.1 靜止部分的安裝
將防轉(zhuǎn)銷1插入壓蓋相應(yīng)的孔內(nèi)，再將靜環(huán)密封圈2從靜環(huán)3尾部套入，然后使靜環(huán)背面的防轉(zhuǎn)銷槽對(duì)準(zhǔn)防轉(zhuǎn)銷裝入壓蓋內(nèi)，同時(shí)檢查確認(rèn)靜環(huán)無偏斜。防轉(zhuǎn)銷的高度要合適，應(yīng)與靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷槽的根部保留1～2mm的間隙。
4.2 確定彈簧座在軸上的安裝位置
確定安裝位置應(yīng)在調(diào)整好軸與密封腔殼體的相對(duì)位置的基礎(chǔ)上進(jìn)行。
(1)在沿密封腔端面的泵軸上劃一條基準(zhǔn)線;
(2)測(cè)量靜環(huán)端面到壓蓋端面的距離A并記錄;
(3)機(jī)械密封在工作狀態(tài)下的壓縮量為δ，設(shè)計(jì)的允許壓縮量極限為δ1，轉(zhuǎn)軸的軸向竄動(dòng)量為δ2，那么δ≤δ1-δ2;
(4)彈簧座的定位尺寸B可以由下式得出
B=L-A-S式中：
B-彈簧座背端面到基準(zhǔn)線的距離;
L-機(jī)械密封在工作狀態(tài)下的長(zhǎng)度，L= L′-δ;
L′-機(jī)械密封在自由狀態(tài)下的長(zhǎng)度;δ-機(jī)械密封在工作狀態(tài)下的壓縮量;A-靜環(huán)端面到壓蓋端面的距離;S-密封端壓蓋墊片厚度。
4.3 旋轉(zhuǎn)部分的安裝
組裝推環(huán)7、彈簧8、彈簧座9以及動(dòng)環(huán)密封圈6，使之成為組合件套在軸或軸套上，彈簧座背面對(duì)準(zhǔn)規(guī)定的位置，分幾次均勻擰緊固定螺釘10，用手壓迫動(dòng)環(huán)，看是否能夠軸向浮動(dòng)。
4.4 總裝
將已經(jīng)安裝好靜止部分的壓蓋安裝到密封腔殼體上。
(1)壓蓋與軸套的直徑間隙為0.75～1mm，與密封腔的墊片厚度為1～2mm，壓蓋螺栓均勻上緊，防止壓蓋端面偏斜。
(2)彈簧壓縮量要按規(guī)定進(jìn)行并且考慮到軸向竄動(dòng)量，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，要求誤差±2.00mm，過大會(huì)增加端面比壓，加速端面磨損，過小會(huì)造成比壓不足而不能起到密封作用。
(3)安裝結(jié)束后，應(yīng)予盤車，觀察有無碰觸之處，盤車應(yīng)該感覺均勻、輕快，如感到盤車很重，卡澀或有異常聲響，必須檢查軸是否碰到了靜環(huán)，密封件是否碰到了密封腔。引入液體介質(zhì)靜壓試驗(yàn)后，如果泄漏量不超過5滴/min，那說明本次機(jī)械密封的安裝基本符合要求，可以進(jìn)行離心泵的開車運(yùn)轉(zhuǎn)了。
5 結(jié)論
按照以上方法安裝的機(jī)械密封，使得離心泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一年未出現(xiàn)任何泄漏現(xiàn)象，在年度裝置停車檢修時(shí)，對(duì)離心泵進(jìn)行解體檢查，動(dòng)靜環(huán)均未出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，摩擦副端面依然光滑平整，處于良好的工作狀態(tài)，此類機(jī)械密封可以重復(fù)使用，節(jié)約了大量的備件費(fèi)用。
參考文獻(xiàn)
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[2] 傅偉.化工用泵檢修與維護(hù).化學(xué)工業(yè)出版社，2010
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作者簡(jiǎn)介
王濤(1980-11)，男，山東萊州，本科，助理工程師，研究方向：化工設(shè)備檢修與安裝，單位：南京揚(yáng)子檢維修有限責(zé)任公司。
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