磁力泵以其优良的密封性能而著称,那么这么优良的密封性能出现密封泄露的原因又是什么呢?下面就来解析下。
磁力泵是将永磁联轴的工作原理应用于离心泵的新产品,设计合理,工艺*,具有全密封,无泄漏,耐腐蚀等特点,其性能达到国外同类产品的*水平。
磁力泵(磁力驱动泵)主要由泵头、磁力传动器(磁缸)、电动机、连接底板等几部分零件组成。磁力泵磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成当电动机带动外磁转子旋转时,磁场能穿透空气隙和非磁性物质,带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转,实现动力的无接触同步传递,将容易泄露的动密封结构转化为零泄漏的静密封结构。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套*封闭,从而*解决了“跑、冒、滴、漏”问题。
磁力泵产品用机械密封因其良好的密封效果,使用量越来越多,并随着产品技术水平的提高,对生产工艺,密封性能的要求以及维修成本都提出更高的要求。自95年乙烯投产以来,动设备的机械密封消耗量非常大,据统计,乙烯某装置8台轻烃泵仅一年时间就更换机械密封多达45套,不仅严重影响了装置的平稳生产,而且增加了维护、检修工作量和成本,直接影响乙烯厂的经济效益。针对目前乙烯厂泵用机械密封的使用、维修情况,综合分析机械密封的泄露原因,对延长机械密封的使用周期,降低成本,保证生产正常运行有重要意义。
1.机械密封的基本结构和密封原理
如上图所示,机械密封有4个密封点:动环、静环的接触面为主要的密封点;动环密封圈、静环密封圈和端盖密封圈形成3个辅助密封点。当密封腔内充满压力液体(密封液体)时,动、静环的接触面在液体压力和弹簧力的共同作用下紧密贴合,并维持一层极薄的液体膜,从而达到良好的密封效果。
2机械密封泄露原因分析
根据高压釜乙烯厂泵用机械密封的使用和维修情况,泵用机械密封的泄露既和机械密封内部自身的因素有关,也和一些外部条件的影响有关。
首先分析机械密封内部自身的原因,主要有以下因素:
2.1机械密封的选材不当
从以往的检修记录上可以看出,密封件摩擦副的磨损,辅助密封圈的老化、腐蚀、变形,弹簧的断裂而导致泄露的现象十分普遍。这些现象与选材有直接的关系。因此,在选材时,要根据泵的工作介质的性质、工作压力、温度、转子的转速等具体条件进行选择。
2.1.1摩擦副的材料选择
①当在腐蚀介质中工作时,搅拌装置应选择耐腐蚀性好,耐磨性好的材料。如采用聚四氟乙烯树脂或陶瓷材料。
②当在高温、高压下工作时,为保证材料不易老化和变形,应选择具有足够的强度和刚度的硬质合金和刚玉陶瓷等材料。
③当在高转速条件下工作时,磁力耦合器由于线速度大在摩擦副接触面上产生较大的摩擦热而加剧磨损,则应选择摩擦系数低、导热性好的材料,如陶瓷浸铜石墨等。
实践证明,在乙烯厂裂解、顺丁和乙二醇等装置中,采用高纯氧化铝陶瓷和不含游离体的热压烧结碳化硅材料取得了良好的效果。
2.1.2辅助密封圈的材料选择
据统计,泵用机械密封的泄露有30%是由于辅助密封圈失效而引起的。因此,辅助密封圈的材料选择也很重要。一般应选择有良好的弹性,小的摩擦系数,良好的耐腐蚀性,耐老化,不易溶胀,压缩后及在*工作中具有较小的*变形能力的材料。若在高温下使用,应具有不粘着性,在低温下具有不硬脆的性能等。威海磁力高压釜如乙烯装置中使用的包氟o形圈、耐低温的硅橡胶材料就取得良好的使用效果。
2.2选型不当,端面比压过大
机械密封的类型主要有单端面密封、双端面密封,平衡型、非平衡型以及内装式、外装式等。要保证机械密封良好的密封效果,动静环端面上的比压是一个重要的影响因素。若由于选型不当,端面比压过大或过小均不合适。比压过大,则摩擦副间的液膜不易形成,磨损加剧,密封件变形导致泄露。比压过小,磁力耦合器端面磨损得不到及时补偿,甚至使接触面分离而泄露。因此,要根据具体工况条件进行选型,以保证合适的比压。
2.3安装质量的影响
合理的安装工艺,良好的安装质量是保证机械密封正常运转的重要环节。安装质量问题主要有以下几个方面。
(1)动、静环摩擦副的偏斜。这种现象会导致接触面上压力不均匀而产生偏磨,破坏液膜引起泄露。因此,在安装检修时,要严格进行垂直度,同轴度的误差测量。
(2)玻璃反应釜辅助密封圈的压紧力不当。安装、检修时往往有一个误区,就是密封圈越紧越好,其实不然,若动环密封圈过紧,弹簧无法调整动环的轴向活动量,也会导致轴向泄露。而静环过松,易脱离静环座造成泄露。
(3)弹簧压缩量过大。这样会使比压过大,引起摩擦副端面磨损甚至烧损,同时,过度的压缩量使弹簧失去调节动环端面的能力而失效。
其次,在磁力泵的运行过程中出现泄露时,如果不是上述机械密封自身原因引起的,就要考虑以下几个外部条件。
2.3.1泵轴的弯曲
机械密封安装在轴端处,是一种端面接触式动密封,磁力泵在动、静环接触面的贴合紧密程度直接影响密封效果。若由于各种原因导致泵轴产生较大的弯曲挠度,而影响机械密封端面的接触受力情况,使接触面的受力不均匀而产生偏磨,从而破坏摩擦副间的液膜,导致液体泄露。玻璃反应釜在这种情况多发生在卧式多级离心泵中。因此,在安装、检修过程中,要严格测量泵轴的挠度和摩擦副端面的垂直度。
2.3.2轴向力和轴向窜动量的影响
由前可知,机械密封的端面比压是保证其良好密封的重要参数。在机械密封工作过程中,要有稳定的比压值和一定的轴向窜动量,才能保证机械密封*正常运行。对于单吸式泵,特别是多级泵,由于结构的不对称,在轴向产生轴向力,使轴发生轴向窜动。为此,常常要用平衡装置和推力轴承来平衡轴向力。若实验室高压釜由于平衡装置的设计选型不当或损坏而不能平衡掉轴向力,或者由于异常产生较大的轴向窜动量,都会直接影响机械密封的效果。
2.3.3冷却、冲洗等辅助设施故障
在检修中经常会发现在机械密封摩擦副间有杂质颗粒,造成接触表面划痕和沟槽而导致泄露。因此,机械密封对液体的含杂量要求很高。另外,若在工作过程中,不能及时带走端面产生的摩擦热,也会加剧磨损,或使液膜汽化导致机械密封失效。所以说,起到冷却、冲洗和润滑作用的辅助系统是非常重要的。
但在很多情况下,人们对机械密封的搅拌器辅助设施的重视程度不够。实践证明,在机械密封的检修和改造中,增加或改造了冷却、冲洗等辅助设施后都会受到很好的运行效果。
2.3.4操作故障
在泵运转中,若发生抽空、憋压异常现象,会产生较大的轴向力使摩擦副接触面分离导致密封失效,或由于汽蚀现象的发生使密封液中含有气泡不能形成稳定的液膜造成泄露。因此,保证磁力泵正常、平稳运行可延长机械密封的使用寿命。
总之,在进行机械密封失效分析时,要全面考虑其内部、外部因素,才能准确确定泄露原因,从而制订合理的检修工艺和措施,保证机械密封良好的运行效果,降低维修成本,提高经济效益.