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機械(xie)密封(feng)故障處(chu)理及分(fen)析


機械密封(feng)故障處(chu)理及(ji)分析(xi)
故障原因
  機械(xie)密(mi)封的(de)故障大體上都是由異常(chang)的(de)泄(xie)漏、異常(chang)的(de)磨損、異常(chang)的(de)扭矩等現(xian)象(xiang)出現(xian)后才被人們所知道。造(zao)成故障的(de)原(yuan)因大致(zhi)有如下四(si)方(fang)面:
  1、機械密封的設(she)計選型(xing)不對;
  2、機械密封質(zhi)量(liang)不(bu)好;
  3、使用(yong)或安裝機械密封的(de)機器本身精(jing)度(du)達不到(dao)要求(qiu);
  4、機(ji)器運行操(cao)作錯誤。
  具體情況具體分(fen)析(xi)
密封失效(xiao)的原因(yin)及分析
  (一)密封(feng)失效主要有下述三種原因:
  1、密封面打開
  在修理機械(xie)密封時,85%的密封失效不是因磨損造成,而是在磨損前就已泄漏了。
  當密封(feng)(feng)面(mian)一(yi)打(da)開,介質中的固體微(wei)粒(li)在液體壓力的作用下進入密封(feng)(feng)面(mian),密封(feng)(feng)面(mian)閉合后(hou),這些固體微(wei)粒(li)就嵌入軟(ruan)環(通常是右墨環)的面(mian)上(shang),這實際成(cheng)了(le)一(yi)個“砂輪”會損壞硬環表面。
  由于(yu)動(dong)環或橡膠圈(quan)緊固在(zai)軸(軸套)上,當軸串(chuan)動(dong)時,動(dong)環不能(neng)及時貼合,而(er)使密封(feng)面(mian)打開(kai),并且(qie)密封(feng)面(mian)的(de)滯(zhi)后閉合,就使固體微粒進入密封(feng)面(mian)中。
  同時軸(軸套)和(he)滑(hua)動(dong)部件之間(jian)也存在有固體(ti)微(wei)粒,影響橡(xiang)膠圈或動(dong)環(huan)的滑(hua)動(dong)(相對動(dong)密封點,常(chang)見故障)。另外(wai),介(jie)質(zhi)也會在橡(xiang)膠圈與軸(軸套)磨擦部位產生結(jie)晶物(wu),在彈簧處也會存有固體(ti)物(wu)質(zhi),都(dou)會使密封面打開(kai)。
  2過熱
  因密封面上會產生熱,故橡膠(jiao)(jiao)圈使用溫(wen)度(du)應低于設(she)計(ji)規范。氟橡膠(jiao)(jiao)和聚四氟乙烯的使用溫(wen)度(du)為(wei)216℃,丁晴橡膠的使用溫度為162℃,雖然它們都能承受較高的溫度,但因密封面產生的熱較高,所以橡膠圈有繼續硫化的危險,最終失去彈性而泄漏。(冷區考慮冷脆)
  密封(feng)面(mian)(mian)之間還會(hui)因(yin)熱引起介質的(de)結(jie)晶(jing),如結(jie)碳,造(zao)成滑(hua)動部件被(bei)粘住和密封(feng)面(mian)(mian)被(bei)凝結(jie)。而(er)且(qie)有(you)些(xie)聚(ju)合物因(yin)過(guo)熱而(er)焦化(hua),有(you)些(xie)流(liu)體因(yin)過(guo)熱而(er)失去潤(run)滑(hua)等甚(shen)至閃火。
  過(guo)熱(re)除能改變(bian)介質的狀況外,還會(hui)加劇它的腐蝕速(su)率。引起金屬零(ling)件的變(bian)形,合(he)金面的開裂,以及某些鍍層(ceng)裂縫(feng),設(she)計(ji)應選用平衡型機械密封,以降(jiang)低比壓防止過(guo)熱(re)。
  3超差
  正確(que)的(de)裝配公(gong)差(cha),對(dui)于安裝機械(xie)密封(feng)是(shi)很必要的(de),軸(軸套)必須有(you)合適的(de)表(biao)面粗(cu)糙度和正確(que)的(de)尺寸,但制造者很少(shao)提供公(gong)差(cha)數(shu)據,這些(xie)數(shu)據對(dui)安裝來(lai)講都是(shi)很關鍵(jian)的(de)。(依(yi)靠(kao)經驗(yan)和常識(shi))
  機械密封的尺寸(cun)精(jing)度(du)及(ji)形位公差必須(xu)符合圖(tu)紙要求(qiu),超差將會導致密封提前失效。
  (二)密封失效原因分析(xi)
  密封(feng)面本身也(ye)會提(ti)供密封(feng)失(shi)效(xiao)的(de)跡象,如振動時,在傳動零件(jian)上就(jiu)會有磨損的(de)痕跡,如痕跡不明顯,則一般是裝配不當造成的(de)。
  對(dui)于質量較差(cha)的石墨環(動環)來講,其(qi)內部氣孔較多,這是因為(wei)在(zai)(zai)制造(zao)過程中,聚集在(zai)(zai)石墨內部的氣體膨脹將(jiang)碳(tan)微粒(li)吹出的所致(zhi),因此這種(zhong)低質的石墨環在(zai)(zai)密(mi)封啟(qi)用(yong)中,其(qi)碳(tan)微粒(li)很容易脫(tuo)落(luo),而使密(mi)封面(mian)在(zai)(zai)密(mi)封停(ting)用(yong)時(shi)粘住。
  密封(feng)面(mian)(mian)(mian)內(nei)圓柱面(mian)(mian)(mian)上的(de)傷(shang)痕很可能是外面(mian)(mian)(mian)的(de)雜物進入密封(feng)面(mian)(mian)(mian)或(huo)安(an)裝不(bu)當造(zao)成的(de)。密封(feng)面(mian)(mian)(mian)上的(de)環形溝槽,多(duo)數是固體微(wei)粒(li)沉積于密封(feng)面(mian)(mian)(mian)而(er)引起(qi)的(de)。
  石(shi)墨環(動環)的(de)裂紋(wen)是(shi)由于傳(chuan)動件的(de)振(zhen)動,橡膠圈的(de)漲大以及石(shi)墨環本(ben)身的(de)內應力造成(cheng)的(de),而結(jie)焦則是(shi)因高溫(wen)所致,這在煉油(you)廠的(de)高溫(wen)熱油(you)介質中是(shi)常見的(de)。
  發(fa)煙硫(liu)酸(suan)、硝酸(suan)、氫(qing)氟酸(suan)、次綠酸(suan)鈉、王水(shui)、過氫(qing)氧化(hua)物等對石墨有侵蝕(shi)作用(yong)的幾種強氧化(hua)劑,其腐蝕(shi)作用(yong)隨溫度增加而(er)加劇。
  通常硬(ying)環(huan)(huan)(靜環(huan)(huan))表(biao)面(mian)的(de)過熱會(hui)引(yin)起密封環(huan)(huan)的(de)嚴重(zhong)磨損(sun),如無冷卻(que)的(de)立式泵。在高(gao)溫、高(gao)壓下、彈簧壓縮過大,軸串動也會(hui)過大的(de)情(qing)況下,都會(hui)引(yin)起密封面(mian)的(de)過渡磨損(sun),
  在檢查(cha)硬(ying)環表面時有四種(zhong)跡象要注意:
  (1)陶瓷環破裂;(2)熱裂;(3)刻痕;(4)鍍層的脫落。
  陶瓷環(huan)裝(zhuang)配過緊是破(po)裂的(de)主要(yao)原因(yin)(yin),裝(zhuang)配不當者(zhe)也(ye)是一個(ge)較常見的(de)原因(yin)(yin)。
  由于鍍層(ceng)材(cai)料與基(ji)體材(cai)料二者(zhe)線脹速率不(bu)同,所以溫度升高時,環表(biao)面(mian)(mian)會出(chu)現裂(lie)紋,司太立特合(he)金尤為(wei)嚴重(zhong)。在(zai)較高級的涂(tu)層(ceng)材(cai)料中(zhong),鈷基(ji)碳化鎢不(bu)如鎳基(ji)涂(tu)層(ceng)。而對密封(feng)(feng)面(mian)(mian)進行冷卻,能有效地(di)防止熱(re)裂(lie),殘留在(zai)密封(feng)(feng)面(mian)(mian)上的固體微粒經常損壞表(biao)面(mian)(mian),如磨(mo)削時砂輪上的砂粒就(jiu)(jiu)會損傷(shang)硬環表(biao)面(mian)(mian),導致密封(feng)(feng)面(mian)(mian)打開(kai)或在(zai)密封(feng)(feng)面(mian)(mian)之間生成結晶物,而在(zai)重(zhong)新(xin)研磨(mo)石墨(mo)環后,研磨(mo)料就(jiu)(jiu)會嵌(qian)入石墨(mo)環表(biao)面(mian)(mian)。
  橡膠圈(quan)的失效與使用方式有(you)關,通常高壓是使壓制(zhi)成(cheng)型的○型圈失效的一個原因,當發現○型變成矩形或環變硬時,就需要調整壓縮量,否則會發熱。所以有必要了解一種合成橡膠的使用溫度。合成橡膠圈溶脹大多半是因化學侵蝕造成的,它們都具有一些各自的特點,如氟橡膠耐較高溫度,而乙烯、丙烯○型圈在石油潤滑油中使用會脹大,臭氧對丁晴橡膠有侵蝕作用,所以丁晴橡膠制品不要裝在電動機內,因此高溫及化學腐蝕通常是造成橡膠制品硬化、裂紋的主要原因。
  安裝時橡(xiang)膠制件被割傷和表面(mian)有(you)刻痕,也是密封失效(xiao)常見的原因。而軸(zhou)上的舊固定螺釘、鍵(jian)槽、花鍵(jian)軸(zhou),鋒利的軸(zhou)肩等(deng)跡象(xiang)都會損(sun)傷橡(xiang)膠制件。
  這里,對于密封面磨損(sun)痕跡(ji)尚需(xu)補充以(yi)下(xia)幾點,檢查磨損(sun)痕跡(ji),可以(yi)幫助分析故(gu)障。
  1,磨損變寬(kuan):表明機泵發生了嚴(yan)重(zhong)的不對中(zhong)。
  其原因(yin)是(shi): 1)軸承損壞;
  (2)軸振動或軸變形;
  (3)軸彎曲;
  (4)泵汽蝕產生振動;
  (5)聯軸器未對中;
  (6)管子嚴重變形;
  (7)密封靜環傾斜。
  2,磨痕(hen)變窄:磨痕(hen)比(bi)兩個密(mi)(mi)封面(mian)的(de)最(zui)小寬(kuan)度還(huan)要窄,這說明密(mi)(mi)封超(chao)壓(ya),壓(ya)力或(huo)溫度使(shi)密(mi)(mi)封面(mian)變形(xing)。
  3,無磨痕:
  說明密封面不(bu)粘合。檢查(cha)彈簧等補償(chang)機構(gou)是否打滑或受阻(zu)礙(ai)。
  4,密(mi)封面無磨痕但有(you)亮點(dian)。
  密封面翹(qiao)曲會出(chu)現(xian)有亮點而無(wu)磨(mo)痕。壓(ya)力太高(gao),壓(ya)蓋(gai)螺拴未擰好(hao)或(huo)(huo)未夾好(hao),或(huo)(huo)泵表面粗糙(cao)均能形成亮點。當采(cai)用兩個螺拴的(de)壓(ya)蓋(gai)時,其剛度(du)不夠,變形也(ye)是形成亮點的(de)一個原(yuan)因(yin)。
  這種(zhong)癥狀的出現說明:密封(feng)可能一開車(che)就發生泄漏。
  5,密(mi)封面有切(qie)邊:
  這是由于(yu)密(mi)封面分(fen)得(de)太開,而在合攏時斷裂。閃(shan)蒸(zheng)(zheng)(氣化)是較(jiao)普遍的(de)密(mi)封面分(fen)開的(de)原(yuan)因,特別是在熱(re)水系統(tong)或流體(ti)中(zhong)有凝液時,水從液體(ti)膨(peng)脹成蒸(zheng)(zheng)氣,可使(shi)密(mi)封面分(fen)開。(冷介質(zhi)氣化也同(tong)樣會造成)
  密(mi)封(feng)的金(jin)(jin)屬零件,如彈簧(huang)、固定螺釘,傳動件及金(jin)(jin)屬套都可能(neng)成為密(mi)封(feng)失效的根(gen)源。受(shou)交變應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)的彈簧(huang)受(shou)腐(fu)蝕(shi)是(shi)它的首要問題(ti),因為金(jin)(jin)屬在應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)會迅(xun)速(su)腐(fu)蝕(shi),不(bu)繡鋼(gang)彈簧(huang)易受(shou)氯化(hua)物(wu)的應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi),且世(shi)界上存(cun)在許(xu)多(duo)的氯化(hua)物(wu),所以(yi)有國外(wai)部門建議,不(bu)要使用(yong)不(bu)銹鋼(gang)彈簧(huang),而推(tui)薦(jian)使用(yong)耐蝕(shi)性(xing)較(jiao)高的哈斯特合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)的彈簧(huang)。另(ling)外(wai),裝配(pei)不(bu)當造成彈簧(huang)疲勞是(shi)失效的又一原(yuan)因。
  機械(xie)密封使(shi)用的(de)(de)固定螺釘,不要用硬化后(hou)的(de)(de)材料(liao)來做,因熱處理會降(jiang)低金屬的(de)(de)耐蝕能力,而未(wei)經熱處理的(de)(de)較軟的(de)(de)固定螺釘能緊固在軸上。
  振動(dong)、偏斜、不同心會使(shi)傳(chuan)動(dong)件磨損(sun),如(ru)密封面啟動(dong)時有(you)粘住的現象時,傳(chuan)動(dong)件會彎曲甚至損(sun)壞(huai),而(er)磨擦作(zuo)用產生的熱常常加(jia)劇腐(fu)蝕。
  金屬套外(wai)圓表(biao)面的磨痕,可(ke)能是從密(mi)封(feng)側進入(ru)套內的固體微粒(li)造成(cheng)的,它干(gan)擾(rao)密(mi)封(feng)的隨動能力。也可(ke)能是偏斜,不同心(xin)的原因(yin)造成(cheng)的。
  金(jin)屬在溫升過程中要改變顏(yan)色(se),不銹鋼在使用時(shi)應(ying)注意下列溫度時(shi)的顏(yan)色(se)。
  淡黃色————溫度為700~800℉(約370~432℃)
  棕 色(se)————溫度為900~1000℉(約486~540℃)
  蘭 ————溫度為1100℉(約590℃)
  黑 ————溫度為1200℉(約648℃)
  當密(mi)封失(shi)效(xiao)不符(fu)合上述任何一種時,檢修(xiu)就比較困難,但下面(mian)幾種情況的泄(xie)漏可供參考:
  1、泵(beng)軸套泄漏
  許多(duo)軸套不伸出密(mi)封箱(xiang),因此要判斷泄(xie)漏(lou)(lou)的來(lai)源是(shi)很(hen)困難(nan)的。軸套的泄(xie)漏(lou)(lou)通(tong)常是(shi)穩定的,而(er)密(mi)封面(mian)的泄(xie)漏(lou)(lou)往往是(shi)增(zeng)加或減小(xiao)。密(mi)封面(mian)泄(xie)漏(lou)(lou)后,使表面(mian)不平,但有時也(ye)會(hui)磨合到原狀(zhuang)。(有時不要急于檢修,可觀察(cha)一段時間再說)
  2、如密封(feng)周圍(wei)是潮(chao)濕(shi)的(de),而且(qie)看不出漏。這在起動時泵(beng)運轉產生的(de)離心力使泄漏的(de)液體(ti)回(hui)到密封(feng)面內,起一道(dao)屏障(zhang)的(de)作用。而從泵(beng)上的(de)法蘭或接頭泄漏的(de)液體(ti)滴(di)入填料箱(xiang)內。
  3、熱膨脹能使鑲接在(zai)金屬部件內的石墨(mo)環(huan)松脫(tuo),也可能是因低溫使O型環(huan)失(shi)去彈性,而導致(zhi)泄漏。
  4、沖(chong)洗壓力(li)發生波(bo)動會引起密封(feng)失效,沖(chong)洗壓力(li)必須(xu)比密封(feng)腔壓力(li)高(gao)一(yi)些,啟用(yong)裝(zhuang)在泵前(qian)(qian)的(de)(de)電磁閥和延時開(kai)關(guan)可(ke)保證(zheng)沖(chong)洗中(zhong)的(de)(de)殘留物在泵啟動前(qian)(qian)或停車后沖(chong)干凈,如使用(yong)淬冷的(de)(de)方法來控制溫(wen)度(du),一(yi)定要維持密封(feng)腔的(de)(de)壓力(li)。
  5、如果在冷(leng)卻隔套(tao)上(shang)沉淀一(yi)層(ceng)水(shui)垢,我們可在密封腔底部(bu)裝(zhuang)一(yi)個石墨(mo)襯套(tao),利用它的(de)熱屏障作用來(lai)解決(jue)這(zhe)些問(wen)題。
  6、熱(re)交(jiao)換(huan)器的(de)(de)泄漏,往(wang)往(wang)是冷(leng)卻面上的(de)(de)積垢阻礙了熱(re)的(de)(de)傳遞,冷(leng)卻器內的(de)(de)流(liu)體流(liu)速就加(jia)快,或者熱(re)交(jiao)換(huan)器的(de)(de)方向裝反(fan)了。