化工泵的填料密封与机械密封
化工泵的填料密封与机械密封
（兰花科创化肥分公司尿素车间）
晁伟伟
简要:化工用泵的密封性要求较为严格，因此从泵密封的内外部条件的角度分析影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。简要分析泵体常用密封的原理及故障处理,并对机械密封和填料密封说明,并提出实际生产中泵密封方式的合理选用。
关键词:化工泵密封故障处理
正文：随着工业技术和密封技术的发展,泵在电力、化工、石油等多个行业大量使用,对泵密封的密封性和可靠性要求更高、更严。化工泵的密封对整个设备运转来说起着重要的作用,化工泵的密封系统泄漏将会严重影响到设备的正常运转。尤其是高温高压泵的发展,更使得对泵的密封更加严格。目前,我国使用的泵主要使用的轴封装置有以下几种方式:填料密封、迷宫密封、浮动环密封和机械密封.在现实生产中多数使用填料密封和机械密封。
一、泵密封的原理及要求
1、填料密封的原理
在机械行业中填料密封主要用作动密封,常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机的转轴密封。填料装入填料腔以后,经压盖螺丝对它作轴向压缩,当轴与填料有相对运动时,由于填料的塑性,使它产生径向力,并与轴紧密接触。与此同时,填料中浸渍的润滑剂被挤出,在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的,接触部位便出现
边界润滑状态,称为”轴承效应”;而未接触的凹部形成小油槽,有较厚的油膜,接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫,起阻止液流泄漏的作用,此称”迷宫效应”。这就是填料密封的机理。良好的密封在于维持“轴承效应”和”迷宫效应”。也就是说,要保持良好的润滑和适当的压紧，若润滑不良,或压得过紧都会使油膜中断,造成填料与轴之间出现干摩擦,最后导致烧轴和出现严重磨损。因此,我们需要经常对填料的压紧程度进行调节,使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后,再挤出一些润滑剂,同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。当然这样经常挤压填料,最后将使浸渍剂枯竭,所以定期更换填料是必要的。此外,为了维持液膜和带走摩擦热,有意让填料处有少量泄漏也是必要的。
2、填料密封在化工泵使用中存在的问题
化工泵的轴封一般采用具有耐磨性,耐热性,柔软性好,强度高等优点,我们在用盘根填料,发现其具以下个缺点:①填料表面粗糙,摩擦系数大,有渗漏现象,另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。②新修好的设备,开始运行时轴封状况良好,但用不了多久,泄漏量便不断增加,调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁,运转不到一个周期,轴套就已磨损成花瓶状,严重时还会出现轴套磨断,并且水封环后面更换不到的盘根填料均已腐烂,无法起到密封作用。③填料与轴直接接触,且相对转动,造成轴与轴套的磨损,所以必须定期或不定期更换轴套。④为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉,盘根密封必须保持一定量的泄漏,而且不易控制。⑤盘根与轴或轴套间的摩擦,造成电机有效
功率降低,消耗电能。
3、机械密封的原理
机械密封又叫端面密封,它是一种旋转机械的轴封装置,指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其类似设备的旋转轴的密封。机械密封通常由动环,静环,压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转,动环和静环紧密贴合组成密封面,以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。密封元件中密封动环与轴的间隙,静环与压盖的间隙的作用,同时弹性元件对泵的振动,冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的,机械密封的正常运行与它的自身性能,外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能,辅助密封装置和安装的技术要求,使机械密封发挥它应有的作用。
4、机械密封在化工泵使用中存在的问题
机械密封的零件的故障旋转设备在运行当中,密封端面经常会出现磨损,热裂,变形,破损等情况,弹簧用久了也会松弛,断裂和腐蚀.辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。
二、化工泵密封故障原因分析
1、填料密封故障表现及原因
从填料密封的原理看,流体在密封腔内可泄漏的通道有三处:其一是流体穿透密封材料造成泄漏;其二是从填料与填料箱体之间泄漏;其三是从填料与轴表面之间泄漏。主要故障和原因有以下几种:a、填料外表面被研伤,填料压盖外侧泄漏,是由于填料外径太小.b、填料挤进轴和挡圈或轴和压盖之间的间隙时,多因为设计的间隙过大或偏心.c、介质沿填料压盖泄漏,是因为填料装配不当或挡圈又破损.d、泄漏过大,已无法调节,是因为填料膨胀或破坏，填料切得太短或装配错误。
2、机械密封的故障表现及原因,
①机械密封振动、发热。设备旋转过程中,会使动静环贴合端面粗糙,动静环与密封腔的间隙太小,由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良,或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质,也会引起机械密封的振动和发热。②机械密封介质泄漏。静压试验时泄漏，机械密封在安装时由于不细心,往往会使密封端面被碰伤,变形,损坏,清理不净,夹有颗粒状杂质,或是由于定位螺钉松动,压盖没有压紧,机器,设备精度不够,使密封面没有完全贴合,都会造成介质泄漏。如果是轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。○3周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动,轴向窜动量太大,都会造成泄漏。④机械密封的经常性泄漏。机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。第一方面,由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏；第二方面,是辅助密封圈引起的经常性泄
漏；第三方面,是弹簧缺陷引起的泄漏.其他方面,还包括转子振动引起的泄漏,传动,紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏等；⑤机械密封振动偏大。机械密封振动偏大,最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因,泵的其它零部件也是产生振动的根源。
三、化工泵密封处理故障采取的措施
1、填料密封处理故障采取的措施
1.1 填料材料的选择
选择填料时我们主要看是否具备这几个条件:①在压盖压力下有足够的塑性,在压紧力作用下能否产生一定的径向力并与轴紧密接触,填充所有的松孔,缝隙,从而堵塞泄漏。②有足够的化学稳定性,不污染介质,填料不被介质泡胀,填料中的浸渍剂不被介质溶解,不受密封的液体、气体和润滑液体的侵蚀。③有自动松弛的余地,耐磨,摩擦系数小,而不致产生破坏性的摩擦和热。④轴存在少量偏移时,填料是否有足够的浮动弹性;制造是否简单,填装方便。
1.2 加装填料
在加装填料时,必须对填料室清理干净,不容许有任何杂质和污垢。检查填料函和填料尺寸,根据泵轴的尺寸圈切,不易太短.填装时不得用锐器扎压填料,以免使填料形成孔洞影响密封效果,装填压实过程中压盖不可偏斜,造成靠近压盖一段的填料压得太紧,紧固时要均匀用力。加装填料后,盘根不易加的太紧,应有一定的松度。
2、机械密封处理故障采取的措施
如果机械密封的零件出现故障,就需耍更换零件或是提高零件的机械加工精度,提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利。为了提高密封效果,对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求较高。
2.1 机械密封振动、发热的处理。如果是动静环与密封腔的间隙太小,就要增大密封腔内径或减小转动外径,至少保证0.75mm的间隙。如果是摩擦副配对不当,就要更改动静环材料,使其耐温、耐腐蚀。
2.2 机械密封泄漏的处理。机械密封的泄漏是由于多种原因引起,为了最大限度的减少泄漏量,安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配,同时还要注意以下事项:①装配要干净光洁.机械密封的零部件,工器具,润滑油,揩拭材料要十分干净.动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭.②修整倒角。轴、密封端盖等倒角要修整光滑,轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。③装配辅助密封圈时,橡胶辅助密封圈不能用汽油,煤油浸泡洗涤,以免胀大变形,过早老化。动静环组装完后,用手按动补偿环,检查是否到位,是否灵活;弹性开口环是否定位可靠.动环安装后,必须保证它在轴上轴向移动灵活。
2.3 泵轴窜量大的处理。合理地设计轴向力的平衡装置,消除轴向窜量.对于多级离心泵,设计方案是:平衡盘加轴向止推轴承,由平衡盘平衡轴向力,由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
2.4 增加辅助冲洗系统。密封腔中密封介质含有颗粒、杂质,必须进行冲洗,否则会因结晶的析出,颗粒,杂质的沉积,使机械密封的弹簧失灵,如果颗粒进入摩擦副,会导致机械密封的迅速破坏。机械密封的辅助
冲洗系统可以有效地保护密封面,起到冷却、润滑,冲走杂物等作用。
2.5 泵振动的处理措施。在泵产品的制造装配过程中,严格按标准和操作规程去执行,消除振动源。泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时,要严格把关,消除振动源。以上简单研究了机械密封在旋转设备上的应用和出现的故障后,遇到机械密封的故障问题,首先要考虑机械密封本身的影响因素,然后还要考虑机械密封外部的一些影响因素，在分析机械密封的质量事故的原因时,要考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响,采取措施不断提高机械密封的效果。四、化工泵密封的选择
填料密封结构简单,价格便宜,维修方便,但泄漏量大,功耗损失大。因此,在输送一般介质如水，一般不适于石油及化工介质,我们可以使用填料密封的工业泵。特别是不能用在贵重,易爆和有毒介质中。机械密封的密封效果好,泄露量很小,寿命长,但价格贵,加工安装维修保养比一般密封要求高.在输送石油及化工介质,可使用机械密封的工业泵,机械密封适用于可用于各种不同粘度,强腐蚀性和含颗粒的介质。