熱水循環(huán)泵機械密封失效主要原因可能是設計缺陷、裝配誤差或工藝操作使用不當。根據熱水循環(huán)泵密封使用情況和失效后的損壞情況, 除密封失效及壽命短外, 其余一切情況正常, 因此, 可以排除裝配誤差, 大致可以認為是設計缺陷、工藝操作的因素引起的密封失效。博容小編主要談下熱水循環(huán)泵密封失敗的原因及改進(jìn)方法。
 

 

   熱水循環(huán)泵機械密封的失效原因
 

　　1、動(dòng)、靜環(huán)材料選擇不合適。原機械密封使用的靜環(huán)的材質(zhì)為浸樹(shù)脂石墨, 在高溫下膨脹量過(guò)大、膨脹不均勻導致靜環(huán)密封面和動(dòng)環(huán)密封面不平行, 在運轉的過(guò)程中加劇了動(dòng)、靜環(huán)的磨損, 同時(shí)這種摩擦產(chǎn)生大量的摩擦熱, 造成了靜環(huán)的熱裂, 這種情況在密封解體檢查過(guò)程中多次出現, 是造成密封泄漏的主要原因。

　　2、密封的自沖洗水量太小。由于循環(huán)熱水溫度高, 而通過(guò)密封的沖洗水量太小、流速過(guò)慢, 對動(dòng)、靜環(huán)起不到很好的冷卻效果。密封腔內溫度高易使密封端面間液膜產(chǎn)生汽化, 液膜承載能力降低, 液膜減薄, 摩擦副在不穩定的似汽相狀態(tài)下工作, 摩擦熱增加, 端面溫升過(guò)大, 進(jìn)而引起更多的組分汽化。如此循環(huán), 最終摩擦副在干摩擦狀態(tài)下工作, 使石墨靜環(huán)磨損加劇。同時(shí), 過(guò)大的端面溫升使碳化鎢動(dòng)環(huán)出現徑向熱裂紋, 輔助密封圈老化, 介質(zhì)泄漏增加,密封壽命大為縮短, 最終使機械密封迅速失效。

　　3、彈簧選擇不合適。彈性元件在機械密封主要起補償、預緊及緩沖作用, 要求始終保持彈性, 才能保證端面摩擦副緊密貼合和動(dòng)環(huán)補償。因為彈簧的彈性和高溫穩定性直接決定端面密封比壓的大小, 比壓過(guò)大, 一方面會(huì )造成密封面之間的潤滑液膜厚度減小, 磨損加劇, 另一方面也由于密封端面產(chǎn)生大量的摩擦熱, 破壞了動(dòng)、靜環(huán)端面材料原有的性能, 從而進(jìn)一步加劇了密封端面的摩擦, 造成熱裂。端面比壓過(guò)小, 密封端面處于液體摩擦狀態(tài), 彈簧在高溫作用下, 彈力降低、甚至完全失去彈性, 以致不能保證端面摩擦副貼合, 此時(shí)機械密封的密封性能將無(wú)法保證。所以, 正確選擇彈簧材料, 非凡是彈簧的高溫強度和穩定性, 才能保證合適的彈簧比壓, 從而使機械密封處于最佳的工作狀態(tài)。

　　4、泵抽空。由于熱水循環(huán)泵輸送的介質(zhì)為高溫高壓飽和水, 溫度達到258℃, 壓力達到416MPa, 在這種苛刻的工作環(huán)境下極易造成泵抽空, 當泵抽空時(shí), 泵體產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲, 泵內壓力波動(dòng)較大, 機械密封端面比壓隨之變化, 使密封環(huán)面開(kāi)啟、間歇振蕩、干摩擦、敲擊造成密封面擊潰、嚴重磨損, 炸裂、不接觸、傾斜等情況。此現象必然導致密封出現不穩定的工作狀態(tài), 密封失效泄漏的可能性將大大增加。
 

　　熱水循環(huán)泵機械密封改進(jìn)方法
 

　　為了徹底解決熱水循環(huán)泵密封泄漏問(wèn)題, 也為了節約成本, 并考慮到熱水循環(huán)泵輸送的介質(zhì)為高溫高壓飽和水, 操作條件苛刻等實(shí)際情況, 針對機械密封本身, 在不改變機械密封安裝尺寸的前提下對機械密封的內部結構及尺寸進(jìn)行改造, 對機械密封的動(dòng)、靜環(huán)材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn), 采用性能更好的材料替代, 提高彈簧在高溫下的穩定性, 改進(jìn)密封的冷卻沖洗系統密封壓蓋改造

　　針對熱水循環(huán)泵的介質(zhì)為高溫高壓飽和水, 輕易汽化造成泵抽空, 對機械密封壓蓋冷卻水腔加以改進(jìn), 在保證機械密封壓蓋強度和剛度的前提下, 將壓蓋內的冷卻水腔加大, 讓外接循環(huán)水充分冷卻密封端面, 改善機械密封的工作環(huán)境, 使摩擦副在旋轉時(shí)產(chǎn)生的熱量被冷卻水帶走, 保證機械密封良好的冷卻效果, 延長(cháng)機械密封使用壽命。

　　1、動(dòng)、靜環(huán)的改造

　　由于動(dòng)、靜密封環(huán)在高溫下發(fā)生熱膨脹, 對動(dòng)、靜密封環(huán)有一定的擠壓。為了使動(dòng)、靜環(huán)在高溫下不致受到過(guò)多的不均勻擠壓變形, 一方面在選材上要求廠(chǎng)家選用進(jìn)口的碳化鎢(動(dòng)環(huán)) 硬質(zhì)合金與侵銻金屬石墨(靜環(huán)) , 這種浸銻金屬石墨的導熱能力比常規的浸樹(shù)脂石墨高出3～4倍,另一方面減小密封環(huán)的厚度,從而盡可能減小密封環(huán)的膨脹量, 保證靜、動(dòng)環(huán)密封面的平行狀態(tài), 同時(shí)動(dòng)環(huán)采用整環(huán)設計, 一次成型, 減少二次加工量, 從設計、制造著(zhù)手,減少靜環(huán)變形和開(kāi)裂的可能性。

　　2、改造自沖洗外冷卻

　　冷卻液在循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中會(huì )有阻力損失, 壓力過(guò)低、流速過(guò)慢, 不能起到冷卻效果, 所以增設了密封泵送環(huán)對冷卻液進(jìn)行增壓, 循環(huán)冷卻液由密封泵送環(huán)送至冷卻器進(jìn)行冷卻換熱后返回密封腔, 這樣能及時(shí)帶走介質(zhì)的熱量和摩擦產(chǎn)生的熱, 以達到較好的冷卻效果。密封泵送環(huán)設計為離心式結構, 在泵送環(huán)四周開(kāi)18個(gè)<8 mm的孔, 循環(huán)液通過(guò)隨軸旋轉產(chǎn)生離心效應達到增壓效果。泵送環(huán)的結構見(jiàn)圖1。在運行中嚴格控制自沖洗冷卻后的溫度, 保持摩擦副端面溫度不致過(guò)高, 這樣可通過(guò)控制循環(huán)液流量, 調節冷卻器上的熱負荷來(lái)控制。循環(huán)系統主要由蛇管式換熱器和密封泵送環(huán)組成。由于增設了密封泵送環(huán), 這樣就不需要增設循環(huán)液增壓泵, 因而結構簡(jiǎn)單, 操作方便, 不易發(fā)生故障。

　　3、增加循環(huán)液節流結構

　　在動(dòng)環(huán)與密封腔體之間設計了節流襯套, 節流襯套采用梳齒結構, 一方面減少冷卻循環(huán)液向泵內的流失, 另一方面可以控制泵內的介質(zhì)向密封端面的流動(dòng), 降低了密封端面工況苛刻度, 使泵送環(huán)的泵送效果更佳。

　　4、彈簧材料改進(jìn)

　　由于循環(huán)熱水泵輸送的介質(zhì)為高溫高壓飽和水,所以必須考慮彈簧材料在高溫下的穩定性, 此次改造將彈簧材質(zhì)改為沉淀硬化高鎳不銹鋼, 提高彈簧在高溫下的工作穩定, 確保彈簧比壓穩定。

　　5、其它的改進(jìn)措施

　　合理選用密封零件的材料, 金屬材料選用鎳鉻不銹鋼, 并采用專(zhuān)利阻垢技術(shù)和工藝, 提高導熱效率,輔助密封圈采用青銅填充燒結聚四氟乙烯, 具有導熱系數高, 定型能力好, 耐腐蝕、抗油、耐溫等特點(diǎn)。