多级离心泵机械密封的结构特点

要随着工业企业流程化、自动化水平的不断提高设备稳定性、可靠性显得尤为重要。现场设备的泄漏已成为评定设备现场管理的重要指标之一因此密封性能就是评定设备管理的一个重要方面。因机械密封在现场以其性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低而广泛应用于冶金、石油、化工企业多极离心泵中。结合机械密封在三昌多级离心泵使用特点总结出现场使用的一些经验以便于治理泄漏。机械密封的结构特点 为了适应不同工作条件的需要机械密封有多种不同的型式。

1、按密封端面的对数分为单端面、双端面等机械密封。 单端面——在密封装置中只有一对密封端面。它结构简单是常用的机械密封型式。 双端面——在密封装置中具有两对密封端面。它结构复杂适用于强腐蚀、易燃易爆、有毒有害介质以及真空的场合。

2、按密封流体作用在密封端面上的压力是卸荷或不卸荷可分为平衡式和非平衡式机械密封。 平衡式——密封流体作用在密封端面上压力部分卸荷或全部卸荷。 非平衡式——密封流体作用在密封端面上的压力不卸荷。 平衡式适用于中、高压条件的机械密封非平衡式适用于低压条件的机械密封。

3、按弹簧是否置于密封流体之内分为弹簧内置式和弹簧外

置式机械密封。 弹簧内置式——弹簧置于密封流体之内。 弹簧外置式——弹簧置于密封流体之外。 弹簧内置式的密封端面受力状态好泄漏量小冷却与润滑好。所以除了带腐蚀性的介质外应尽可能采用内置式结构。

4、按补偿结构中的弹簧个数分为单弹簧式和多弹簧式的机械密封。 单弹簧式——在补偿机构中只有一个弹簧。它用于负荷较轻、轴径较小的场合。 多弹簧式——在补偿机构中有多个弹簧。用于较大轴径。密封端面上弹簧力分布较均匀但弹簧丝直径小腐蚀对弹簧影响较大。

5、按补偿机构是否随轴旋转分为旋转式和静止式机械密封。 旋转式——补偿环随轴旋转。 静止式——补偿环不随轴旋转。

机械密封结构型式的选择

1.根据介质特性选型 腐蚀性较弱的介质通常选用内置式机械密封其端面受力状态和介质泄漏方向都比外置式合理。对于强腐蚀性介质由于弹簧选材较困难可选用外置式或聚四氟乙烯波纹管式机械密封但一般只适用p≤0.20.3MPa的范围内。 易结晶、易凝固和高粘度的介质应采用大弹簧旋转式结构。因为小弹簧容易被固体物堵塞高粘度介质会使小弹簧轴向补偿移动受阻。根据工作参数p、v、t选型这里p是指密封腔处的介质压力根据p值的大小可以初步确定是否选

择平衡式的结构以及平衡程度。对于介质粘度高、润滑性好的p≤0.8MPa或低粘度、润滑性较差的介质p≤0.5MPa时通常选用非平衡式结构。p值超过上述范围时应考虑选用平衡式结构。当p15MPa时一般单端面平衡式结构很难达到密封要求此时可选用串联式多端面密封。 由于泵内流体和泵外大气间存在着压差为了防止浆体外泄因此泵在运行时需设密封装置称其为轴封。常用的轴封种类有填料密封、机械密封、动力密封以及浮动密封等形式。从目前各行业用泵情况看机械密封已经成为各行业通用的密封形式并且该密封形式运行平稳可靠给各行业带来很大的经济效益。

机械密封的基本原理 机械密封是由两块密封元件静环和动环垂直于轴的光滑而平直的表面相互贴合并做相对转动而构成的密封装置如图1所示。它是靠弹性构件如弹簧6和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触面端面上产生适当的压紧力使这两个端面紧密贴合。

1. 机械密封工作原理及结构

原理通过动环和静环密切配合并作相对转动进行密封工作时动环受液体压力和弹力作用沿着轴向移动紧贴在静环端面上并作相对运动在运动过程中动环与静环密封面上形成

一层液膜起到密封作用。 结构机械密封是靠相对滑动的端面在流体压力和弹力作用下保持接合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。 从图中可知流体可能泄漏的途径有4种A流道静环与压盖B流道压盖于壳体二者均属静密封C流道动环与轴。静密封元件最常壳体 图1 多极离心泵中使用的机械密封结构示恩图 用的有橡胶0形圈D流道动环与静环的端面彼相对滑动的动密封。根据其工作原理可知为了使密封端面间保持必要的液膜厚度必须保证两端面的光洁。

2泄漏原因分析及检修

1静泄漏。当更换新机封后进行静压试验如泄漏量少于10滴分则可认为在正常范围内如泄漏量较大且向四周喷射则表明动、静环密封圈安装存在问题需重新调配。

2运转过程中泄漏。排除静密封点泄漏外运转过程中泄漏主要是由于动环、静环液膜受破坏所致引起密封失效的原因主要有 ①泵体内抽空造成泵体内无液体使动、静环面无法形成完整的液膜 ②安装过程中动环面压缩量过大导致运转过程中短时间内动环、静环两端面严重磨损、擦伤无法形成密封液膜 ③动环密封圈制造安装过紧轴向力无法调整动环的轴向浮动量动、静环之间液膜厚度不随泵的工况发生变化造成液膜不稳定 ④工作介质中有颗粒状物质运转中进入动环、

静环端面损伤动、静环密封端面无法形成稳定液膜 ⑤颗粒状物质中进入环弹簧元件或波纹管时造成动环无法调整轴向浮动量造成动、静环端面间隙过大无法形成稳定液膜。 在现场中出现上述问题时大多需要重新拆装机械密封有时需要更换机械密封有时仅需清洗机械密封。

3正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命而大多数是由于工况变化较大引起的。 ①抽空导致密封破坏 ②高温加剧泵体内油气体分离导致密封失效。

3机械密封使用、维护、检修中应注意的几项问题

1液膜形成 输送原油过程中原油的粘度大、润滑性好可提高动、静环两端面的液膜形成的稳定性但是纯水则降低了两端面的液膜形成的稳定性易发生泄露。在条件许可时增加机械密封的润滑提高防泄漏效果延长机械密封使用寿命。

2冷却 机械密封依靠动、静端面形成液膜形成密封因而切忌端面干磨否则两端面间的液膜就会汽化。使摩擦产的在量热无法散失造成动、静环破裂。因此机械密封在使用中应绝对保证冲洗冷却液的供应及畅通。如依靠输送介质降低机械密封的温度时应保证输送介质的充足。

3合理使用机械密封 机械密封经过一段时间使用后静泄漏

量增大为减少静泄漏量操作人员有时会人为排空泵内液体造成短时间内动环、静环干磨违反机械密封使用规程因而大大降低机械密封的使用寿命。

4机械密封的更换 当机械密封泄露很大程度上是由于泵体的内部的间隙、工况发生变化而密封本身并没有损坏因此在实际中需要分析是机械密封损坏还是泵的工况发生变化例如当泵平衡盘严重磨损时会造成多极离心泵一端机械密封急剧泄漏输送介质而密封完好只需要对旧密件进行清洗重新安装使用即可。但当旧机械密封损坏时选用新密封的材质、端面光洁度不达标时使用效果会差于旧密封的使用效果。 因此在现场安装使用机械密封的过程中不仅要了解机械密封的结构、工作原理更多的需要分析了解现场情况以便于更好的解决现场问题。