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机械密封可靠性:应用、安装和运行
发布时间:2023-02-19 21:49:25浏览次数:

机械密封可靠性:应用、安装和运行(图3)


前言


机械密封的可靠性取决于很多因素,其中的大多数都在工厂团队的控制范围之内。它们是:


1)设计选择

2)正确应用

3)精确安装

4)适当的运行和环境控制


机械密封可靠性的设计选择


对机械密封设计选择影响大的三个变量是:设备特性、应用和运行工况以及泄漏率目标。


单封或多重机械密封布置


但是,个决定取决于确定是否需要单封或多重密封。这通常会对整体性能和可靠性产生破坏性影响。

在高速旋转设备上应用端面密封时,主要要求之一是确保密封面之间充分有效的润滑。旋转密封面和静止面之间不得发生过度摩擦。摩擦会迅速磨损和损坏密封部件,导致快速和过早失效。


机械密封可靠性:应用、安装和运行(图4)


图1:机械密封的可靠性可能取决于隔离液和环境控制的正确设置


对于具有足够润滑性能的相对清洁的工艺流体,选择单个密封装置(即单封)就可满足使用要求,这些密封的安装成本通常较低,团队操作和维护更简单。如果需要单独的(冲洗)润滑系统,则需要双重密封装置。这将有助于确保机械密封的可靠性。


应用:转速、压力和轴运行


必须详细了解/评估设备的具体应用,包括转速、压力和轴的运行(可能会在波动的圆周速度和压力下运行)。评估中还必须包括复杂的设备工况,例如轴向和径向轴运动超过允许的公差。


泄漏率


泄漏到大气中的量由工厂的泄漏率目标和/或法规要求决定,必须通过所选的密封设计来控制。在高速应用中有效运行的所有端面机械密封允许少量蒸汽通过主密封面。平均泄漏量将在每天1立方厘米的范围内,这在大多数工艺流体的可接受公差范围内。

但是,危险或有毒工艺流体的允许泄漏率则由政府机构(如职业安全与健康管理局和环境保护局)进行规定和强制执行。

终,只有通过特定的配置和设计才能实现安全密封,这些配置和设计将泄漏率降至或消除到所需的公差范围内。


哪些应用适合机械密封?


旋转设备是可以经济高效地考虑和应用端面机械密封的主要应用。而旋转设备用于处理气体、液体和浆料。


部件密封


某些类型的旋转设备未配备用于安装压盖的密封室或填料函,这将需要部件密封。公众号:solidworks非标机械设计


集装式密封


机械密封可靠性:应用、安装和运行(图5)


图2:集装式密封示例


集装式端面密封主要用于安装在ANSI(美国国家标准协会)离心泵上,以进行轴向调整。其简单、易于安装和维护的特点,使集装式安装的单封和双重密封成为带有填料函或密封腔(可安装压盖)的旋转设备的有力选择。


空气密封




图3:空气密封非常适合粉末和浆料应用


空气密封使用空气刀而不是密封面来密封流程介质。它们主要安装在用于移动或混合粉末、散装固体或重浆料的旋转设备上。


应用、安装和运行


端面机械密封的可靠性取决于三个因素:应用、安装和运行。


应用的设计选择


密封过早失效的主要原因之一是应用。这涉及到确定密封腔内的工况,这些工况决定了密封的持续时间和性能。一旦知道这些工况,就应该选择适合这些工况的佳密封设计。

延长端面机械密封的使用寿命主要取决于清洁和凉爽的运行环境,这直接受到应用的影响。


结构材料的应用不当是一个常见的错误,会迅速导致密封过早失效。例如,粘性的工艺流体(如胶水、糖蜜和油漆)可以将密封面粘合在一起。


每一种应用、工艺流体和环境的变化都会带来新的且通常未被考虑的后果组合,这就是为什么应用对密封可靠性有如此巨大影响的原因。


精确安装


一旦选择了适合应用的密封设计,随后将进行精确安装。许多密封故障的发生是由于人员不正确地安装了密封。如果安装部件密封,应由经验丰富的技术人员担任安装人员。集装式密封安装更简单,但仍然会发生错误。请仔细遵守制造商的说明。如果使用到外部隔离液,请确保正确设置环境控制。正确的设置允许将隔离液适当地压入密封腔(填料函),并对工艺流体进行充分冷却。

进行精确安装需要许多步骤。大多数集装式机械密封的主要安装步骤是:


1)安装前检查表(包括设备检查和清洁)

2)轴和轴套检查,以确保设备上没有深的划痕、锐边或毛刺

3)检查并清空密封腔,纠正任何孔、毛刺或锐边,并确保有足够的空间充分安装密封组件

4)确保轴正确对中

5)通过将密封放置在轴上并将装置滑回轴承箱或近的障碍物来安装密封组件;轻微的扭转运动将有助于将O形圈压缩到轴/轴套端部


机械密封可靠性:应用、安装和运行(图6)


图4:一个团队在污水处理设施上工作


理想的运行及运行环境是佳机械密封性能的关键


确定机械密封的使用方式及其环境,对于优化运行和寿命至关重要。通常,密封环境控制被忽视,导致密封寿命缩短。即使是理想的设计和精确的安装,也可能会出现问题。任何不利的运行工况或流程参数的变化都会影响设计和材料的性能,从而降低可靠性。为了获得佳的密封寿命,应按照设计进行运行和维护。


污水处理设施中的机械密封故障


在污水处理厂中可以找到一个例子,其中必须用高速离心泵输送未经处理的污水。这些水基溶液中夹带着固体,如果浆料在密封面之间移动,这些固体会导致密封泄漏并迅速侵蚀所选材料。

采用外部水源进行冲洗是防止密封过早失效的常见解决方案。它用干净的冷水淹没密封腔。这种冲洗必须保持在比污水更高的压力下,因为它提供了清洁、凉爽的环境,这对于保护机械密封的寿命至关重要。这些单(端面)密封系统的正常运行将增加水的消耗,也将稀释泵送产品。

在某些设施中,水消耗可能是一个主要关注点,或者不能容忍工艺流体被稀释。在这些情况下,需要使用独立的清洁液体冲洗的双重密封(系统)。

其它环境因素,如温度和压力,也必须仔细控制,以防止泄漏。应特别注意指定用于密封危险或有毒液体的环境控制系统。它们必须满足被密封流体的允许泄漏公差,并防止在密封失效时过度泄漏。


机械密封如何进行改进优化


轴承故障、汽蚀、叶轮负荷过大和轴不对中等因素导致的设备状况不佳,通常会导致许多问题,包括:


1)过度移动

2)振动

3)发热

4)机械密封受到机械冲击


此外,这些工况会导致更大的应力、更多的热量和更多的磨损物进入密封系统的机会。

虽然机械密封设计用于处理各种运动和工况,但它们只是更大系统中的一个机械部件。在为应用选择佳密封并确保佳的整体系统可靠性时,了解机械密封的基础知识以及如何适应不同的应用要求至关重要。


机械密封可靠性:应用、安装和运行(图7)


图5:巧克力搅拌揉捏机上的空气密封防止了泄漏,并改善了设备优化


机械密封失效


机械密封通过控制泵送流程中的压力来防止泵泄漏。它们能承受泵轴旋转引起的摩擦。这样可以减少产品浪费,节约更多成本并减少清洁工作。


作者简介:Thomas(Tommy)Seales是Sealing Equipment Products Company (SEPCO)的机械密封部门产品经理。他主要负责管理工程部和监督新产品开发。他的职责还包括为SEPCO的分销商和外部销售人员提供任何和所有国内和国际技术支持。Seales在SEPCO工作超过42年,担任机械密封部门的产品经理35年。


泵沙龙注:本文主要内容来源于,由泵沙龙翻译、编辑、修改和补充。