浅析机械密封泄漏原因

学术论文 2018-07-11 09:50:18
  机械密封又称端面密封,是流体机械和动力机械中的重要部件。1885年英国出现了第一个端面密封专利,随着新材料的不断应用,集装式机械密封技术的不断完善,机械密封技术得到了迅速发展,目前,机械密封广泛应用于石油、化工及医药装置中。 
  石油化工企业中,所处理的流体介质大多数易燃易爆、有毒有害,一旦密封失效,产生介质泄漏,不仅污染环境、影响人体健康,而且会导致火灾、爆炸及人身伤亡等重大事故,随着环境保护和人类健康要求的提高,对机器密封性能的要求也不断提高。 
  1 机械密封工作原理 
  机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下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。机械密封的结构形式繁多,但无论哪种结构,机械密封都由四部分组成。 
  1.1 端面密封副 
  端面密封副由动环和静环组成,其作用是使密封面紧密贴合,防止介质泄漏,动环随轴转动,同时可以轴向移动,自动补偿密封面的磨损,保证与静环的紧密贴合,静环具有浮动性,起缓冲作用。 
  1.2 补偿机构 
  补偿机构由弹性元件组成,如弹簧、波纹管等,其作用是起补偿、预紧及缓冲作用,动环在弹性元件的作用下,具有追随性,保证端面密封副的良好贴合。 
  1.3 辅助密封圈 
  辅助密封圈主要由动环密封圈和静环密封圈组成,动环密封圈保证动环与轴或轴套间的密封性,静环密封圈保证静环与压盖间的密封性,动环密封圈和静环密封圈同时也起到浮动和缓冲作用。 
  1.4 传动机构 
  传动机构主要有传动销、紧定螺钉等组成,其作用是将轴的转矩传递给动环。 
  机械密封工作时,在密封流体压力及弹性元件的弹力作用下,动环和静环互相贴合并相对运动,密封端面之间形成一微小间隙,当压力介质通过此间隙时,形成极薄的液膜,产生阻力,阻止介质泄漏,同时液膜又使得端面得以润滑,获得长期密封效果。 
  2 机械密封泄漏原因 
  机械设备运行过程中机械密封发生失效,产生泄漏的原因很多,通过对前人总结的经验进行分析,机械密封发生泄漏的原因可归纳为密封端面磨损、密封元件腐蚀、热效应、压力波动等因素。 
  2.1 密封端面磨损 
  设备运行过程中,介质中细小颗粒状物质进人摩擦副,研磨动、静环密封端面,导致机械密封失效;设备运行过程中,循环线堵塞或循环液量不足时,会发生摩擦副干运转,静环严重磨损,导致机械密封失效;高温泵机械密封冷却循环水易结垢,将石墨环内缘磨掉,导致机械密封失效。 
  2.2 密封元件腐蚀 
  机械密封运转过程中,会发生化学腐蚀、电化学腐蚀和机械剥蚀,造成密封元件损坏,导致机械密封失效。 
  2.3 热效应 
  高温油泵中的机械密封,会因石墨环超过许用温度,造成摩擦面附近树脂会发生炭化,导致机械密封失效;高温下辅助密封元件超过许用温度后,造成辅助密封元件迅速老化、变硬失去弹性,导致机械密封失效;机械密封运行过程中,如摩擦副产生的热量不能有效的散出,密封面间的液膜会发生汽化,导致机械密封失效。 
  2.4 压力波动 
  机械密封的平衡程度β对机械密封的效果影响很大,平衡程度β过小,摩擦副的磨损量小,泄漏量增加,平衡程度β过大,泄漏量减小,摩擦副的磨损量增大,机械密封运行过程因抽空、憋压等异常现象,会使动、静环密封面分离,导致机械密封失效。 
  3 结语 
  影响机械密封泄漏的因素很多,除上述密封端面磨损、密封元件腐蚀、热效应、压力波动等因素外,输送流体介质的性质、机械密封安装误差、振动等因素都会导致机械密封失效,产生泄漏,因此机械密封泄漏的原因,应根据具体情况进行分析,方能准确找到机械密封泄漏的原因。
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