浅谈机械密封压缩量的测量及其调整

学术论文《科学与财富》陆民廷;马静 2010-07-22 11:21:49
    摘  要:通过对密封失效原因进行分析,发现压缩量是造成密封失效至关重要的参数之一,文中阐述了计算压缩量的简易公式,优化了以往压缩量测量复杂且易发生计算错误的方法,对从事专业工程技术的人员来说有一定的参考价值。
  关键词:机械密封 压缩量 测量 调整
  
  1、前言
  机械密封(又称端面密封)是流体机械和动力机械中不可缺少的零部件。它对整台机器设备、整套装置、甚至对整个工厂的安全生产影响都很大。而压缩量是机械密封中的一个参数,机械密封上可被压缩的就只有弹簧(波纹管)和O圈了。显然,机械密封压缩量就是指的是弹簧(波纹管)的压缩量。弹簧(波纹管)压力的主要作用是保证主机在起动、停车或介质波动时,使密封端面能紧密接合。显然,弹簧(波纹管)压力过小,难以起到上述作用。弹簧(波纹管)压力过大,造成端面比压(P)大;由公式Q=fPV/J可知,P增大,端面磨擦热Q增大,磨擦副环温度升高,当温升超过所用材料强度限时,就会发生磨擦副环的热强度破坏。同时,副环的温升还会使端面间的液膜沸腾和蒸发,从而造成密封端面干磨擦,使密封很快失效。又由公式△=K1·P·V·t和μ=K1·Pm·Vn可知P增大,使粘着磨损率△、磨粒磨损率μ增大,造成密封失效。可见压缩量的测量和调整是关系到机械密封使用寿命和密封性能的一个最直接且至关重要的因素。例如,黑龙江某厂使用的150YII-75B型泵,采用GY55机械密封,组装投运约半个月就发生泄漏超标现象,拆装几次后发现树脂静环磨损严重。究其原因,是由于原套密封安装后压缩量偏大造成端面比压(P)增大。这种情况不仅缩短机封寿命期,而且影响了工厂的安全生产。近几十年来,机械密封技术有了很大的发展,种类繁多,在实际工作中,我们面对各种型式密封,往往会感到压缩量的测量复杂,难以掌握,以至于在测量过程中发生计算错误,而这种计算错误将会直接造成跑冒滴漏故障。所以,通过压缩量的测量和调整,将密封端面比压(P)控制在适宜范围是关系到机械密封使用寿命和密封性的一个直接且至关重要的因素。
  笔者依据多年工作经验,结合实际,通过对各种机械密封压缩量的测量方法的对比,总结出一套简易公式,实践证明,此公式测量各种泵用机械密封压缩量准确可靠,实际推广效果果较好。
  2、计算压缩量简易公式
  2.1在实际测量过程中,可以采用以下公式:
  压缩量=a+b-(c+d+e)(1)
  式中:
  a—动环在轴套上装好后,以动环面到轴套密封垫所接触的轴套内台阶的垂直距离;
  b—静环底面所触压盖底台到静环面的垂直距离;
  c—静环面到压盖加密封垫台阶处的垂直距离;
  d—轴上加轴套密封垫处台阶到泵盖与轴承箱体接触面的垂直距离;
  e—泵盖与轴承箱体接触面到压盖密封垫所接触的泵盖底台阶的垂直距离。c+d+e实质是在轴承箱紧固在泵盖上、安装好的密封紧固在泵盖上,动环面与静环面刚好接触,而弹性元件不发生形变的情况下,尺寸a和b两者之间所包含水量轴的长度。
  实测中为方便,我们令f=b-c,则(1)式即为:
  压缩量=a+f-(d+e)(2)
  无论哪种密封,只要静环面高出压盖加密封垫处台阶高度,f为正值;反之f取负值。f在实测中可以很方便地将静环在压盖上装好后,直接测出静环面到压盖上加密封处台阶的垂直高度,减少了测量量多带来的间接误差。d+e的尺寸要依具体情况而定,一般应选择d1+e1和d2+e2中较大的代替d+e(如Y型泵箱体);只有一个台阶的轴承箱体可直接测出。以上各量我们可以用卡尺、浓度尺在机械密封安装之前直接准确测出。
  2.2多级泵压缩量的测量要考虑转子存在串量问题
  在多级泵两侧机械密封压缩量相同的条件下:
  多级泵压缩量=g+f±1/2串量(3)
  式中g值为(1)、(2)式中的a-d;g的引入是为了实际测量方便,也是为了减少间接误差。
  3、调整压缩量应用实例
  以150YII-75B型泵使用GY55(内装式、单端面、套传动平衡型机械密封)为例。机械密封调整前测得a=133.5mm,f=-16.5mm,d=88mm,e=19mm,根据公式(2)压缩量=a+f-(d+e)=10mm。只加垫调节已不适宜,依据经验,实际压缩量一般取测量值的60%,且低于5mm,以防止端面比压P过大,造成磨损,因此,我们决定缩小压缩量至4.5mm。将轴套卡弹簧盒的台阶在不影响强度的条件下车去2.5mm,则a=131mm[见式(2)]。然后通过调整静环端盖的垫片厚度使压缩量达到预期的数值,实践证明调整后的密封的使用寿命达到6个月以上。
  4、结语
  在实际测量压缩量过程中证明,该方法方便、灵活、准确,实践推广效果很好,能适用于测量各种泵用机械密封压缩量。
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