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(jù)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方法。
 

 

   熱水循環(huán)泵機械密封的失效原因
 

　　1、動、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)為浸樹脂石墨, 在高溫下膨脹量過大、膨脹不均勻?qū)е蚂o環(huán)密封面和動環(huán)密封面不平行, 在運轉的過程中加劇了動、靜環(huán)的磨損, 同時這種摩擦產(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程中多次出現(xiàn), 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, 而通過密封的沖洗水量太小、流速過慢, 對動、靜環(huán)起不到很好的冷卻效果。密封腔內(nèi)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(wěn)定的似汽相狀態(tài)下工作, 摩擦熱增加, 端面溫升過大, 進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, 過大的端面溫升使碳化鎢動環(huán)出現(xiàn)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環(huán)補償。因為彈簧的彈性和高溫穩(wěn)定性直接決定端面密封比壓的大小, 比壓過大, 一方面會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、靜環(huán)端面材料原有的性能, 從而進一步加劇了密封端面的摩擦, 造成熱裂。端面比壓過小, 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, 此時機械密封的密封性能將無法保證。所以, 正確選擇彈簧材料, 非凡是彈簧的高溫強度和穩(wěn)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, 泵體產(chǎn)生劇烈振動和噪聲, 泵內(nèi)壓力波動較大, 機械密封端面比壓隨之變化, 使密封環(huán)面開啟、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(xiàn)象必然導致密封出現(xiàn)不穩(wěn)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)泵機械密封改進方法
 

　　為了徹底解決熱水循環(huán)泵密封泄漏問題, 也為了節(jié)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(nèi)部結構及尺寸進行改造, 對機械密封的動、靜環(huán)材質(zhì)進行改進, 采用性能更好的材料替代, 提高彈簧在高溫下的穩(wěn)定性, 改進密封的冷卻沖洗系統(tǒng)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, 在保證機械密封壓蓋強度和剛度的前提下, 將壓蓋內(nèi)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, 延長機械密封使用壽命。

　　1、動、靜環(huán)的改造

　　由于動、靜密封環(huán)在高溫下發(fā)生熱膨脹, 對動、靜密封環(huán)有一定的擠壓。為了使動、靜環(huán)在高溫下不致受到過多的不均勻擠壓變形, 一方面在選材上要求廠家選用進口的碳化鎢(動環(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(guī)的浸樹脂石墨高出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、動環(huán)密封面的平行狀態(tài), 同時動環(huán)采用整環(huán)設計, 一次成型, 減少二次加工量, 從設計、制造著手,減少靜環(huán)變形和開裂的可能性。

　　2、改造自沖洗外冷卻

　　冷卻液在循環(huán)流動的過程中會有阻力損失, 壓力過低、流速過慢, 不能起到冷卻效果, 所以增設了密封泵送環(huán)對冷卻液進行增壓, 循環(huán)冷卻液由密封泵送環(huán)送至冷卻器進行冷卻換熱后返回密封腔, 這樣能及時帶走介質(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18個<8 mm的孔, 循環(huán)液通過隨軸旋轉產(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高, 這樣可通過控制循環(huán)液流量, 調(diào)節(jié)冷卻器上的熱負荷來控制。循環(huán)系統(tǒng)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, 因而結構簡單, 操作方便, 不易發(fā)生故障。

　　3、增加循環(huán)液節(jié)流結構

　　在動環(huán)與密封腔體之間設計了節(jié)流襯套, 節(jié)流襯套采用梳齒結構, 一方面減少冷卻循環(huán)液向泵內(nèi)的流失, 另一方面可以控制泵內(nèi)的介質(zhì)向密封端面的流動, 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

　　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(wěn)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(wěn)定, 確保彈簧比壓穩(wěn)定。

　　5、其它的改進措施

　　合理選用密封零件的材料, 金屬材料選用鎳鉻不銹鋼, 并采用專利阻垢技術和工藝, 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(shù)高, 定型能力好, 耐腐蝕、抗油、耐溫等特點。