化工機械密封泄露探究及解決措施

2013-11-22 喬楊 遼陽石化分公司煉油廠

  作為一種非常重要的軸封裝置,化工機械由于具有消耗功率低,使用壽命長密封效果好的特點,得到了廣泛的應(yīng)用。從過熱損傷,長期磨損,化學(xué)腐蝕以及密封零件失效等方面分析了化工機械密封泄漏的問題,同時指出解決化工機械密封泄漏的措施。

  在化工工業(yè)為了把原材料加工成成品, 必須經(jīng)過對原材料的處理,在一系列的化學(xué)反應(yīng)以及分離,精制反應(yīng)產(chǎn)物的化工過程中使用的機械就是化工機械;C械的密封是通過介質(zhì)壓力或者彈簧力,利用平直光滑同時具有流體膜的表面實現(xiàn)密封;C械密封比填料密封的使用壽命長,密封效果好,功率消耗低,基于此,化工機械密封得到了越來越多的應(yīng)用。

一、化工機械密封概述

  化工機械密封也被叫做端面密封,通常被應(yīng)用在對壓縮機,泵等設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)軸的密封方面。化工機械的主要部件是靜環(huán)和動環(huán),將密封圈作為其輔助密封件,化工機械密封的傳動件是各種螺釘,彈箕座和鍵等,推環(huán)和彈簧是化工機械密封的彈力補償機構(gòu)。化工機械密封的原理是基于不少于一對的與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的端面,由于流體壓力和補償機構(gòu)彈力的作用,與輔助密封相配合,從而端面能夠在保持相對滑動的同時,緊密貼合,因此,可以預(yù)防流體泄露。

二、化工機械密封存在的問題分析

  第一,化工機械密封由于過熱損傷引起泄露問題。一旦在化工機械密封中出現(xiàn)過熱問題,就會使得密封副變形,從而造成了密封的磨損,嚴重的可能會產(chǎn)生熱裂。通常情況下,當(dāng)出現(xiàn)熱應(yīng)力比較大的情況時, 在化工機械密封環(huán)的表面就會產(chǎn)生徑向的裂紋,即熱裂現(xiàn)象。出現(xiàn)熱裂現(xiàn)象一般是當(dāng)短時間機械負荷大或者熱負荷大的情況下產(chǎn)生的。因此,為了能夠?qū)崃熏F(xiàn)象進行有效的規(guī)避,進行化工機械密封設(shè)計時,首先要把握材料的物理性能,進行密封設(shè)計的時候,要對化工機械密封可能會產(chǎn)生的熱裂進行充分的考慮;同時,當(dāng)操作溫度過高,介質(zhì)潤滑性能不高,配對的材料組合不匹配時,都會造成摩擦熱過大的現(xiàn)象,當(dāng)產(chǎn)生的摩擦熱不能及時散發(fā), 那么就會出現(xiàn)熱裂, 由此也可以造成泄漏。

  第二,化工機械密封由于長期磨損造成了泄漏;C械長期磨損, 就會使得密封副的正常配合受到破壞, 當(dāng)端面發(fā)生磨損,傳動軸轉(zhuǎn)動時,密封件都會發(fā)生徑向擺動及軸向位移,基于磨損痕跡可以對磨損情況及運動情況進行判斷, 從而對密封泄漏原因進行分析。當(dāng)密封副磨損的痕跡均勻,那么此時零件間配合性能比較好,也就是說傳動的同軸度良好,此時化工機械的密封泄漏大太可能密封本身造成的。當(dāng)泄漏量固定,那么不是在兩端面發(fā)生泄漏,而是在其他部位發(fā)生了泄漏。

  第三,化工機械密封由于密封零件失效造成了泄漏。由于密封零件失效造成的化工機械密封泄漏, 實際上是由于輔助密封圈失效造成的或者是由于O 型圈失效產(chǎn)生的。通信情況下,永久性的變形,老化,扭曲,溶脹變形以及擠出損傷等都是O 型圈失效的表現(xiàn)。基于此,化工機械密封進行O 型圈選擇時,必須要充分考慮合成橡膠安全使用的溫度,同時在使用O 型橡膠圈時,最大可能的使用截面積大的,同時將O 型圈的硬度適當(dāng)?shù)奶岣,一般O 型圈的結(jié)構(gòu)采用溝槽式,在選擇O 型圈材料時,進行沉浸實驗, 對于化工機械密封要求嚴格的應(yīng)該采用諸如橡膠包覆聚四氟乙烯等復(fù)合型的材料制成的密封圈。

  第四,化工機械密封由于化學(xué)腐蝕造成的泄露。當(dāng)在化工機械密封與腐蝕性介質(zhì)相接觸時,會造成密封表面的腐蝕,嚴重的在接觸表面產(chǎn)生劇烈的腐蝕點,發(fā)生點蝕。而金屬晶界上的腐蝕會進一步侵入到金屬內(nèi)部,使得破壞加大,嚴重的甚至?xí)斐蓴嗔眩虼,腐蝕對于化工機械密封的影響非常大。通常情況下,和主機零件相比,密封件不但要小,同時更精密,因此,密封件需要選擇比主機耐腐蝕的材料。溫度,壓力和滑動速度都會加快腐蝕的速度,隨著溫度的升高,密封件腐蝕率甚至呈指數(shù)規(guī)律增長。為了盡可能的降低腐蝕對于密封件造成的影響, 在存在強腐蝕流體的時候,利用雙端面密封,由于雙端面密封和工藝流體接觸零件數(shù)量相對來說比較少,因此,利用雙端面密封降低化學(xué)腐蝕的影響。

三、解決化工機械密封泄漏的措施

  實際上, 化工機械密封的主要原因是由于機械密封端面有端面膜的存在,密封最終效果是由于端面膜的形態(tài)所決定的。由于被密封的流體在處于飽和或者接近飽和時, 就會發(fā)生閃蒸或者沸騰,由此,發(fā)生了相變,造成了端面膜相變的產(chǎn)生,所以造成了端面膜不很多形態(tài)。時,端面膜的反壓力也會產(chǎn)生非常大的變化,從而造成了端面不能夠穩(wěn)定的貼合在一起。所以,確;C械密封的核心就是要保證端面膜穩(wěn)定膜,換句話說,要保證端面膜沒有相變的發(fā)生,或者即使存在相變,但是端面膜的貼合不能收到破壞。基于此,進行化工機械密封設(shè)計時,需要緊密聯(lián)系實際,盡可能選擇壽命長的摩擦副材料或者精密封圈材料。對于雙端面機械密封來說,其內(nèi)端面和介質(zhì)接觸,因此必須選擇耐腐蝕性能高的材料,外端面不與介質(zhì)接觸,選擇密封可靠性好的WC 橡膠圈等材料即可。不必使得雙端面內(nèi)端面和外端面材料必須一致,這樣一方面能夠滿足化工機械密封的需要,同時可以使得成本降低。

結(jié)束語

  化工機械密封有點非常多, 在化工行業(yè)得到了越來越多的應(yīng)用,然而,由于化工生產(chǎn)的特殊性與復(fù)雜性,化工機械密封容易發(fā)生泄漏, 化工機械密封泄漏失效問題對化工機械密封造成了很大的影響。因此,必須采取合理的化工機械密封設(shè)計,結(jié)合化工過程生產(chǎn)的實際情況, 選擇合適的化工機械密封的結(jié)構(gòu)和材料,盡可能的延長化工機械密封的使用壽命,提高化工機械密封的性能;C械密封也正在從簡單到復(fù)雜,逐漸向完善方向發(fā)展,因此,在化工機械密封使用過程中,基于設(shè)計,制造以及應(yīng)用等各個方面,不斷提高化工機械密封技術(shù)的發(fā)展,從而在某種程度上進一步推動化工行業(yè)的發(fā)展。