密封技術論文(2)
密封技術論文
密封技術論文篇二
化工機械的密封技術
摘要：機械密封具有密封性好、性能穩(wěn)定、泄漏量少、摩擦功耗低、對軸的磨損小等優(yōu)點,普遍應用于煉油、化工、化纖、化肥等行業(yè)的泵、壓縮機、反應釜等旋轉(zhuǎn)設備中。機械密封良好的密封性能為生產(chǎn)裝置的安全、平穩(wěn)、長周期運行打下了基礎。而且,機械密封在實踐應用中不斷得到改進,使得機械密封更加完善和應用更加廣泛。
關鍵詞：化工機械;密封;原因;措施
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
無論何種密封，對密封件都有一個共同的要求，即：嚴密、泄漏量少;可靠、使用壽命長;結(jié)構(gòu)簡單而緊湊;維修方便;成本低;價格便宜;互換性好。對于化工解析密封來說，泄漏量一般可控制在0.2～3mL;使用壽命一般可達一年以上。理論上大多數(shù)化工解析密封，當磨損率較小且在流體動力潤滑條件下運行時，則意味著密封應該是永遠耐用的，但實際并非如此，其原因通常在于存在著密封不可能克服的偶然工況，其中包括：化工解析密封的質(zhì)量存在問題;人為誤差(機器運行操作錯誤);安裝誤差;沖洗系統(tǒng)失效;工況的急劇波動等
化工機械密封，可以按照不同的標準來進行分類：按照彈簧的元件旋轉(zhuǎn)或者靜止，可以分為旋轉(zhuǎn)型以及靜止型。旋轉(zhuǎn)型的密封，在高速運轉(zhuǎn)的時侯，其介質(zhì)中的彈簧本身受到離心力影響很容易發(fā)生變形，而強腐蝕性的介質(zhì)在彈簧的強烈攪動下會顯得更加不利，但是靜止型就沒有這一種缺點。無論是旋轉(zhuǎn)型還是靜止型都是機械密封中最為主要的零配件，其性能的好壞可以說直接的關系到密封的效果以及壽命，正是因為這樣，對于密封環(huán)的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸以及表面加工的質(zhì)量等等都必須有比較高的要求;按照密封的介質(zhì)泄漏方向，則可以分為內(nèi)流失以及外流式;按照介質(zhì)在端面所引起的卸載情況可以分為平衡式以及非平衡式;按照靜環(huán)位于密封端面內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，可以分為內(nèi)裝式以及外裝式;按照密封腔內(nèi)的溫度可以分為高溫密封、中溫密封、普溫密封以及低溫密封;按照密封腔內(nèi)的壓力可以分為超高壓機械密封、高壓機械密封、中壓機械密封以及低壓機械密封;按照彈簧的個數(shù)可以分為單彈簧式以及多彈簧式;按照非接觸式機械密封的結(jié)構(gòu)可以分為流體靜壓式、流體動壓式以及干氣密封式;按照密封端面的對數(shù)可以分為單端面以及雙端面;按照彈性元件可以分為彈簧壓縮式以及波紋管式。
1機械密封的定義
化工機械密封，也有人稱之為端面密封，一般來說用于泵、壓縮機等等設備的旋轉(zhuǎn)軸密封，由四類部件組合而成：主要部件：動環(huán)、靜環(huán);輔助密封件：密封圈;彈力補償機構(gòu)：彈簧、推環(huán);傳動件：彈箕座以及鍵或者是各種各樣螺釘?；C械密封，是由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力以及補償機構(gòu)彈力的作用下、輔助密封的配合下，保持貼合并且相對滑動，從而構(gòu)成的防止流體泄漏的一種裝置。密封的理論主要涉及到密封的機理、密封摩擦副的摩擦以及潤滑、密封動靜環(huán)的熱力變形分析、動力學的特性、流體動壓潤滑的理論、流體靜壓潤滑的理論、熱彈性流體動壓潤滑的理論等等。
2機械密封的組成
化工機械密封，可以按照不同的標準來進行分類：按照彈簧的元件旋轉(zhuǎn)或者靜止，可以分為旋轉(zhuǎn)型以及靜止型。旋轉(zhuǎn)型的密封，在高速運轉(zhuǎn)的時侯，其介質(zhì)中的彈簧本身受到離心力影響很容易發(fā)生變形，而強腐蝕性的介質(zhì)在彈簧的強烈攪動下會顯得更加不利，但是靜止型就沒有這一種缺點。無論是旋轉(zhuǎn)型還是靜止型都是機械密封中最為主要的零配件，其性能的好壞可以說直接的關系到密封的效果以及壽命，正是因為這樣，對于密封環(huán)的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸以及表面加工的質(zhì)量等等都必須有比較高的要求;按照密封的介質(zhì)泄漏方向，則可以分為內(nèi)流失以及外流式;按照介質(zhì)在端面所引起的卸載情況可以分為平衡式以及非平衡式;按照靜環(huán)位于密封端面內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，可以分為內(nèi)裝式以及外裝式;按照密封腔內(nèi)的溫度可以分為高溫密封、中溫密封、普溫密封以及低溫密封;按照密封腔內(nèi)的壓力可以分為超高壓機械密封、高壓機械密封、中壓機械密封以及低壓機械密封;按照彈簧的個數(shù)可以分為單彈簧式以及多彈簧式;按照非接觸式機械密封的結(jié)構(gòu)可以分為流體靜壓式、流體動壓式以及干氣密封式;按照密封端面的對數(shù)可以分為單端面以及雙端面;按照彈性元件可以分為彈簧壓縮式以及波紋管式。
3機械密封泄露的主要原因
3.1 長期磨損
機械磨損將引起密封副的正常配合關系被破壞,當端面出現(xiàn)一定的磨損,傳動軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)密封件都要作軸向位移和徑向擺動。根據(jù)磨損痕跡可以判斷運動和磨損情況, 也可以確定密封泄漏的原因。例如, 密封副磨損痕跡均勻,各零件的配合良好,這就說明傳動部分的同軸度良好。這時密封端面產(chǎn)生的泄漏, 可能不是由密封本身問題引起的。若泄漏量為常數(shù), 就意味著泄漏不是發(fā)生在兩端面之間,有可能發(fā)生在其他部位上,如靜密封處。再如,密封開始使用時就泄漏,且觀察不到摩擦端面磨損痕跡, 可能是旋轉(zhuǎn)環(huán)相對于靜止環(huán)不旋轉(zhuǎn)或打滑, 其原因可能是防轉(zhuǎn)銷松脫或折斷, 或是底座的孔徑小于密封件的外徑,由于安裝不到位所致。
3.2 過熱損傷
過熱不僅引起密封副變形產(chǎn)生磨損, 還可能引起熱裂和皰疤。通常, 在過大的熱應力作用下密封環(huán)表面上出現(xiàn)徑向裂紋, 稱為熱裂。在短時間的機械負荷或熱負荷作用下會出現(xiàn)熱裂,例如由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷等熱裂時密封環(huán)磨損加劇泄漏量迅速增長。對于平衡型密封, 甚至密封環(huán)分開。為了避免熱裂,必須掌握材料的機械-物理性能,在設計時考慮到可能產(chǎn)生熱裂, 并給定運轉(zhuǎn)條件。介質(zhì)潤滑性差、過載、操作溫度高、線速度高、配對材料組合不當?shù)纫蛩?或者是以上幾種因素的疊加, 都可以產(chǎn)生過大的摩擦熱,若摩擦熱不能及時散發(fā), 就會產(chǎn)生熱裂紋,從而引起泄漏。
3.3 化學腐蝕
由于密封接觸腐蝕性介質(zhì)就會產(chǎn)生表面腐蝕, 甚至在表面各處產(chǎn)生劇烈腐蝕點而形成點蝕。在金屬的晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕,會深入到金屬的內(nèi)部, 并進一步破壞而引起斷裂。腐蝕的性能影響很大。由于密封件比主機的零件小,而且更精密,通常要選用比主機更耐腐蝕的材料。經(jīng)驗表明,壓力、溫度和滑動速度都能使腐蝕加速。密封件的腐蝕率隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律增加。處理強腐蝕流體時,采用雙端面密封,可以最大限度減輕腐蝕對密封件的影響, 因為它與工藝流體相接觸的零件數(shù)量少。這也是在強腐蝕條件下,選擇密封結(jié)構(gòu)的一條最重要的原則。
3.4 密封零件失效
機械密封零件失效大部分是輔助密封圈失效, 機械密封由于泄漏而不能正常工作的一個主要原因也是因為O 形圈失效引起的。O形圈失效的表現(xiàn)為老化、永久性變形、溶脹變形、扭曲及擠出損傷。因此,在選用O 形圈時應考慮合成橡膠的安全使用溫度, 盡可能地選用截面較大的橡膠O 形圈, 適當提高硬度, 采用溝槽式的裝配結(jié)構(gòu),通過沉浸試驗合理選材,必要時選用復合材料,如橡膠包覆聚四氟乙烯密封圈。
4總結(jié)
總而言之，化工機械密封因為具有很多的優(yōu)點而被廣泛的應用，但有利就有弊，對于這一點要正確的認識。而化工機械密封的泄漏失效原因，可以說是非常復雜的，所以說在化工機械密封的設計過程中，要充分的掌握好工作的條件等等因素，仔細的選用合適的密封機構(gòu)以及材料，以防止因為設計的不恰當而引起的密封失效。機械密封自20 世紀初第一項專利開始至今發(fā)展已100 多年了, 作為一個密封產(chǎn)品,從簡單到復雜,并逐步完善實用, 隨著科學技術的發(fā)展, 這種密封產(chǎn)品還將進一步發(fā)展,現(xiàn)階段還不存在用什么產(chǎn)品代替它的問題, 其發(fā)展空間仍然很大。需要設計、制造、使用等方面的技術人員共同努力, 來推動機械密封技術水平的進一步發(fā)展。
參考文獻
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[3] 王順學.機械密封的失效原因分析與對策[J]. 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院學報. 2008(02)
[4] 顧伯勤,蔣小文,孫見君,陳曄.機械密封技術最新進展[J]. 化工進展. 2003(11)
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