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;結構簡單而緊湊;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或者靜止，可以分為旋轉型以及靜止型。旋轉型的密封，在高速運轉的時侯，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、結構、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)側還是外側，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構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：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軸線的端面在流體壓力以及補償機構彈力的作用下、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或者靜止，可以分為旋轉型以及靜止型。旋轉型的密封，在高速運轉的時侯，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、結構、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)側還是外側，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構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,傳動軸每轉一轉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, 可能是旋轉環(huán)相對于靜止環(huán)不旋轉或打滑, 其原因可能是防轉銷松脫或折斷, 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,選擇密封結構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構,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
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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[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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