化工設(shè)備密封技術(shù)論文(2)
化工設(shè)備密封技術(shù)論文篇二
化工機(jī)械的密封技術(shù)
摘要：機(jī)械密封具有密封性好、性能穩(wěn)定、泄漏量少、摩擦功耗低、對(duì)軸的磨損小等優(yōu)點(diǎn),普遍應(yīng)用于煉油、化工、化纖、化肥等行業(yè)的泵、壓縮機(jī)、反應(yīng)釜等旋轉(zhuǎn)設(shè)備中。機(jī)械密封良好的密封性能為生產(chǎn)裝置的安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行打下了基礎(chǔ)。而且,機(jī)械密封在實(shí)踐應(yīng)用中不斷得到改進(jìn),使得機(jī)械密封更加完善和應(yīng)用更加廣泛。
關(guān)鍵詞：化工機(jī)械;密封;原因;措施
中圖分類(lèi)號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
無(wú)論何種密封，對(duì)密封件都有一個(gè)共同的要求，即：嚴(yán)密、泄漏量少;可靠、使用壽命長(zhǎng);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊;維修方便;成本低;價(jià)格便宜;互換性好。對(duì)于化工解析密封來(lái)說(shuō)，泄漏量一般可控制在0.2～3mL;使用壽命一般可達(dá)一年以上。理論上大多數(shù)化工解析密封，當(dāng)磨損率較小且在流體動(dòng)力潤(rùn)滑條件下運(yùn)行時(shí)，則意味著密封應(yīng)該是永遠(yuǎn)耐用的，但實(shí)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(wèn)題;人為誤差(機(jī)器運(yùn)行操作錯(cuò)誤);安裝誤差;沖洗系統(tǒng)失效;工況的急劇波動(dòng)等
化工機(jī)械密封，可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)：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(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)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(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)在彈簧的強(qiáng)烈攪動(dòng)下會(huì)顯得更加不利，但是靜止型就沒(méi)有這一種缺點(diǎn)。無(wú)論是旋轉(zhuǎn)型還是靜止型都是機(jī)械密封中最為主要的零配件，其性能的好壞可以說(shuō)直接的關(guān)系到密封的效果以及壽命，正是因?yàn)檫@樣，對(duì)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(jī)械密封、高壓機(jī)械密封、中壓機(jī)械密封以及低壓機(jī)械密封;按照彈簧的個(gè)數(shù)可以分為單彈簧式以及多彈簧式;按照非接觸式機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)可以分為流體靜壓式、流體動(dòng)壓式以及干氣密封式;按照密封端面的對(duì)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(jī)械密封的定義
化工機(jī)械密封，也有人稱(chēng)之為端面密封，一般來(lái)說(shuō)用于泵、壓縮機(jī)等等設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸密封，由四類(lèi)部件組合而成：主要部件：動(dòng)環(huán)、靜環(huán);輔助密封件：密封圈;彈力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：彈簧、推環(huán);傳動(dòng)件：彈箕座以及鍵或者是各種各樣螺釘?；C(jī)械密封，是由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力以及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力的作用下、輔助密封的配合下，保持貼合并且相對(duì)滑動(dòng)，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(jī)理、密封摩擦副的摩擦以及潤(rùn)滑、密封動(dòng)靜環(huán)的熱力變形分析、動(dòng)力學(xué)的特性、流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的理論、流體靜壓潤(rùn)滑的理論、熱彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的理論等等。
2機(jī)械密封的組成
化工機(jī)械密封，可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)：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(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)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(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)在彈簧的強(qiáng)烈攪動(dòng)下會(huì)顯得更加不利，但是靜止型就沒(méi)有這一種缺點(diǎn)。無(wú)論是旋轉(zhuǎn)型還是靜止型都是機(jī)械密封中最為主要的零配件，其性能的好壞可以說(shuō)直接的關(guān)系到密封的效果以及壽命，正是因?yàn)檫@樣，對(duì)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(jī)械密封、高壓機(jī)械密封、中壓機(jī)械密封以及低壓機(jī)械密封;按照彈簧的個(gè)數(shù)可以分為單彈簧式以及多彈簧式;按照非接觸式機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)可以分為流體靜壓式、流體動(dòng)壓式以及干氣密封式;按照密封端面的對(duì)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(jī)械密封泄露的主要原因
3.1 長(zhǎng)期磨損
機(jī)械磨損將引起密封副的正常配合關(guān)系被破壞,當(dāng)端面出現(xiàn)一定的磨損,傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)密封件都要作軸向位移和徑向擺動(dòng)。根據(jù)磨損痕跡可以判斷運(yùn)動(dòng)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(shuō)明傳動(dòng)部分的同軸度良好。這時(shí)密封端面產(chǎn)生的泄漏, 可能不是由密封本身問(wèn)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(kāi)始使用時(shí)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(duì)于靜止環(huán)不旋轉(zhuǎn)或打滑, 其原因可能是防轉(zhuǎn)銷(xiāo)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(guò)熱損傷
過(guò)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(guò)大的熱應(yīng)力作用下密封環(huán)表面上出現(xiàn)徑向裂紋, 稱(chēng)為熱裂。在短時(shí)間的機(jī)械負(fù)荷或熱負(fù)荷作用下會(huì)出現(xiàn)熱裂,例如由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷等熱裂時(shí)密封環(huán)磨損加劇泄漏量迅速增長(zhǎng)。對(duì)于平衡型密封, 甚至密封環(huán)分開(kāi)。為了避免熱裂,必須掌握材料的機(jī)械-物理性能,在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到可能產(chǎn)生熱裂, 并給定運(yùn)轉(zhuǎn)條件。介質(zhì)潤(rùn)滑性差、過(guò)載、操作溫度高、線速度高、配對(duì)材料組合不當(dāng)?shù)纫蛩?或者是以上幾種因素的疊加, 都可以產(chǎn)生過(guò)大的摩擦熱,若摩擦熱不能及時(shí)散發(fā), 就會(huì)產(chǎn)生熱裂紋,從而引起泄漏。
3.3 化學(xué)腐蝕
由于密封接觸腐蝕性介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生表面腐蝕, 甚至在表面各處產(chǎn)生劇烈腐蝕點(diǎn)而形成點(diǎn)蝕。在金屬的晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕,會(huì)深入到金屬的內(nèi)部, 并進(jìn)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(jī)的零件小,而且更精密,通常要選用比主機(jī)更耐腐蝕的材料。經(jīng)驗(yàn)表明,壓力、溫度和滑動(dòng)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(qiáng)腐蝕流體時(shí),采用雙端面密封,可以最大限度減輕腐蝕對(duì)密封件的影響, 因?yàn)樗c工藝流體相接觸的零件數(shù)量少。這也是在強(qiáng)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(jī)械密封零件失效大部分是輔助密封圈失效, 機(jī)械密封由于泄漏而不能正常工作的一個(gè)主要原因也是因?yàn)镺 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(shí)應(yīng)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(dāng)提高硬度, 采用溝槽式的裝配結(jié)構(gòu),通過(guò)沉浸試驗(yàn)合理選材,必要時(shí)選用復(fù)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(jī)械密封因?yàn)榫哂泻芏嗟膬?yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用，但有利就有弊，對(duì)于這一點(diǎn)要正確的認(rèn)識(shí)。而化工機(jī)械密封的泄漏失效原因，可以說(shuō)是非常復(fù)雜的，所以說(shuō)在化工機(jī)械密封的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分的掌握好工作的條件等等因素，仔細(xì)的選用合適的密封機(jī)構(gòu)以及材料，以防止因?yàn)樵O(shè)計(jì)的不恰當(dāng)而引起的密封失效。機(jī)械密封自20 世紀(jì)初第一項(xiàng)專(zhuān)利開(kāi)始至今發(fā)展已100 多年了, 作為一個(gè)密封產(chǎn)品,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,并逐步完善實(shí)用, 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 這種密封產(chǎn)品還將進(jìn)一步發(fā)展,現(xiàn)階段還不存在用什么產(chǎn)品代替它的問(wèn)題, 其發(fā)展空間仍然很大。需要設(shè)計(jì)、制造、使用等方面的技術(shù)人員共同努力, 來(lái)推動(dòng)機(jī)械密封技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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