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泵用机械密封的维护与检修

时间:2016-6-23 11:56:24 来源:中耐泵业 www.b-fz.com

一、机械密封运转维护内容
    机械密封投人使用后也必须进行正确的维护,才能使它有较好的密封效果及长久的使用寿命。一般要注意以下几方面。
    1、应避免因零件松动而发生泄漏,注意因杂质进人端面造成的发热现象及运转中有无异常响声等。对于连续运行的泵,不但开车时要注意防止发生干摩擦,运行中更要注意防止干摩擦。不要使泵抽空,必要时可设置自动装置以防止泵抽空。对于间歇运行的泵,应注意观察停泵后因物料干燥形成的结晶,或降温而析出的结晶,泵启动时应采取加热或冲洗措施,以避免结晶物划伤端面而影响密封效果。
    2、冲洗冷却等循环保护系统及仪表是否正常稳定工作。要注意突然停水而使冷却不良,造成密封失效,或由于冷却管、冲洗管、均压管堵塞而发生事故。
    3、离心泵本身的振动、发热等因素也将影响密封性能,必须经常观察。当轴承部分破坏后,也会影响密封性能,因此要注意轴承是否发热,运行中声音是否异常,以便可及时修理。
二、机械密封端面平面度检验方法
    我国机械行业标准JB/T 7369-2011《机械密封端面平面度检验方法》规定了机械密封端面平面度的检验装置、检验程序、平面度测定值的判读等内容,它适用于采用单色光源的光学法检验机械密封环端面平面度。
    1、验装置确性    推荐使用的检验装置的结构如图1。光源应为单色光源,检验用光学平晶应为一级精度(其平面度应在0. 02~0. 10μm之间),光学平晶的直径应大于被检密封环端面的外径。

图1 机械密封端面平面度检验装置的结构
1-箱体;2-密封环;3-光学平晶;4-活动门;
5-带孔活动板;6-玻璃镜;7-毛玻璃;
8-钠光灯管;9-稳压元件;10-隔光板

    装置放置在干燥、洁净、避免振动干扰的工作间内。装置要有一定的保护元件,避免光束直接照射到观察者的皮肤或眼睛。如果采用反光镜观察,应保证反光镜没有变形和失真。
    2、检验程序    检验时,环境温度应控制在(20士5)℃。打开平面度检测仪的电源开关,预热至灯管充分发光。清除被检密封环端面和光学平晶表面上的纤维、颗粒、油渍、水汽等污物,且使密封环端面和光学平晶表面不受损伤,并且保持这些表面在检验过程中不被再次污染。将被检密封环轻轻放置在光学平晶上(或将平晶轻轻放置在密封环上),使密封环端面和光学平晶紧密接触,出现干涉带,判读光谱带数时不应使其受到附加外力的作用。通过镜面观察密封端面的干涉图形(或透过光学平晶观察密封端面上的干涉图形),判读干涉光谱带。
    3、平面度测定值的判读
    (1)平面度测定值的判读按图2~图5的规定。每组图由左向右第2、3个为待侧平面与平晶成楔形位干涉图,其余4个为待测平面与平晶平行接触位干涉图。光带条数为线段AB穿过暗带的条数。对于未包含的图形,判读者应在正确理解光干涉原理的基础上,参照图例进行判读。

图2 一条光带图例

图3 两条光带 

 

图4 三条光带图例 

图5 多条光带(多于三条光带)图例

     (2)球形凸面和球形凹面确定方法如下。
     a、观察干涉图时由上向下移动眼睛,若干涉光谱带向圆心移动,则为球形凹面;若干涉光谱带向外径移动,则为球形凸面。
     b、用手指轻轻地在平晶或密封环外边上加压,若干涉光谱带围着手指弯曲,则为球形凸面;若干涉光谱带向手指外弯曲,则为球形凹面。
    (3)平面度测定值的计算公式为:△=0.5Nλ
式中  △——平面度的测定值,μm;
      N——干涉光谱带数;
      λ——单色光波波长,μm。
    比如目前常用的单色光源——钠光光波,波长为λ=0.6μm,一条光带时,△为0.3μm,即平面度为0.3μm。
叁、机械密封检修中的几个误区
    1、弹簧压量越大,密封效果越好    虽然在试运转过程不产生泄漏,但随着高速连续运转,弹簧压缩量过大,会导致摩擦副急剧磨损,甚至瞬间烧损,过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力,导致密封失效或直接导致弹簧报废。
    2、动环密封圈越紧越好    其实动环密封圈过紧有害无益,不但加剧密封圈与轴套(轴)间磨损,还增大了动环轴向调整移动的阻力,在工况变化频繁时无法适时进行调整,且易导致弹簧过度疲劳损坏,使动环密封圈变形,造成泄漏,影响密封效果。
    3、静环密封圈越紧越好    静环密封圈基本处于静止状态,相对较紧时密封效果会好些,但过紧也是有害的:一是引起静环密封因过度变形,影响密封效果;二是静环材质以石墨居多,一般较脆,过度受力极易引起碎裂;三是安装、拆卸困难,极易损坏静环。
    4、叶轮锁紧螺母越紧越好    轴套与轴之间有时也会出现泄漏(轴间泄漏)。一般认为轴间泄漏就是叶轮锁紧螺母没锁紧。其实造成轴间泄漏的因素很多,如轴间垫损坏、偏移,轴间有杂质,轴套与轴配合处有较大形位误差,接触面被损坏,轴上各部件间有间隙、轴头螺纹过长等,都会造成轴间泄漏。锁紧螺母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效(老化、损坏等),相反,适度锁紧螺母,使轴间垫始终保持一定的压缩弹性,在运转中会自动适时锁紧,使轴间始终处于良好的密封状态。
    5、拆开检修优于不拆    一旦出现机械密封泄漏便急于拆修,其实,有时密封并没有损坏,只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既能避免浪费(拆时可能会导致静环损坏或造成密封圈失效),又能验证自己的故障判断能力,积累维修经验,提高检修质量,降低机械密封的检修费用。
    6、新的比旧的好    相对而言,使用新机械密封的效果好于旧的,但新机械密封的质量或材质选择不当时,配合尺寸误差较大会影响密封效果;在聚合性和渗透性介质中,静环如无过度磨损。还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态,使聚合物和杂质沉积为一体,起到了较好的密封作用。
四、机械密封零件的检修
    1、摩擦副    机械密封的摩擦副环在每次检修时都应取下来进行认真检查,端面不得有划痕、沟槽,平面度要符合要求。否则应根据摩擦副环的技术要求进行重新研磨和抛光。不过,在修复时,通常还要遵循下面的一些具体规定。      (1)摩擦副环端面不得有内外缘相通的划痕和沟槽,否则不再进行修复。
    (2)摩擦副端面发生热裂一般不予修复。
    (3)摩擦副环有腐蚀斑痕一般不予修复。
    (4)软质材料容易在使用安装中造成崩边、划伤,一般不允许有内外相通的划道,软材料密封环允许的崩边图6所示,要求b/a≤1/5。

图6 软材料密封环允许的崩边

    (5)当摩擦副环的端面磨损量超过下面的数值时一般不予修复,而磨损量小于下面所示的数值时,则可进行重新研磨修复,当达到技术要求后可重新使用。
    a、堆焊司太立合金的端面磨损量为0.8mm。
    b、堆焊超硬合金或哈氏合金的端面磨损量为0. 5mm。
    c、喷涂陶瓷的端面磨损量为1.0mm。
    d、硬质合金或陶瓷的端面磨损量为1. 8mm。
    e、石墨环的凸台为3mm的端面磨损量为1.0mm,石墨环的凸台为4mm的端面磨损量为1.5mm。
    修复摩擦副环端面时,可先在平面磨床上磨削,然后在平板上研磨和抛光来修复。不同的动、静环材料应采用不同的磨料和研磨工具。
    (a)粗磨硬质合金、陶瓷环时,用100-200号碳化硅金刚砂研磨粉加煤油搅拌均匀;精磨时用M20碳化硼或240~300号碳化硅金刚砂加煤油拌匀。研磨时将环放在平板上,把磨料放在环孔内,然后用手按着以“8”字形的运动轨迹进行研磨(图7),这样可以避免环面上纹路的方向性,直至看不出划痕为止。波纹管式轴封研磨密封面和底板时要用工具定位。研磨后以汽油洗净,用布擦干,再进行抛光。抛光时用M2~M3金刚砂研磨膏加工业甘油(约1:18)搅拌均匀后,将少量磨料刷在研磨盘上,仍按“8”字形研磨,其表面粗糙度可达Ra0.1μm。

图7 轴封研磨方法

    (b)粗磨不锈钢、铸铁及聚四氟乙烯时,用M20白刚玉粉加混合润滑剂(煤油2份和汽油、锭子油各1份),混合拌匀,放在平板上研磨;精磨时用M10白刚玉粉加上述混合润滑剂,放在具有一定硬度(240~280HB)的平板上研磨;抛光时用M1~M3白刚玉粉或M10氧化铬加同样混合润滑剂,放在衬有白纺绸布的平板上进行研磨。在研磨过程中,如润滑剂干涸,只需补充汽油即可。
    (c)粗、精磨石墨环时,不用磨料,只需用航空汽油作润滑剂在平板上进行研磨,抛光时干磨即可。
    经修复后的动、静环表面粗糙度Ra值在0. 1~0.2μm之间。表面平面度要求不大于1μm,平面对中心线的垂直度允许偏差为0. 04mm,动环与弹簧接触的端面对中心线的垂直度允许偏差为0. 04mm。检验动环、静环的研磨质量,可用简便方法,即使动环、静环两摩擦面紧贴,如吸住不掉,即表明研磨合格。
    现场检修时,若无平板或研磨机,对于软质材料环可用反应釜上的“视镜”玻璃作研磨平板,然后用刀口尺检查。或用涂色法把密封环互相对研,对研时,接触轨迹必须闭合、连续,要求接触面积大于密封环带面积的80%方可使用。
    2、密封圈    使用一定时间后,密封圈经常溶胀或老化,因此检修时一般要更换新的密封圈。
    3、弹簧    弹簧损坏多半因腐蚀或使用过久,使弹簧失去弹力而影响密封。弹簧损坏后应更换新弹簧。检修时将弹簧清洗干净后,要测其弹力,弹力变化应小于20%。
    a、永久变形    将弹簧用试验负荷压缩三次,测量第二次与第三次压缩后的自由高度变化值,以此值作为弹簧的永久变形。其永久变形不应大于自由高度的0.3%。
    b、弹簧特性    弹簧特性的测量在精度不低于1%的弹簧试验机上进行。弹簧特性的测定是将弹簧压缩一次到试验负荷后进行的。试验负荷根据表1规定的试验应力计算,当计算出的负荷比压并负荷大时,以压并负荷作为试验负荷。试验负荷用式计算。

表1 试验应力(单位:MPa) 

材料

不锈钢丝

青铜线

试验应力τs

抗拉强度×0.45

抗拉强度×0.4

 式中  Ps——试验负荷,N;
      τs——试验应力,MPa;
      d——丝径,mm;
      D——弹簧中径,mm。
    c、外径(或内径)、自由高度、垂直度    外径(或内径)用通用或专用量具测量。自由高度用通用或专用量具测量,测量弹簧高点。垂直度用平板和宽座角尺测量,如图8所示。在无负荷状态下,将被测弹簧竖直放在平板上,贴靠宽座角尺,自转一周,测量端头缝隙的大值△;再按此法测量弹簧的另一端面(端头至1/2圈处考核相邻第二圈),将两个测量值的较大值作为弹簧的垂直度误差。

图8 弹簧垂直度的测量

    d、节距、端面粗糙度、外观    在相应的弹簧试验机上将弹簧压至全变形量的80%,弹簧在正常节距圈范围内不应接触。
    端面粗糙度采用与粗糙度样块对比的方法。
    弹簧外观质量的检查采用目测或用5倍放大镜进行。
    4、轴或轴套    轴或轴套运转一段时间后,其表面会因腐蚀或磨损而产生沟槽,这时应将轴或轴套表面磨光,恢复原来的表面粗糙度。如果经磨光后,其直径尺寸减小,造成与弹簧座、动环、静环间的配合间隙太大时,应更换轴套或对泵轴进行补焊或车削镶套。