TB泵用机封_合金材质_BL20-5机械密封

机械密封失效实例三
1)机泵工况简介:一台单级悬臂式泵,转速2940r/min输送介质为250~260℃的苯gan,泵压力0.1~0.2MPa。
2)密封情况:密封形式为103型,动环为18-8不锈钢镶装碳化钨硬质合金,静环为石墨浸合成树脂。动静环密封圈都是4F-V型。无冲洗、急冷及其他设施。
3)运转及使用情况:据说这已是*5次更换的密封。怀疑压缩量不足,从3~4m增加到7~8m仍无效果。刚开泵密封及泵运转良好,无泄漏。运转10多分钟后开始滴漏,逐渐加大从每分钟10~20滴増加到60~70滴。
4)拆检情况:拆开后检査动静环表面光洁,无磨损痕迹,其他零件未见异常。
5)原因分析:泵启动后,密封处温度不高,密封效果良好,10多分钟后,密封处温度接近泵内介质温度(~250℃)。动环的环座材料为18-8不锈钢,其线膨胀系数为17.2x10/℃C,到工作温度时膨胀量为0.3~0.4m。而碳化钨的线膨胀系数小为(4.5~-5)×10/℃,膨胀量为0.1~0.15m。热装时过盈值不**过0.1mm。两者的过盈联接出现了间隙,镶装失效,碳化钨环松脱,介质从间面中泄漏。
6)验证:这种分析还要通过实践来验证。将动环放到烘箱中加热。到30多分钟时,烘箱内温度达到240℃,取出动环,此时环座和碳化钨已经分离。仔细观察环座和碳化钨环接合的部位有磨损的痕迹和油迹,这了热装式动环是由于环座选材不当和过盈值小而失效的。
7)改进办法:环座材料选用线膨胀系数小的材料,好是低膨胀合金4J42。由于这种材料价格昂贵,也可选择3G13不锈钢,它的价格比18-8不锈钢低,线膨胀系数又小,将近18-8不锈钢的2/3。此外,过盈值也要适当。过盈值取0.002d即可
干气密封是怎样布置的?
干气密封根据介质的种类和压力的不同采取不同的布置。
对于非yi燃又无害于环境,其压力在中等压力以下的压缩机可采用单端面密封。有少量的气体泄漏到大气中,泄漏量的大小除取决于轴径和转速外,还与压力大小有关。两个面对面的单端面密封组成一个双端面密封。可用于yi燃、yi爆和有毒等工艺气压缩机上。其间通入压力**介质压力的惰性气体。有少量的惰性气体泄漏到大气中,还有更少量的惰性气体泄漏到介质中去。工艺气对大气的泄漏量可做到是零。两组单端面密封同向布置称为串联密封。内密封承受全部工作压力,不通入惰性气体。少量的工艺气泄漏到两个密封之间,将其引到火炬烧掉。外边的一组密封几乎是零差压工作,因此,泄漏到大气中的工艺气几乎是零。当内密封失效时,外密封起着安全密封的作用。为保证内密封可靠地工在两个串联密封之间增设一迷宫密封。在迷宫密封和外密之间通入惰性气体,其压力略**大气压。惰性气体穿过迷宫密封和内密封泄漏的工艺气一同fanghuo炬。这样,工艺气就不能泄漏到大气中,通过外密封泄漏的只能是惰性气体泄漏量很少。

密封拆检情况:运转4-10个月就要拆泵,有时是处理密封,有时是更换轴承。拆开的密封没发现有明显的失效现象。波纹管有很轻的堵塞,不影响弹性。硬质合金环有很轻的摩擦痕迹,石鞶环表面的磨损略重于硬质合金环。在这种情况下前密封运转时看不出明显的泄漏。
5)原因分析:一台泵的两端密封完全相同,采用同样的冲洗油和冷却蒸汽,拆检情况也没有很大的差别,而两端的泄漏量却差的较大,使我们百思不得其解,讨论多次也找不出。过了很长时间又提出了这个问题。有人怀疑是镶装石墨环的环座材料选择错了。因为石墨是脆性材料,强度又低和环座镶装的过盈值远不能取得像硬质合金那样大。为了确保镶裝的质量、环座的材料应选用4.J42,它和石墨的线膨胀系数几乎相等。如果环座选用18-8或3G13,在工作温度下,镶装失效,肯定要发生泄漏。于是对环座的材料进行了分析。采用光谱分析,测量结果是高镍铁合金,不含有铬的成分。说明环座材料是4J42,并非是铬镍不锈钢。又采用对比的方法对泵两端密封的工作条件进行了比较。同一台泵、同样的介质、同样的冲洗油、同样的温度,所不同的仅仅是压力。端冲洗油压力为0.5~0.6MPa,出口端冲洗油的压力为约1.2MPa。压力大会使波纹管和密封端面变形。受外压波纹管,压力大时会发生直径收缩变形,由于密封用的波纹管两端刚性大(与钢环焊接),产生的变形小,而波纹管中间变形大。另一方面,石墨环本身在外压力作用下要产生変形,两者累计的结果,造成了密封端面为收敛形,液膜厚度,易泄漏。
6)验证:收敛形密封端面是密封环表面的内边缘接触而外边缘不接触,检查了拆检下来的石墨环,恰好是靠内径处的端面有摩擦痕迹。由此使人联想到波纹管密封允许使用压力是多少,还要看具体结构和尺寸以及密封环材料等因素希望对此课题展开研究和讨论。

干气密封的应用参数目前达到什么水平?
目前国内外干气密封的参数水平不同,资料也有限。现将美国福乐公司的高应用参数介绍如下:速度:200m/s以下压力:低压:≤10.5MPa中压:10.5~23MPa压:~40MPa温度:-100~230℃应用参数和材料有关。例如,当摩擦副采用优zhi石墨对碳化硅时,高使用压力为10.5MPa,速度为120m/s;当静环采用碳比硅,动环采用氮化硅时压力可达23MPa,速度为200mw/s。当静环密封圈采用弹簧增强的PTFE-0形环时使用温度为-20~180℃;当静环密封圈采用弹簧增强的J形环时,使用温度可达-100~230℃。

干气密封的泄漏量怎样?
前面谈到干气密封的泄漏微小。对于科学问题仅有般的叙述还不行,必须用数字来说明。下面引用英国克兰( lohn Crane)公司的试验
E40数据给人以量的概念。泄条件:70ar,空气漏量与密封端面的间隙30000r/min -y(或称气膜厚度)有关,由rmin于该值很小所以泄漏量也不大。此外,泄漏量还与密封端面的线速度和承受和压力越大泄漏量越大。对于空气面言当压力为7VPa时密封直径和转速对泄漏量的关系见图163。例如直径200m,转速在100omin时泄漏量不到100L/min,也就是说约6m/h。
三条曲线,下边靠近横坐标线的曲线为0r/min,即压缩机停运状态泄漏量,约为0.01~0.02m3/min(或0.6~1.2m/h)。这表明密封端面在压力作用下,已经悬浮起来。有间隙有压差当然就有泄漏。这是压力为7MPa时的情况,压力变化后泄漏量会是怎样的呢?

干气密封有哪些新槽型?
干气密封在工业上应用已经有30年的历史。为了满足不同工况的要求,对槽型的研究做了许多工作。初的螺旋槽仅适用于单一方向的旋转,如果机器出现反转密封端面会台压缩机两端受损,这是令人讨厌的,此其一。其轴封用的动环需准备两种零件,各部安装尺寸虽然相同,其螺旋槽的方向不同。经过反复试验研究,较好的槽型为“T”型槽(图159)适用双向旋转。其优点是在较低的压力和速度下端面就悬浮起来。静态条件下0.2MPa或速度**2m/s就能形成气膜刚性强、性能稳定和密封性能好的干气密封。在速度较低的搅拌釜上用这种槽型就不行了,因为有的搅拌金速度低于2m/s,动静环还没有悬浮起来,这时就要用改进后的螺旋槽。槽的深度沿径向是变化的,槽的处较深,由外向内逐渐变浅(称为非等深槽形),并且在密封坝处各槽相通。这种槽型在线速度0.2m/s以上密封端面即可悬浮,用在搅拌釜上非常合适。

进行故障分析需做好哪些基础工作?
先要了解“问答198”中所列的各项内容。此外还要知道密封的结构形式(如平衡型还是非平衡型)、密封布置方式轴径、各零件的材料和制造厂,密封腔中的压力和温度、采取何种冷却方式、有无冲洗及冲洗的方式、有无过滤器,安装和使用时间及寿命、安装者和操作员的技术水平等。
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