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脫硫泵用雙端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡介及泄漏原因分析

作者:杰一 來源: 日期:2017-05-13 21:57:25 人氣:1956 評論:0

脫硫泵用雙端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡介及泄漏原因分析

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【摘 要】針對燃煤發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)的漿液介質(zhì)的工況特點(diǎn),介紹和分析了脫硫泵用雙端面機(jī)械密封的分類、結(jié)構(gòu)及材料的選用,并根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況分析了機(jī)械密封失效的主要原因,提出了提高機(jī)械密封使用壽命的一些改進(jìn)措施和看法。

【關(guān)鍵詞】脫硫泵機(jī)械密封 壽命 失效

  一、前言

  隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和物質(zhì)、文化生活水平的提高,對大氣污染控制越來越來嚴(yán)格。國家以及一些地方政府都制定了一些法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)用以控制各種污染物的排放,燃煤發(fā)電廠也陸續(xù)設(shè)計(jì)和增加了FGD脫硫系統(tǒng)。機(jī)械密封作為脫硫泵軸封形式的一種,具有功率損失小、不泄漏或很少泄漏的優(yōu)點(diǎn),因此在脫硫系統(tǒng)中的脫硫泵上得到了廣泛的應(yīng)用。

  二、雙端面機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)與作用

  1. 脫硫泵用雙端面機(jī)械密封的分類

  針對脫硫系統(tǒng)漿液介質(zhì)腐蝕性、磨蝕性的特點(diǎn),脫硫泵的軸封形式一般采用了雙端面機(jī)械密封,其主要結(jié)構(gòu)有兩種形式:背對背式雙端面機(jī)械密封和串聯(lián)式雙端面機(jī)械密封。

  2. 介質(zhì)端機(jī)械密封

背靠雙端面結(jié)構(gòu)_副本.jpg

  背對背式雙端面機(jī)械密封如圖1所示,主密封面介質(zhì)側(cè)靜環(huán)不旋轉(zhuǎn),該密封環(huán)靠外圓的兩道靜態(tài)的O形密封圈來密封,O形密封圈通常與機(jī)械密封腔體采用過硬配合。介質(zhì)側(cè)動(dòng)環(huán)是旋轉(zhuǎn)的,該密封環(huán)靠動(dòng)環(huán)座和O形圈來密封和引導(dǎo)方向。介質(zhì)側(cè)動(dòng)環(huán)和介質(zhì)側(cè)靜環(huán)的摩擦面受到密封腔內(nèi)軸封水壓力的作用,要求軸封水的壓力比被密封介質(zhì)的最大壓力高0.150.2MPa,除了這種向內(nèi)作用的壓差外,摩擦端面間的液膜還受到離心力的作用,兩種向內(nèi)作用的力是累加的,因此與壓差由內(nèi)向外作用的密封相比,這種密封的泄漏率較小。由于對軸封水的壓力有要求,在軸封水的出口接管處設(shè)計(jì)安裝合適規(guī)格的壓力表,控制機(jī)械密封腔體內(nèi)部軸封水的壓力。高壓的軸封水向介質(zhì)側(cè)泄漏,防止了介質(zhì)向密封側(cè)面的穿透,因而起到了潤滑、冷卻的作用,這種布置方式的另一個(gè)好處是減少了摩擦面的磨損,防止介質(zhì)大量外漏。

  機(jī)械密封腔體和介質(zhì)側(cè)靜環(huán)之間的間隙,通常還配有一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的擋圈,以防止靜環(huán)從密封腔體中脫出。

  串聯(lián)式雙端面機(jī)械密封如圖2所示,其介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封正好和背對背式機(jī)械密封相反,其靠近介質(zhì)的密封面是動(dòng)環(huán),其靜密封靠O形密封圈與軸套過硬配合密封軸向方向的泄漏。靜環(huán)裝配在靜環(huán)座上,靠均勻的多個(gè)小彈簧對其軸向補(bǔ)償。由于介質(zhì)壓力高于軸封水壓力,因而靜環(huán)不會(huì)從靜環(huán)座中脫出,所以不需要配備擋圈。軸封水壓力為低壓即可,一般為0.10.2MPa,主要起冷卻動(dòng)靜環(huán)摩擦副產(chǎn)生的熱量和沖洗密封腔內(nèi)雜質(zhì)物的作用。

串聯(lián)雙端結(jié)構(gòu)_副本.jpg

  3. 大氣端機(jī)械密封

  對于背對背式機(jī)械密封和串聯(lián)機(jī)械密封而言,大氣側(cè)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)基本相似,大氣側(cè)機(jī)械密封包括動(dòng)環(huán)、靜環(huán)以及輔助密封圈,也包括動(dòng)環(huán)座和靜環(huán)座,具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

 三、機(jī)械密封零部件所用摩擦副材料

  (1)介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封所用摩擦副材料由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)所組成的摩擦副是機(jī)械密封最重要的零件,由于介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封所密封介質(zhì)具有腐蝕性和磨蝕性,因而介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封采用耐腐蝕和耐磨的無壓燒結(jié)碳化硅。

  (2)大氣側(cè)機(jī)械密封所用摩擦副材料大氣側(cè)機(jī)械密封最常用的摩擦副材料為硬質(zhì)合金YG6YG8,由于軸封水采用清潔自來水,表面粗糙度值又很低,一般來說,這種密封幾乎沒有發(fā)現(xiàn)問題。

  (3)密封膠件材料 由于石灰石漿液的強(qiáng)磨蝕性、強(qiáng)腐蝕性和汽蝕性的介質(zhì)特點(diǎn),O形密封圈選為氟橡膠。

  (4)金屬結(jié)構(gòu)材料由于密封介質(zhì)的特殊性質(zhì),彈簧及觸液金屬件材料選為雙相不銹鋼,其余金屬材料選為316L或其他不銹鋼金屬材料。

機(jī)封沖洗系統(tǒng)_副本.jpg

  四、軸封水系統(tǒng)

  雙端面機(jī)械密封需從外部引進(jìn)適量的軸封水,如圖3所示,軸封水一般具有以下功能:

  1)潤滑密封端面。

  2)帶走摩擦熱量。

  3)將端面因磨損產(chǎn)生的顆粒帶走。

  4)封堵工作介質(zhì)泄漏。

  5)改變密封泄漏方向。

串聯(lián)式雙端面機(jī)械密封通常使用低水壓軸封水,如果軸封水壓力過高,則會(huì)將靜環(huán)頂開,從而造成不必要的泄漏,使密封失效,因而串聯(lián)密封一般適用于軸封水壓力不太高的場合。

  背對背式雙端面機(jī)械密封常使用高壓力軸封水,較高的軸封水壓力可以阻止介質(zhì)泄漏到密封腔內(nèi)。一般需要軸封水的出口不遠(yuǎn)的連接管上安裝銅管、壓力表和閥門,控制和顯示密封腔內(nèi)的軸封水壓力,促使機(jī)械密封可以在良好的環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)。

  五、雙端面機(jī)械密封泄漏原因分析

  1. 失效原因分析

  從理論上講,為了減少機(jī)械密封的磨損量,機(jī)械密封應(yīng)該在合理的動(dòng)力流體潤滑條件下工作運(yùn)轉(zhuǎn),因此摩擦副側(cè)面應(yīng)該是具有高使用壽命的,但實(shí)際使用中并非如此,其原因通常是在不可能克服的偶然工況下造成機(jī)械密封失效,其中的主要情況包括:裝配誤差;人為因素的誤操作;運(yùn)行中存在干摩擦;軸封水冷卻系統(tǒng)的失效;由于生產(chǎn)不正常,造成的頻繁起動(dòng)和停車等。

  2. 提高機(jī)械密封使用壽命的措施和看法

  (1)加強(qiáng)機(jī)械密封裝配質(zhì)量的控制短期的密封失效(即實(shí)際使用壽命小于24h)在使用現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn),主要原因大多是由于裝配人員對引進(jìn)設(shè)備技術(shù)要求掌握不精而造成的。對于高精密部件要求的機(jī)械密封來說,裝配像密封組件這樣的精密部件是非常困難的,這種困難是造成機(jī)械密封瞬時(shí)失效的主要原因。提高檢修鉗工的技術(shù)水平,加強(qiáng)對機(jī)械密封的裝配質(zhì)量的控制,機(jī)械密封使用壽命明顯加長。

  (2)加強(qiáng)運(yùn)行操作的控制泵運(yùn)行階段,經(jīng)常有停車、運(yùn)行和起動(dòng)的變化,使得泵送漿液介質(zhì)含有的石灰石顆粒易進(jìn)入到機(jī)械密封的摩擦副端面中,從而將摩擦副端面磨損、破壞,導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏、失效。因此盡量減少開、停車次數(shù)及減小運(yùn)行條件變化,促使機(jī)械密封使用壽命得到延長。

  (3)軸封水系統(tǒng)的改造軸封水是影響機(jī)械密封壽命的重要因素之一。用戶現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)未打開軸封水便起動(dòng)泵,導(dǎo)致機(jī)械密封摩擦副端面干磨燒毀。因此,必須保證泵起動(dòng)前先打開軸封水,且等停泵至少3min后方可關(guān)閉軸封水,保證密封腔內(nèi)充滿冷卻、潤滑機(jī)械密封的介質(zhì)。

  六、結(jié)語

  由于機(jī)械密封的特殊結(jié)構(gòu)和功能,已在FGD脫硫系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。通過對機(jī)械密封失效的原因分析,并且相應(yīng)采取了一些對策,機(jī)械密封使用壽命已明顯得到了提高。密封壽命提高的主要原因是一方面改善了密封的工作條件,另一方面是規(guī)范了泵的技術(shù)維修規(guī)程。通過這兩方面的改進(jìn),目前脫硫泵用機(jī)械密封基本到了8 000h無泄漏。

 

    標(biāo)簽:機(jī)械密封 機(jī)械密封原理 機(jī)械密封型號 機(jī)械密封泄漏
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