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机械密封摩擦副磨损情况及其故障原因

日期:2018/4/23   浏览:1010 次


1、摩擦副端面的磨损痕迹大于软环宽度
       组成摩擦副的两个密封面宽度是不相等的。一般情况下,硬密封面较宽,软面较窄。经过一段时间的运转后,在硬密封面上有清晰的摩擦痕迹,可根据此痕迹的宽度判断故障的原因。造成密封端面上摩擦痕迹大于软环宽度的原因有如下几方面:
①泵振动大使动环运转中产生径向和轴向振摆。液膜厚度变化较大,有时密封面被推开,造成泄漏增大。
②动静环不同心。在一般的旋转型密封中,静环安装在压盖上,压盖和密封腔配合时的同轴度靠止口保证。实际上止口间隙往往过大,使静环下沉,造成动静环不同心。在静止式波纹管密封中,由于静环组件重量促成静环下沉,也造成动静环不同心。此外,轴承箱的配合间隙过大、轴弯曲等都能使摩擦痕迹过宽。
      克服上述缺陷的方法:首先消除离心泵的振动,将转子做动平衡;采用不易引起振动的联轴器;校正泵和电机的同轴度;检查泵各止口间隙是否过大;在静止式波纹管中采取在静环下方加支承的方法防止下沉。


2、摩擦痕迹小于密封面的宽度
      产生这种故障现象的原因有以下几方面:
①静环密封端面不平的第一种现象是沿密封面内缘连续的接触痕迹,即所谓的收敛型缝隙。这种密封拆检时往往查不出其他的磨损迹象。运转起来就是泄漏量大。有人认为摩擦痕迹窄了,密封面积减小了,比压增大了,似乎不应该漏。事实恰好相反,当内缘接触时,密封的缝隙是呈现收敛形状,破坏了密封面的平行,液膜压力大大增加,将密封面推开,泄漏量增大。
②静环端面不平行的第二种摩擦痕迹是密封面外缘接触。即摩擦痕迹的内径大于静环密封面的内径,密封面间呈喇叭状,这种缝隙形状因液膜压力减小,造成比压增大,磨损加剧,容易出现沟纹,泄漏量增大,无法正常运行。
③在动环端面上的摩擦痕迹是不连续的。或局部接触,有时大圆或点状接触,   显然这是由动环面不平所致。
       解决这些缺陷的方法是:检查动、静环的平面度,对不符合要求的要进行研磨,直到合格。为减小密封面的变形,静环密封圈的过盈值不要太大,以免静环变形,高温密封要采取有效的辅助措施,如冲洗、冷却等,尽量减少密封本身温度差。


3、密封面上没有摩擦痕迹而出现泄漏
       有时密封面上没有摩擦痕迹,其原因有以下几方面:
①传动装置的打滑。有的传动座有顶丝固定在轴套上,这种传动方式常温下尚可使用,对热油泵在温度和离心力的作用下,顶丝打滑,传动失效。
②静环与动环没接触,属于安装失误。
③在采用镶嵌式动环时,碳化钨环松脱。
       处理办法:传动座由顶丝传动改为键传动或其他可靠的传动方式。为解决安装失误,应仔细复查压缩量。采用线胀系数小的材料制造环座,并适当加大镶装的过盈值。


4、摩擦痕迹等于密封面的宽度而出现泄漏

       这种现象在机械密封的故障中是十分普遍的。这时密封端面有磨损的沟纹,金属环表面变色,甚至出现裂纹等缺陷。如密封面上无缺陷,问题可能出在其他零件上,如波纹管裂纹等。


5、石墨环表面出现均匀的环状沟纹
       石墨环表面出现均匀的环状沟纹,这是机械密封常见的失效形式。原因如下:密封面间出现汽化,有的介质工作温度较高,摩擦产生的热量很容易使密封面间的液体汽化;也有的在高温时采用浸渍合成树脂的石墨,超过了允许使用的温度,性能下降;采用了非平衡型密封,载荷系数太大,pv值高,产生大量的摩擦热,使介质汽化,在某些润滑性不良的介质中,如液态烃、热水等,尽管温度不很高,有时也出现沟纹;抽空和汽蚀使密封面上出现干或半干摩擦,其沟纹要深些。
        另外,介质不清洁或出现结晶及结焦等时,也会出现沟纹,但这种沟纹较粗。其解决办法如下:
①采用冲洗如冷却,降低密封温度。
②选用平衡型密封,降低pv值,改善密封端面的润滑状况。
③选用热导率高的硬质材料制造密封环,如碳化钨、碳化硅等。
④减少抽空和汽蚀。


6、石墨环表面中间有一条深沟
       这种密封故障经常发生在温度较高的柴油泵密封上,尤其是从无冲洗的非平衡型密封为多,石墨环表面被撕裂下来一小片,在压力和温度的作用下黏结在动环表面上,这黏结的凸物运转时磨损石墨环,表面出现深沟。
      解决办法:改为平衡型密封。采用冷却和冲洗,降低温度。


7、石墨环内边缘磨损
       这种情况多发生在高温泵的密封中。压盖有冷却水,冷却水多数为循环水或新鲜水,高温下冷却水结垢,将石墨环内边缘磨损,同时动环和轴套之间也被水垢塞满后失去补偿能力。
      解决办法:将现用的冷却水改用软化水或低压水蒸气。


8、石墨环的承磨台被磨掉
       作为软环的石墨环,有一个承磨台和动环接触。其高度为2~3mm,超过预计划工作使用寿命(800-1000h)后,承磨台会被磨掉,但是,在没能达到预计的使用寿命时,承磨台有时就被磨掉了。一般情况下,其表面较为光洁,如弹簧不能补偿,那么动静环还处于贴合状态,由于此时的接触面积扩大,同时弹力减小,端面比压大大减小,泄漏量增大。
      解决办法:选用优质石墨制造静环,将非平衡型密封改为平衡型密封;增设自冲洗。


9、石墨环断裂
       这种故障常发生在烃类直径较大的密封中。由于泵未采用冲洗等辅助设施,pv值较大,摩擦热不易散失,密封面问汽化,使石墨环温度升高。因此石墨环导热性良好,使静环辅助密封圈温度也升高。聚四氟乙烯的线胀系数为钢铁的10倍左右,但向外径伸长已不可能,因为压盖是钢的,只好向内径方向膨胀,结果对密封圈附近的石墨环形成一个很大的挤压力。与此相反,密封端面附近存在一个使外径膨胀的热应力,在上述两种力的作用下,使石墨环最终产生断裂。
      处理措施:加自冲洗。


10、硬质合金表面灼烧和裂纹
      当密封腔中的介质已经汽化或抽空,即摩擦副处于干或半干摩擦状态,密封表面温度急剧升高,摩擦副过热,一旦液体重新出现,摩擦副被急剧冷却,产生大的温度应力。对于导热性好和强度高的材料出现擦亮和变色的痕迹,对于导热性差和强度低的材料则在其表面出现径向裂纹。
      解决办法:稳定操作,防止抽空;加自冲洗。

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