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摘 要:通过对机械密封失效现象进行故障分析,提出了改善方案,延长了机械密封的使用寿命,即改善了环境,又节约了能源。
关键词:机械密封 故障 改善
中图分类号:TQ05 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(a)-0086-02
Abstract:Breakdown in mechanic seal was analyzed,improvement was proposed to extend the service life of mechanical seals,the environment will be improved and the energy will be saved.
Key words:mechanical seals;breakdown;improve
化工企业生产线“跑、冒、滴、漏”,是从事化工制程技术人员一直致力于改善的方向。如何以先进的技术,持续不断的提升生产线设备的各项运行指标,以期达到获得最大经济效益和社会效益,最大限度的减少环境污染,杜绝生产线“跑、冒、滴、漏”及无序排放,个人认为,一是有序导入ISO-14000环境管理体系、OHSAS-18000安全卫生管理体系,强化环、安、卫管理,二是在技术上寻求密封技术的提高和改善,以最前沿的密封技术、最有效的成本控制,达到最佳的环境保护,实现安全生产。
1A-3310A/B机械密封改善
SAN生产线A-3310A/B泵是美国威肯公司生产的4337P系列齿轮泵,在实际使用过程中经常发生密封失效,严重影响制程的连续稳定性,对安全生产和环境保护造成较大的冲击。
工作环境:表1。
1.1 原设计故障分析
(1)原设计采用背靠背型双端面非集装式机械密封,两个动环辅助密封为铁弗龙锲形圈,因锲形圈靠压差作用密封,而机械密封腔内压力冲洗腔>密封腔>外界,故最内侧机械密封很容易失效。
(2)原设计最内侧机械密封静环辅助密封圈为铁弗龙矩形圈密封,因铁弗龙弹性较差且接触面大,密封效果不理想。如通过提高弹簧压缩量来提高密封效果,则摩擦副密封面上比压过大,易加速摩擦副磨损,机械密封寿命太短。
(3)原设计内外两个机械密封均单独安装在泵主轴上,因主轴过长且轴颈较大,加工时不易保证两个机械密封安装处的同心度,且为了保护主轴,密封区轴表面进行了硬化处理,动环座上的支头螺丝难以固定,易造成动环座不转现象,从而导致机械密封失效。
(4)原设计内外两个机械密封需现场安装,空间位置狭小,安装、测量精度不高,对维修人员专业素质要求高,不确定因素多,安装误差大,不利于实现标准化作业。
(5)原设计主轴滑动轴承及静环均为普通石墨,易磨损。滑动轴承上的冲洗槽为直槽,单体聚合后不易冲洗掉,从而加速磨损,进而造成主轴轴向及径向窜动过大,使机械密封工作环境不稳定而失效。
1.2 新设计改善分析
(1)新设计采用串联式双端面集装式机械密封,动环及静环辅助密封圈为耐单体腐蚀的高弹性全氟醚橡胶O形圈,制造简单、精度高、弹性好、接触面为线密封而效果好、耐腐蚀、耐老化,解决了因辅助密封圈失效而造成的机械密封失效问题。
(2)新设计采用的集装式机械密封,两套机械密封预先组装在一轴套上,再将轴套固定在主轴上。因轴套易加工、同心度高、更换成本低、不需表面硬化,从而解决了因同心度及动环支头螺丝引起的机械密封失效问题。
(3)新设计采用的集装式机械密封,可在机械密封制造厂或车间内预先组装完成。组装、测量方便,降低了对维修人员专业素质的要求,根据作业指导书进行标准化作业,现场安装简单方便,合格率高,解决了机械密封安装效果因人而异的问题。
(4)新设计主轴滑动轴承及静环均为碳纤维增强石墨,耐磨性能大大提高,且滑动轴承上的冲洗槽改为螺旋槽,单体聚合后易清洗,从而保证了主轴旋转精度,减小了轴向和径向窜动,解决了机械密封因工作环境部稳定而失效的问题。
(5)新设计采用蝶状弹簧,弹性好,结构紧凑,受粘着聚合物影响小,工作稳定可靠,解决了机械密封因弹簧工作不稳定而失效的问题,且摩擦副密封面上比压能长期保持在理想范围内,从而大大延长了机械密封的工作寿命。
1.3 效果确认
原设计机械密封工作寿命约3～6个月,最短仅1周,检修时需机械维修人员工作2～3天。自采用新设计机械密封后,已连续正常工作30个月无泄漏,更换时仅需工作1天,每年可减少维修费用约18万元。
2A-3305C/D机械密封改善
SAN生产线A-3305C/D进料泵是美国高质公司生产的3700系列离心泵,在实际使用过程中发现机械密封的工作时间寿命太短,维修成本过高,同时对环安卫也造成较大冲击。
工作环境:表2。
2.1 原设计故障分析
(1)原设计采用串联式双端面非集装式机械密封,两个动环辅助密封为V形圈,因V形圈靠压差作用密封,而机械密封腔内压力冲洗腔>密封腔≈外界,故最外侧机械密封很容易失效。
(2)原设计静环止动销直接插入静环小孔中,因静环为石墨,易存在应力集中现象,启停时及运行过程中的振动都有可能造成静环开裂,从而导致机械密封失效。
(3)原设计内外两个机械密封需现场安装,空间位置狭小,安装、测量精度不高,对维修人员专业素质要求高,不确定因素多,安装误差大,不利于实现标准化作业。
(4)原设计机械密封未作特殊设计,在高转速及高工作压力下,机械密封密封面处产生的热量不能迅速带走,密封面容易因局部过热而减小工作寿命,同时冲洗液罐无冷却设计,长时间运转时温度高达70℃～80℃,局部产生聚合现象,导致摩擦副失效。
2.2 新设计改善分析
(1)新设计采用串联式双端面集装式机械密封,外侧机械密封动环辅助密封圈为铁弗龙包覆普通丁晴橡胶O形圈,成本低,制造简单、精度高、弹性好、接触面为线密封而效果好、耐腐蝕、对压差不敏感,解决了因辅助密封圈失效而造成的机械密封失效问题。
(2)新设计静环均采用不锈钢静环座镶嵌石墨,止动销插入静环座小孔中,从而避免了因静环开裂而导致的机械密封失效问题,另外静环采用整体浸渍石墨,大大提高了石墨表面的致密性及镶嵌结合面的密封效果,同时也提高了耐磨性及机械密封的工作寿命。
(3)新设计采用的集装式机械密封,可在机械密封制造厂或车间内预先组装完成。组装、测量方便,降低了对维修人员专业素质的要求,根据作业指导书进行标准化作业,现场安装简单方便,合格率高,解决了机械密封安装效果因人而异的问题。
(4)新设计内机械密封动环座改造成单齿轮组件,在随主轴运转时作副叶轮泵输送介质,大大提高了机械密封内介质流动速度,能将摩擦副密封面处产生的热量迅速带走,从而有效的抑制低聚物的形成。
(5)新设计在冲洗液罐内加设冷却水盘管,即使长时间运转也能基本保证冲洗液温度在40℃以下,从而将外侧机械密封密封面产生的热量迅速带走,延长机械密封的工作寿命,同时也减少了冲洗液飞消耗损失。
2.3 效果确认
原设计机械密封工作寿命约1～2个月,最短仅1周,检修时需机械维修人员工作2～3天。自采用新设计机械密封后,已连续正常工作24个月无泄漏,更换时仅需工作1天,每年可减少维修费用约10万元。
关键词:机械密封 故障 改善
中图分类号:TQ05 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(a)-0086-02
Abstract:Breakdown in mechanic seal was analyzed,improvement was proposed to extend the service life of mechanical seals,the environment will be improved and the energy will be saved.
Key words:mechanical seals;breakdown;improve
化工企业生产线“跑、冒、滴、漏”,是从事化工制程技术人员一直致力于改善的方向。如何以先进的技术,持续不断的提升生产线设备的各项运行指标,以期达到获得最大经济效益和社会效益,最大限度的减少环境污染,杜绝生产线“跑、冒、滴、漏”及无序排放,个人认为,一是有序导入ISO-14000环境管理体系、OHSAS-18000安全卫生管理体系,强化环、安、卫管理,二是在技术上寻求密封技术的提高和改善,以最前沿的密封技术、最有效的成本控制,达到最佳的环境保护,实现安全生产。
1A-3310A/B机械密封改善
SAN生产线A-3310A/B泵是美国威肯公司生产的4337P系列齿轮泵,在实际使用过程中经常发生密封失效,严重影响制程的连续稳定性,对安全生产和环境保护造成较大的冲击。
工作环境:表1。
1.1 原设计故障分析
(1)原设计采用背靠背型双端面非集装式机械密封,两个动环辅助密封为铁弗龙锲形圈,因锲形圈靠压差作用密封,而机械密封腔内压力冲洗腔>密封腔>外界,故最内侧机械密封很容易失效。
(2)原设计最内侧机械密封静环辅助密封圈为铁弗龙矩形圈密封,因铁弗龙弹性较差且接触面大,密封效果不理想。如通过提高弹簧压缩量来提高密封效果,则摩擦副密封面上比压过大,易加速摩擦副磨损,机械密封寿命太短。
(3)原设计内外两个机械密封均单独安装在泵主轴上,因主轴过长且轴颈较大,加工时不易保证两个机械密封安装处的同心度,且为了保护主轴,密封区轴表面进行了硬化处理,动环座上的支头螺丝难以固定,易造成动环座不转现象,从而导致机械密封失效。
(4)原设计内外两个机械密封需现场安装,空间位置狭小,安装、测量精度不高,对维修人员专业素质要求高,不确定因素多,安装误差大,不利于实现标准化作业。
(5)原设计主轴滑动轴承及静环均为普通石墨,易磨损。滑动轴承上的冲洗槽为直槽,单体聚合后不易冲洗掉,从而加速磨损,进而造成主轴轴向及径向窜动过大,使机械密封工作环境不稳定而失效。
1.2 新设计改善分析
(1)新设计采用串联式双端面集装式机械密封,动环及静环辅助密封圈为耐单体腐蚀的高弹性全氟醚橡胶O形圈,制造简单、精度高、弹性好、接触面为线密封而效果好、耐腐蚀、耐老化,解决了因辅助密封圈失效而造成的机械密封失效问题。
(2)新设计采用的集装式机械密封,两套机械密封预先组装在一轴套上,再将轴套固定在主轴上。因轴套易加工、同心度高、更换成本低、不需表面硬化,从而解决了因同心度及动环支头螺丝引起的机械密封失效问题。
(3)新设计采用的集装式机械密封,可在机械密封制造厂或车间内预先组装完成。组装、测量方便,降低了对维修人员专业素质的要求,根据作业指导书进行标准化作业,现场安装简单方便,合格率高,解决了机械密封安装效果因人而异的问题。
(4)新设计主轴滑动轴承及静环均为碳纤维增强石墨,耐磨性能大大提高,且滑动轴承上的冲洗槽改为螺旋槽,单体聚合后易清洗,从而保证了主轴旋转精度,减小了轴向和径向窜动,解决了机械密封因工作环境部稳定而失效的问题。
(5)新设计采用蝶状弹簧,弹性好,结构紧凑,受粘着聚合物影响小,工作稳定可靠,解决了机械密封因弹簧工作不稳定而失效的问题,且摩擦副密封面上比压能长期保持在理想范围内,从而大大延长了机械密封的工作寿命。
1.3 效果确认
原设计机械密封工作寿命约3～6个月,最短仅1周,检修时需机械维修人员工作2～3天。自采用新设计机械密封后,已连续正常工作30个月无泄漏,更换时仅需工作1天,每年可减少维修费用约18万元。
2A-3305C/D机械密封改善
SAN生产线A-3305C/D进料泵是美国高质公司生产的3700系列离心泵,在实际使用过程中发现机械密封的工作时间寿命太短,维修成本过高,同时对环安卫也造成较大冲击。
工作环境:表2。
2.1 原设计故障分析
(1)原设计采用串联式双端面非集装式机械密封,两个动环辅助密封为V形圈,因V形圈靠压差作用密封,而机械密封腔内压力冲洗腔>密封腔≈外界,故最外侧机械密封很容易失效。
(2)原设计静环止动销直接插入静环小孔中,因静环为石墨,易存在应力集中现象,启停时及运行过程中的振动都有可能造成静环开裂,从而导致机械密封失效。
(3)原设计内外两个机械密封需现场安装,空间位置狭小,安装、测量精度不高,对维修人员专业素质要求高,不确定因素多,安装误差大,不利于实现标准化作业。
(4)原设计机械密封未作特殊设计,在高转速及高工作压力下,机械密封密封面处产生的热量不能迅速带走,密封面容易因局部过热而减小工作寿命,同时冲洗液罐无冷却设计,长时间运转时温度高达70℃～80℃,局部产生聚合现象,导致摩擦副失效。
2.2 新设计改善分析
(1)新设计采用串联式双端面集装式机械密封,外侧机械密封动环辅助密封圈为铁弗龙包覆普通丁晴橡胶O形圈,成本低,制造简单、精度高、弹性好、接触面为线密封而效果好、耐腐蝕、对压差不敏感,解决了因辅助密封圈失效而造成的机械密封失效问题。
(2)新设计静环均采用不锈钢静环座镶嵌石墨,止动销插入静环座小孔中,从而避免了因静环开裂而导致的机械密封失效问题,另外静环采用整体浸渍石墨,大大提高了石墨表面的致密性及镶嵌结合面的密封效果,同时也提高了耐磨性及机械密封的工作寿命。
(3)新设计采用的集装式机械密封,可在机械密封制造厂或车间内预先组装完成。组装、测量方便,降低了对维修人员专业素质的要求,根据作业指导书进行标准化作业,现场安装简单方便,合格率高,解决了机械密封安装效果因人而异的问题。
(4)新设计内机械密封动环座改造成单齿轮组件,在随主轴运转时作副叶轮泵输送介质,大大提高了机械密封内介质流动速度,能将摩擦副密封面处产生的热量迅速带走,从而有效的抑制低聚物的形成。
(5)新设计在冲洗液罐内加设冷却水盘管,即使长时间运转也能基本保证冲洗液温度在40℃以下,从而将外侧机械密封密封面产生的热量迅速带走,延长机械密封的工作寿命,同时也减少了冲洗液飞消耗损失。
2.3 效果确认
原设计机械密封工作寿命约1～2个月,最短仅1周,检修时需机械维修人员工作2～3天。自采用新设计机械密封后,已连续正常工作24个月无泄漏,更换时仅需工作1天,每年可减少维修费用约10万元。