论文部分内容阅读
摘要：近年来，国内许多工业企业、科研单位、大专院校以及经济主管部门都在积极开展设备诊断技术的理论研究、生产应用和政策探讨等工作，但基本上还是以机械设备为对象的在线监测系统为主，对状态诊断信息与工艺及过程控制的信息结合涉及较少，尤其是诊断技术与设备管理技术、与基础自动化技术的结合更为薄弱。
关键词：热轧设备；密封；改进
前言
建国以来我国钢铁工业和技术已取得举世瞩目的成就，但是在市场化、工业化的发展进程中，钢铁工业作为基础产业的重中之重，在产品质量、产品结构、工艺技术装备、技术经济指标和管理方面与国际先进水平相比仍有较大差距。板带钢的生产是钢铁工业发展中的重要课题之一。板带在热轧方面有深冲热轧钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板，而在冷轧方面有冷轧薄板、涂镀层板、冷轧硅钢片、冷轧不锈钢等高附加值、高技术含量板材产品。目前我国的板带钢不能适应国民经济发展的需要，产品质量能够达到国际先进水平的不到总产量的1/3。因此，加快发展板带材，特别是加快发展高附加值、高技术含量的板带材是我国轧钢工业一项十分艰巨的任务。
1热轧设备密封的基本元件和工作原理
一般的机械密封装置由各个部件构成，各个部件一环扣一环，环环相扣。传动装置的核心部件动环被安装在传动轴上，随轴转动，静环则是用防转销来防止转动，它与动环一起都属于动密封元件。机械装置在作业时，只有动环随传动轴的转动而转动，静环则保持原位置不变，在弹簧和密封液体的双重压力作用下二者紧密贴合在一起，形成相对的径向转动，转动时在密封圈内的两端面形成两个油膜，能起到密封作用。在一般的密封装置内，动环内还镶嵌有动环辅助密封圈，该装置与传动轴套合在一起随轴一起转动，当压缩量升到10%左右时，就可以有效地防止动环与传动轴之间液体泄露，从而起到较好的密封效果。静环辅助密封圈紧压在静环上与压盖固定，用来防止静环与压盖的泄露，并起到一定的缓冲作用。
尽管机械密封装置的组成部件和工作机理较简单，但当机械装置高速运转后，一切稳定的因素，都会随着温度、压强等的变化而变得不稳定，使其难以控制。因此，对机械密封机理的研究还需持续开展下去。
2热轧设备密封失效及其改进措施
2.1高温引起的机械密封失效
2.1.1机械密封失效的原因
大量实践研究表明，当机械密封装置的密封腔内的温度超过150℃时，可能引发诸多密封故障，这些故障都有可能造成机械的密封失效[[A]①如果端面摩擦产生的热量不能及时传输出去，就会传导到密封环上，使密封端面温度过高，造成因两密封端面失去润滑膜而失效；②如果机械密封材料导热系数低或者脆弱性较强，那么密封端面在回转过程中产生大量的摩擦热就会造成接触面凹凸不平，摩擦进一步扩大，可能会产生贯穿整个径向端面的裂纹及微裂纹，并且由于所产生的热裂都是径向的，这就为密封载荷的泄漏提供了渠道，引起接触端面间压力的均匀性发生改变，使得其密封性能丧失；③机械运转的高温会造成密封面出现点蚀或是穿透，导致机械密封失效。此外，高温引起的辅助密封圈迅速老化、龟裂、变硬和失去弹性，以及弹簧疲劳强度降低等，都会造成机械密封失效。
2.1.2机械密封失效的改进措施
解决高温引起机械密封失效的关键措施在于选取新型耐高温密封材料、改进冷却室结构，提高其热传导效率、选取膨胀系数相近的材料作为有装配关系的材料。此外，要提高辅助密封圈的耐热能力，研究表明当机械运转时的温度超过220℃时，使用金属波纹管机械密封，既可以解决高温失效的问题，还可以避免失弹现象的产生。所展示的金属波纹管其耐热范围可达240一6500C，大大高于机械运转的介质温度，并且该装置具有机械密封追随性较好，耐高温幅度大，柔软性较好，缓冲能力强等优点。
2.2压力造成机械密封失效
2.2.1机械密封失效的原因
压力造成机械密封失效的原因主要表現在高压、压力波动和真空三个方面。高压引起的失效主要原因是当密封腔内的压力超过3MPa的临界值时，液膜会因密封端面的压力比过大而无法形成，此情况下磨损加剧、热量增多、密封失效，另外高温也可能导致因零部件变形或破裂而失效。压力波动引起失效的主要原因是：①因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生摩擦；②介质的压力低于饱和蒸汽压力，使端面液膜发生闪蒸，丧失润滑；③由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也会造成介质压力低于其饱和蒸汽压而失效。真空引起失效的主要原因是：若密封腔内没有任何介质气体，那么密封腔内会出现干摩擦，从而会因漏气而密封失效。
2.2.2机械密封失效的改进措施
针对机械密封失效的具体故障，要采取相应的应对措施。若是因高压引起失效，采取的措施为调整端面受力分布，采用各种硬质或其他各种耐压强度高及刚度高的材料以减小零部件形变，还要注意冷却装置、润滑措施和传动方式的选用，可考虑采用非接触式密封或多端面密封。若是因压力波动引起失效，采取的措施为选用WC对WC摩擦副，以扩大密封介质的温度剧变。若是因真空引起失效，采取的措施为采用双端面机械密封，该装置不仅具有双重保险的功效，还有助于改善润滑条件和提高密封性能。
2.3介质造成机械密封失效
2.3.1机械密封失效的原因
介质造成机械密封失效主要表现在两个方面：一是介质自身的强腐蚀性所引起，二是因介质中含有固体颗粒杂质造成的机械密封失效。若介质具有强腐蚀性，就会对摩擦副表面产生腐蚀，腐蚀的后果是使接触面变得粗糙，从而引起泄漏量过大、密封失效的情况出现。若介质内含有颗粒杂质，一旦机械密封装置开始高速运转，那么这些杂质不可避免地会进入密封端面，在高温情况下会划伤密封面或破坏液膜的连续性，降低密封的效果，并且杂质还会对补偿环的浮动性产生阻碍作用，对弹簧的作用性能产生抑制作用，这都会降低其密封效用。
2.3.2机械密封失效的改进措施
因介质腐蚀导致的机械密封失效解决的措施在于：①对弹簧采取隔离措施，减小其接触的几率；②提高零部件的抗腐蚀性，如选用耐腐蚀材料、涂抹抗腐蚀性保护层等；③改进密封装置结构，采取双端面密封结构，并引入隔离液保护。实践表明，合适的密封材料和填充添剂具有良好的密封效果。因介质含有杂质导致的机械密封失效解决的措施在于：①设计的两端面宽度应该相等，这样可以减少磨粒在密封围停留的机会；②经常对密封腔的各零部件进行冲洗，减少杂质沉积的机会；③采用单弹簧；④设置过滤器或旋液分离器。
2.4其他原因造成的机械密封失效
除上述原因之外，机械还可能因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封失效，因机械高速运转产生机械密封失效，因机械设备故障引起的机械密封失效等。针对机械密封失效的故障，首先要查明引起失效的原因，而后对症下药，这样才能提高机械密封失效故障维修的效率。
结语
总之，引起密封故障的原因是复杂的，多方面的。因此，对密封失效的维修要在正确诊断失效原因的基础上，采取针对性的措施进行维修，并且要详细分析各种影响机械密封效用的因素，按照规定的使用条件和范围选用机械密封，才能保证机械密封的良好运行。不论故障原因为何，使用机械密封时应该详细掌握影响密封效用的各种参数、结构、形式、材料、标准及其特点，这样才能减少故障出现的几率，延长和‘械密封的伸用寿命。
参考文献
[1]邱建雄，赵跃龙，杨瑞元.基于图像的建模和绘制技术综述[J].小型微型计算机系统.2004（05）
[2]李云海.热轧生产线加热炉温度智能控制方法研究[D].辽宁科技大学2015
（作者单位：河钢乐亭钢铁有限公司）
关键词：热轧设备；密封；改进
前言
建国以来我国钢铁工业和技术已取得举世瞩目的成就，但是在市场化、工业化的发展进程中，钢铁工业作为基础产业的重中之重，在产品质量、产品结构、工艺技术装备、技术经济指标和管理方面与国际先进水平相比仍有较大差距。板带钢的生产是钢铁工业发展中的重要课题之一。板带在热轧方面有深冲热轧钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板，而在冷轧方面有冷轧薄板、涂镀层板、冷轧硅钢片、冷轧不锈钢等高附加值、高技术含量板材产品。目前我国的板带钢不能适应国民经济发展的需要，产品质量能够达到国际先进水平的不到总产量的1/3。因此，加快发展板带材，特别是加快发展高附加值、高技术含量的板带材是我国轧钢工业一项十分艰巨的任务。
1热轧设备密封的基本元件和工作原理
一般的机械密封装置由各个部件构成，各个部件一环扣一环，环环相扣。传动装置的核心部件动环被安装在传动轴上，随轴转动，静环则是用防转销来防止转动，它与动环一起都属于动密封元件。机械装置在作业时，只有动环随传动轴的转动而转动，静环则保持原位置不变，在弹簧和密封液体的双重压力作用下二者紧密贴合在一起，形成相对的径向转动，转动时在密封圈内的两端面形成两个油膜，能起到密封作用。在一般的密封装置内，动环内还镶嵌有动环辅助密封圈，该装置与传动轴套合在一起随轴一起转动，当压缩量升到10%左右时，就可以有效地防止动环与传动轴之间液体泄露，从而起到较好的密封效果。静环辅助密封圈紧压在静环上与压盖固定，用来防止静环与压盖的泄露，并起到一定的缓冲作用。
尽管机械密封装置的组成部件和工作机理较简单，但当机械装置高速运转后，一切稳定的因素，都会随着温度、压强等的变化而变得不稳定，使其难以控制。因此，对机械密封机理的研究还需持续开展下去。
2热轧设备密封失效及其改进措施
2.1高温引起的机械密封失效
2.1.1机械密封失效的原因
大量实践研究表明，当机械密封装置的密封腔内的温度超过150℃时，可能引发诸多密封故障，这些故障都有可能造成机械的密封失效[[A]①如果端面摩擦产生的热量不能及时传输出去，就会传导到密封环上，使密封端面温度过高，造成因两密封端面失去润滑膜而失效；②如果机械密封材料导热系数低或者脆弱性较强，那么密封端面在回转过程中产生大量的摩擦热就会造成接触面凹凸不平，摩擦进一步扩大，可能会产生贯穿整个径向端面的裂纹及微裂纹，并且由于所产生的热裂都是径向的，这就为密封载荷的泄漏提供了渠道，引起接触端面间压力的均匀性发生改变，使得其密封性能丧失；③机械运转的高温会造成密封面出现点蚀或是穿透，导致机械密封失效。此外，高温引起的辅助密封圈迅速老化、龟裂、变硬和失去弹性，以及弹簧疲劳强度降低等，都会造成机械密封失效。
2.1.2机械密封失效的改进措施
解决高温引起机械密封失效的关键措施在于选取新型耐高温密封材料、改进冷却室结构，提高其热传导效率、选取膨胀系数相近的材料作为有装配关系的材料。此外，要提高辅助密封圈的耐热能力，研究表明当机械运转时的温度超过220℃时，使用金属波纹管机械密封，既可以解决高温失效的问题，还可以避免失弹现象的产生。所展示的金属波纹管其耐热范围可达240一6500C，大大高于机械运转的介质温度，并且该装置具有机械密封追随性较好，耐高温幅度大，柔软性较好，缓冲能力强等优点。
2.2压力造成机械密封失效
2.2.1机械密封失效的原因
压力造成机械密封失效的原因主要表現在高压、压力波动和真空三个方面。高压引起的失效主要原因是当密封腔内的压力超过3MPa的临界值时，液膜会因密封端面的压力比过大而无法形成，此情况下磨损加剧、热量增多、密封失效，另外高温也可能导致因零部件变形或破裂而失效。压力波动引起失效的主要原因是：①因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生摩擦；②介质的压力低于饱和蒸汽压力，使端面液膜发生闪蒸，丧失润滑；③由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也会造成介质压力低于其饱和蒸汽压而失效。真空引起失效的主要原因是：若密封腔内没有任何介质气体，那么密封腔内会出现干摩擦，从而会因漏气而密封失效。
2.2.2机械密封失效的改进措施
针对机械密封失效的具体故障，要采取相应的应对措施。若是因高压引起失效，采取的措施为调整端面受力分布，采用各种硬质或其他各种耐压强度高及刚度高的材料以减小零部件形变，还要注意冷却装置、润滑措施和传动方式的选用，可考虑采用非接触式密封或多端面密封。若是因压力波动引起失效，采取的措施为选用WC对WC摩擦副，以扩大密封介质的温度剧变。若是因真空引起失效，采取的措施为采用双端面机械密封，该装置不仅具有双重保险的功效，还有助于改善润滑条件和提高密封性能。
2.3介质造成机械密封失效
2.3.1机械密封失效的原因
介质造成机械密封失效主要表现在两个方面：一是介质自身的强腐蚀性所引起，二是因介质中含有固体颗粒杂质造成的机械密封失效。若介质具有强腐蚀性，就会对摩擦副表面产生腐蚀，腐蚀的后果是使接触面变得粗糙，从而引起泄漏量过大、密封失效的情况出现。若介质内含有颗粒杂质，一旦机械密封装置开始高速运转，那么这些杂质不可避免地会进入密封端面，在高温情况下会划伤密封面或破坏液膜的连续性，降低密封的效果，并且杂质还会对补偿环的浮动性产生阻碍作用，对弹簧的作用性能产生抑制作用，这都会降低其密封效用。
2.3.2机械密封失效的改进措施
因介质腐蚀导致的机械密封失效解决的措施在于：①对弹簧采取隔离措施，减小其接触的几率；②提高零部件的抗腐蚀性，如选用耐腐蚀材料、涂抹抗腐蚀性保护层等；③改进密封装置结构，采取双端面密封结构，并引入隔离液保护。实践表明，合适的密封材料和填充添剂具有良好的密封效果。因介质含有杂质导致的机械密封失效解决的措施在于：①设计的两端面宽度应该相等，这样可以减少磨粒在密封围停留的机会；②经常对密封腔的各零部件进行冲洗，减少杂质沉积的机会；③采用单弹簧；④设置过滤器或旋液分离器。
2.4其他原因造成的机械密封失效
除上述原因之外，机械还可能因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封失效，因机械高速运转产生机械密封失效，因机械设备故障引起的机械密封失效等。针对机械密封失效的故障，首先要查明引起失效的原因，而后对症下药，这样才能提高机械密封失效故障维修的效率。
结语
总之，引起密封故障的原因是复杂的，多方面的。因此，对密封失效的维修要在正确诊断失效原因的基础上，采取针对性的措施进行维修，并且要详细分析各种影响机械密封效用的因素，按照规定的使用条件和范围选用机械密封，才能保证机械密封的良好运行。不论故障原因为何，使用机械密封时应该详细掌握影响密封效用的各种参数、结构、形式、材料、标准及其特点，这样才能减少故障出现的几率，延长和‘械密封的伸用寿命。
参考文献
[1]邱建雄，赵跃龙，杨瑞元.基于图像的建模和绘制技术综述[J].小型微型计算机系统.2004（05）
[2]李云海.热轧生产线加热炉温度智能控制方法研究[D].辽宁科技大学2015
（作者单位：河钢乐亭钢铁有限公司）