机械密封在化工反应釜上的应用

更新时间:2023-12-30 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:11076 浏览:45986

【摘 要】机械密封是常见的轴封方式,它是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置.在化工行业被广泛使用,化工反应釜就是其中之一.

【关 键 词】反应釜;械密封;故障

反应釜是综合反应容器,反应过程中产生的压力对容器的密封要求极高.在一般中等压力或抽真空情况都会使用机械密封,所以机械密封在反应釜的应用非常广,而机械密封的密封效果将直接影响反应釜的运行,严重的将造成停产、安全事故及环境污染等不可估量的损失.本文就化工反应釜中机械密封的常见故障、及其成因和排除作如下探讨.


1.机械密封的结构

机械密封由静环、动环、弹性元件、弹簧座、紧定螺钉、旋转环辅助密封圈和静止环辅助密封圈等元件组成,防转销固定在压盖上以防止静止环转动.动环和静环还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环.其中动环和轴一起旋转,动环和静环紧密贴合组成密封面,以防止介质泄漏.动环依靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的.压紧元件产生压力,即使反应釜在不工作状态下,端面也保持贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面.密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用,同时弹性元件对反应釜的振动、冲击起缓冲作用.

2.机械密封的故障及处理

2.1机械密封零件的故障及处理

反应釜在运行当中,密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等情况,螺杆、螺纹、弹簧用久了也会松弛、断裂和腐蚀.辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况.机械密封的零件如果出现故障,就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度,提高机械密封本身的加工精度和反应釜其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利.为了提高密封效果,对动环、静环的摩擦面的光洁度和平整度要求较高.动环、静环的摩擦面的宽度不大,一般在2~7毫米之间.

2.2机械密封振动、发热故障原因及处理

反应釜运转过程中,受到机械磨损和化学侵蚀作用,会使动静环贴合端面粗糙,动静环与密封腔的间隙太小,由于振摆引起碰撞从而引起振动.有时由于密封端面(耐腐蚀和)耐温性能不良,或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质,也会引起机械密封的振动和发热.如果动环、静环与密封腔的间隙太小,就要增大密封腔内径或减小转动外径,至少保证0.75mm的间隙.如果是摩擦副配对不当,就要更改动环、静环材料,使其耐温,耐腐蚀.这样就会减少机械密封的振动和发热.

2.3机械密封泄漏的原因及处理

2.3.1机械密封泄漏的途径

静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封是泄漏途径,它们均属静密封.旋转环与轴之间的密封也是泄漏途径之一,当端面摩擦磨损后,它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动,实际上它也是一个相对的静密封.因此,这三处泄漏途径相对来说比较容易封堵.静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈,而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封,有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构.旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封,它是最主要的泄露途径,也是机械密封装置中的主密封,它是决定机械密封性能和寿命的关键.因此,对密封端面的加工要求很高,同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜,必须严格腔制端面上的单位面积压力,压力过大,不易形成稳定的润滑液膜,会加速端面的磨损;压力过小,泄漏量增加.所以,要想获得良好的密封性能和较长的使用期限,在设计和安装机械密封时,一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围.

2.3.2机械密封静压试验时泄漏原因

机械密封由于在安装时不注意,往往会将密封端面碰伤、变形、损坏,清理不净、夹有颗粒状杂质,或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧,机器、设备精度不够,使密封面没有完全贴合,都会造成介质泄漏.如果是轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏.

2.3.3机械密封周期性或阵发性泄漏原因

机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量较大,都会造成泄漏.机械密封的密封面要有一定的比压,这样才能起到密封作用,这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量,给密封端面一个推力,反应釜旋转起来使密封面产生密封所要求的比压.为了保证这一个比压,机械密封要求轴不能有太大的窜量,一般要保证在0.25mm以内.但在实际运用中,由于设计的不合理、制造误差、装配误差等原因,往往导致轴产生很大的窜量,出现周期性或阵发性泄漏.

2.3.4机械密封经常性泄漏原因

机械密封经常性泄漏的原因有很多方面:一是由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏;二是辅助密封圈引起的经常性泄漏;三是弹簧缺陷引起的泄漏;其它还包括转子振动引起的泄漏,传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏,机械密封辅助机构引起的泄漏,由于介质的问题引起的经常性泄漏等.

2.3.5减少机械密封泄漏的措施

(1)装配时要干净光洁.机械密封的零部件、工器具、润滑油、揩拭材料要十分干净.动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭.(2)修整倒角倒圆.轴、密封端盖等倒角要修整光滑,轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮.(3)装配辅助密封圈时,橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤,以免胀大变形,过早老化.动静环组装完后,用手按动补偿环,检查是否到位,是否灵活,弹性开口环是否定位可靠.动环安装后,必须保证它在轴上轴向移动灵活.

3.机械密封振动偏大及处理方法

机械密封如果振动偏大,最终将导致密封失效.但是导致机械密封振动偏大的原因并不都是机械密封自身的原因,反应釜的其它零部件也是产生振动的根源,如轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因.所以在安装轴、密封腔体、机械密封件本身时应将其清洗干净,防止杂质进入密封安装部位.并合理地设计轴向力的平衡装置,使安装机械密封件的设备转子轴向窜动量≤0.3mm,消除轴向窜量.

4.机械密封的选型方法及基本原则

机械密封按工作条件和介质性质的不同,有耐高温、耐低温机械密封,耐高压、耐腐蚀机械密封,耐颗粒介质机械密封和适应易汽化的轻质烃介质的机械密封等,应根据不同的用处选取不同结构型式和材料的机械密封.

选型的主要参数有:密封腔体压力(MPA)、流体温度(℃)、工作速度(M/S)、流体的特性以及安装密封的有效空间等.

选型的基本原则:(1)根据密封腔体压力,确定密封结构采用平衡型或非平衡型,单端面或双端面等.(2)根据工作速度,确定采用旋转式或静止式,流体动压式或非接触型.(3)根据温度及流体性质,确定摩擦副和辅助密封材料,以及正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等.(4)根据安装密封的有效空间,确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧,内装式或外装式.

总之,机械密封在反应釜的应用中,会出现各种各样的故障,产生的原因也是复杂的,只有通过观察,认真分析后,不断总结经验教训,才能找到故障原因和解决方法.在机械密封的设计和选型中,要充分考虑它的应用条件,选用合适的密封结构和零部件材料,防止因设计不当引起的密封失效.此外,从运行和维护角度要求现场操作人员必须熟悉和掌握反应釜的结构、原理和工作性能,能严格按照规章制度使用设备和按时定期保养,并充分满足反应釜和机械密封部件的工作条件,力争延长其使用寿命.