熱水循環泵機械密封失效主要原因可能是設計缺陷、裝配誤差或工藝操作使用不當。根據熱水循環泵密封使用情況和失效后的損壞情況, 除密封失效及壽命短外, 其余一切情況正常, 因此, 可以排除裝配誤差, 大致可以認為是設計缺陷、工藝操作的因素引起的密封失效。博容小編主要談下熱水循環泵密封失敗的原因及改進方法。
 

 

   熱水循環泵機械密封的失效原因
 

　　1、動、靜環材料選擇不合適。原機械密封使用的靜環的材質為浸樹脂石墨, 在高溫下膨脹量過大、膨脹不均勻導致靜環密封面和動環密封面不平行, 在運轉的過程中加劇了動、靜環的磨損, 同時這種摩擦產生大量的摩擦熱, 造成了靜環的熱裂, 這種情況在密封解體檢查過程中多次出現, 是造成密封泄漏的主要原因。

　　2、密封的自沖洗水量太小。由于循環熱水溫度高, 而通過密封的沖洗水量太小、流速過慢, 對動、靜環起不到很好的冷卻效果。密封腔內溫度高易使密封端面間液膜產生汽化, 液膜承載能力降低, 液膜減薄, 摩擦副在不穩定的似汽相狀態下工作, 摩擦熱增加, 端面溫升過大, 進而引起更多的組分汽化。如此循環, 最終摩擦副在干摩擦狀態下工作, 使石墨靜環磨損加劇。同時, 過大的端面溫升使碳化鎢動環出現徑向熱裂紋, 輔助密封圈老化, 介質泄漏增加,密封壽命大為縮短, 最終使機械密封迅速失效。

　　3、彈簧選擇不合適。彈性元件在機械密封主要起補償、預緊及緩沖作用, 要求始終保持彈性, 才能保證端面摩擦副緊密貼合和動環補償。因為彈簧的彈性和高溫穩定性直接決定端面密封比壓的大小, 比壓過大, 一方面會造成密封面之間的潤滑液膜厚度減小, 磨損加劇, 另一方面也由于密封端面產生大量的摩擦熱, 破壞了動、靜環端面材料原有的性能, 從而進一步加劇了密封端面的摩擦, 造成熱裂。端面比壓過小, 密封端面處于液體摩擦狀態, 彈簧在高溫作用下, 彈力降低、甚至完全失去彈性, 以致不能保證端面摩擦副貼合, 此時機械密封的密封性能將無法保證。所以, 正確選擇彈簧材料, 非凡是彈簧的高溫強度和穩定性, 才能保證合適的彈簧比壓, 從而使機械密封處于最佳的工作狀態。

　　4、泵抽空。由于熱水循環泵輸送的介質為高溫高壓飽和水, 溫度達到258℃, 壓力達到416MPa, 在這種苛刻的工作環境下極易造成泵抽空, 當泵抽空時, 泵體產生劇烈振動和噪聲, 泵內壓力波動較大, 機械密封端面比壓隨之變化, 使密封環面開啟、間歇振蕩、干摩擦、敲擊造成密封面擊潰、嚴重磨損, 炸裂、不接觸、傾斜等情況。此現象必然導致密封出現不穩定的工作狀態, 密封失效泄漏的可能性將大大增加。
 

　　熱水循環泵機械密封改進方法
 

　　為了徹底解決熱水循環泵密封泄漏問題, 也為了節約成本, 并考慮到熱水循環泵輸送的介質為高溫高壓飽和水, 操作條件苛刻等實際情況, 針對機械密封本身, 在不改變機械密封安裝尺寸的前提下對機械密封的內部結構及尺寸進行改造, 對機械密封的動、靜環材質進行改進, 采用性能更好的材料替代, 提高彈簧在高溫下的穩定性, 改進密封的冷卻沖洗系統密封壓蓋改造

　　針對熱水循環泵的介質為高溫高壓飽和水, 輕易汽化造成泵抽空, 對機械密封壓蓋冷卻水腔加以改進, 在保證機械密封壓蓋強度和剛度的前提下, 將壓蓋內的冷卻水腔加大, 讓外接循環水充分冷卻密封端面, 改善機械密封的工作環境, 使摩擦副在旋轉時產生的熱量被冷卻水帶走, 保證機械密封良好的冷卻效果, 延長機械密封使用壽命。

　　1、動、靜環的改造

　　由于動、靜密封環在高溫下發生熱膨脹, 對動、靜密封環有一定的擠壓。為了使動、靜環在高溫下不致受到過多的不均勻擠壓變形, 一方面在選材上要求廠家選用進口的碳化鎢(動環) 硬質合金與侵銻金屬石墨(靜環) , 這種浸銻金屬石墨的導熱能力比常規的浸樹脂石墨高出3～4倍,另一方面減小密封環的厚度,從而盡可能減小密封環的膨脹量, 保證靜、動環密封面的平行狀態, 同時動環采用整環設計, 一次成型, 減少二次加工量, 從設計、制造著手,減少靜環變形和開裂的可能性。

　　2、改造自沖洗外冷卻

　　冷卻液在循環流動的過程中會有阻力損失, 壓力過低、流速過慢, 不能起到冷卻效果, 所以增設了密封泵送環對冷卻液進行增壓, 循環冷卻液由密封泵送環送至冷卻器進行冷卻換熱后返回密封腔, 這樣能及時帶走介質的熱量和摩擦產生的熱, 以達到較好的冷卻效果。密封泵送環設計為離心式結構, 在泵送環四周開18個<8 mm的孔, 循環液通過隨軸旋轉產生離心效應達到增壓效果。泵送環的結構見圖1。在運行中嚴格控制自沖洗冷卻后的溫度, 保持摩擦副端面溫度不致過高, 這樣可通過控制循環液流量, 調節冷卻器上的熱負荷來控制。循環系統主要由蛇管式換熱器和密封泵送環組成。由于增設了密封泵送環, 這樣就不需要增設循環液增壓泵, 因而結構簡單, 操作方便, 不易發生故障。

　　3、增加循環液節流結構

　　在動環與密封腔體之間設計了節流襯套, 節流襯套采用梳齒結構, 一方面減少冷卻循環液向泵內的流失, 另一方面可以控制泵內的介質向密封端面的流動, 降低了密封端面工況苛刻度, 使泵送環的泵送效果更佳。

　　4、彈簧材料改進

　　由于循環熱水泵輸送的介質為高溫高壓飽和水,所以必須考慮彈簧材料在高溫下的穩定性, 此次改造將彈簧材質改為沉淀硬化高鎳不銹鋼, 提高彈簧在高溫下的工作穩定, 確保彈簧比壓穩定。

　　5、其它的改進措施

　　合理選用密封零件的材料, 金屬材料選用鎳鉻不銹鋼, 并采用專利阻垢技術和工藝, 提高導熱效率,輔助密封圈采用青銅填充燒結聚四氟乙烯, 具有導熱系數高, 定型能力好, 耐腐蝕、抗油、耐溫等特點。