前言

端面機(jī)械密封的可靠性取決于應(yīng)用、安裝和運(yùn)行三個(gè)因素。

其中一個(gè)因素是密封過早失效的主要原因 - 應(yīng)用。這涉及到確定密封腔內(nèi)的工況，這決定了密封的持續(xù)時(shí)間和性能。

最高可靠性來自于：

1）選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)以滿足特定的設(shè)備和運(yùn)行需求

2）選擇與流程工況兼容的材料

3）控制密封腔或填料函內(nèi)的環(huán)境

設(shè)計(jì)

對(duì)設(shè)計(jì)選擇影響最大的變量是所安裝的設(shè)備特性、應(yīng)用和運(yùn)行工況以及泄漏率指標(biāo)。第一個(gè)決定取決于確定是否需要單封或雙重甚至多重密封，這通常會(huì)對(duì)整體性能和可靠性產(chǎn)生破壞性影響。

圖1：鈦機(jī)械密封

圖1：這種鈦機(jī)械密封是為泵送二氧化氯漿料的軸流泵制造的 - 密封包括額外的內(nèi)部間隙，以補(bǔ)償該泵固有的徑向軸運(yùn)動(dòng)。

在高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備上應(yīng)用端面密封時(shí)，主要要求之一是確保主密封面處有足夠的潤滑。

旋轉(zhuǎn)密封環(huán)（動(dòng)環(huán)）和靜止的配合環(huán)（靜環(huán)）之間不得發(fā)生過度摩擦。否則它會(huì)快速磨損和損壞密封組件，導(dǎo)致快速失效。

具有足夠潤滑性能的相對(duì)清潔的流程液體（工藝流體），可以通過單封布置而得到有效地密封。單封配置通常安裝成本較低，操作和維護(hù)更簡單。

然而，需要特別注意的是，以下應(yīng)用不能提供充分的潤滑：

1）漿料

2）聚合物

3）粘性流體

4）閃點(diǎn)

5）存在真空或干運(yùn)行工況

這些液體需要注入外部沖洗液。如果不希望或禁止流程液體被稀釋，則可能需要多重密封布置。

該設(shè)計(jì)必須在波動(dòng)的圓周速度和壓力下運(yùn)行，它還必須經(jīng)得起復(fù)雜的設(shè)備條件，例如當(dāng)軸向和徑向軸運(yùn)動(dòng)超過允許公差時(shí)。

設(shè)計(jì)考慮因素也會(huì)影響泄漏到大氣的量，這取決于工廠的泄漏率目標(biāo)。在高速應(yīng)用中有效運(yùn)行的所有端面機(jī)械密封，允許少量蒸汽通過主密封配合面。平均泄漏量將在每天1立方厘米范圍內(nèi)，這在大多數(shù)流程液體的可接受公差范圍內(nèi)。

圖2：集裝式安裝

圖2：這種密封類型為集裝式安裝，適用于所有行業(yè)，尤其是在不允許危險(xiǎn)物泄漏的情況下。

然而，危險(xiǎn)或有毒流程液體的允許泄漏量由政府機(jī)構(gòu)（例如職業(yè)安全管理局和環(huán)境保護(hù)局）進(jìn)行監(jiān)管和強(qiáng)制執(zhí)行。只有通過特定的配置和設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)安全密封，這些配置和設(shè)計(jì)將泄漏量降至可接受的公差范圍之內(nèi)。

結(jié)構(gòu)材料

應(yīng)用過程中，材料的選擇對(duì)于實(shí)現(xiàn)可靠的機(jī)械密封性能也是至關(guān)重要的。這包括用于制造硬件和機(jī)械加載裝置的合金以及用于主密封面和輔助密封的材料。

需要仔細(xì)考慮，以確保所有選定的材料都與流程液體和密封暴露的環(huán)境兼容。

結(jié)構(gòu)材料的誤用是一個(gè)常見的錯(cuò)誤，會(huì)迅速導(dǎo)致密封過早失效。例如，粘性的流程液體（如膠水、糖蜜、油漆等），可以將密封面（動(dòng)、靜環(huán)）粘合在一起。當(dāng)置于過度的機(jī)械應(yīng)力下時(shí)，流體可能會(huì)破壞脆性材料，并導(dǎo)致立即和災(zāi)難性的故障。

流程液體中固體顆粒的侵蝕和磨損也會(huì)迅速磨損軟的密封面材料以及密封硬件。如果不仔細(xì)選擇密封合金，腐蝕滲透可能會(huì)超過最大允許速率。

多重密封（組件）

圖3：這種多重密封（組件）是輸送腐蝕性和磨蝕性流體時(shí)的有效選擇。

過熱也會(huì)導(dǎo)致密封面材料和輔助密封的退化和快速失效。同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量，以最大程度地減少熱量和磨損。

確保材料適合應(yīng)用將提高密封可靠性。

環(huán)境控制

即使使用理想的設(shè)計(jì)或精心選擇的材料，也可能會(huì)出現(xiàn)問題。密封腔或填料函內(nèi)的任何不利工況都會(huì)影響設(shè)計(jì)和材料的性能，從而降低可靠性。

例如，在污水處理廠，必須用高速離心泵輸送未經(jīng)處理的污水。這些水基溶液中夾帶著固體，如果漿料遷移到密封腔或填料函中，這些固體會(huì)卡在密封配合面之間，并迅速磨損和侵蝕所選材料。

來自外部水源的沖洗是防止過早失效的常見解決方案 - 它用干凈的涼水淹沒密封腔。這種沖洗必須保持在高于污水的壓力下。

它提供了一個(gè)清潔、涼爽的環(huán)境，這對(duì)提高機(jī)械密封的使用壽命至關(guān)重要。這些單封系統(tǒng)的正常運(yùn)行將增加水的消耗，也將稀釋泵送產(chǎn)品。

在某些設(shè)施中，水的消耗可能是主要問題，或者不能容忍流程液體被稀釋。在這種情況下，需要一個(gè)雙重密封系統(tǒng)與獨(dú)立的清潔的液體沖洗一起運(yùn)行。

其它環(huán)境因素，如溫度和壓力，也必須仔細(xì)控制，以防止泄漏。此外，應(yīng)仔細(xì)注意密封危險(xiǎn)或有毒流體的環(huán)境控制系統(tǒng)。它們必須滿足所密封流體的允許泄漏范圍，并在密封失效時(shí)防止過度泄漏。

總結(jié)

延長端面機(jī)械密封的使用壽命主要取決于清潔和冷卻，安裝密封的應(yīng)用（場合）直接影響到所需的清潔和冷卻要求。

每一種應(yīng)用、流程液體特性和密封腔環(huán)境的變化都會(huì)帶來新的、往往未經(jīng)考慮的后果，這就是為什么應(yīng)用對(duì)密封可靠性有如此巨大的影響。

必須考慮所有適用因素，并由經(jīng)驗(yàn)豐富的密封設(shè)計(jì)和/或應(yīng)用人員仔細(xì)考慮。這將最大限度地提高正確應(yīng)用特定密封系統(tǒng)的可能性。良好的應(yīng)用和豐富的密封制造商的投入，將確保推薦的系統(tǒng)具有更高的可靠性。

作者簡介： Tommy Seales是SEPCO（密封設(shè)備產(chǎn)品公司）的機(jī)械密封部門經(jīng)理。Seales在SEPCO工作超過42年，并擔(dān)任機(jī)械密封部門的產(chǎn)品經(jīng)理35年。

來源：泵沙龍