,渣漿幫浦效能的好壞直接影響著氧化鋁生產整個工藝流程的可靠性,和產品質量的穩定性。渣漿幫浦效能受其密封效能的影響,特別是軸的密封。渣漿幫浦的軸密封裝置一般有組合密封和機械密封兩種形式。
由於機械密封具有密封效能可靠、洩漏量小、使用壽命長、功率損耗少、使用範圍廣等優點,在氧化鋁生產工藝流程中得到越來越廣泛的應用。但氧化鋁生產是乙個惡劣工況下的連續的工藝流程,流程介質為固含 300 g/l～1000 g/l,鹼濃度 120 g/l～260 g/l,密度大於 1500 kg/m3,溫度從常溫到 100 ℃的料漿。在此情況下,對渣漿幫浦的效能以及幫浦運動件的密封要求更加嚴格,因為生產流程中如果密封一旦洩漏、將嚴重影響生產流程的正常進行和產品質量,同時會造成環保事故、嚴重時還可能造成重大人身傷害及裝置的安全事故。
為了滿足工藝流程的要求,目前氧化鋁生產流程使用的渣漿幫浦機械密封多採用動靜環為 yg6/yg8的合金,其餘零件材質為 2gr13。
一、機械密封的原理及要求
機械密封通常由動環、靜環、壓緊元件和密封元件組成。其中動環和靜動環的端麵組成一對摩擦副,動環靠密封室中液體的壓力使其端麵壓緊在靜環端面上,並在兩環上產生適當的比壓和保持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產生壓力,可使幫浦在不運轉的情況下,也保持端麵貼合,保證密封介質不外漏,並防止雜質進入密封端麵。
密封元件起密封動環與軸的間隙、靜環與壓蓋的間隙的作用,同時對幫浦的振動、衝擊起緩衝作用。
機械密封在實際執行中不是乙個孤立的部件,它是與幫浦的其它零部件一起組合起來執行的,同時通過其基本原理可以看出,機械密封的正常執行是有條件的,例如:幫浦軸的竄動量不能太大,否則摩擦副端麵不能形成正常要求的比壓;機械密封處的幫浦軸不能有太大的撓度,否則端麵比壓會不均勻等等。只有滿足這樣類似的基本條件的要求,再加上良好的機械密封自生效能,才能達到理想的密封效果。
二、 機械密封的幾種主要失效形式
2. 1主密封擦裂失效
機械密封是一種旋轉軸向的接觸式密封,它是在流體介質彈性元件的作用下,兩個垂直於軸心線的密封端麵緊密貼合、相對旋轉,從而達到密封效果,因此要求兩個密封之間要受力均勻。而在氧化鋁生產過程中渣漿幫浦的工況條件惡劣、很容易造成幫浦內氣蝕現象從而使幫浦產生較大的振動、以及幫浦在長期執行自身的磨損及幫浦基礎下沉、造成的振動等,從而使幫浦本身的精度喪失,因而幫浦容易發生竄軸、幫浦軸不同心 、不對中等故障,而這些故障都會使機械密封的兩個合金密封端麵受力不均勻,從而使機械密封的設計引數發生變化,甚至導致兩個合金密封環面相互刮碰造成斷裂失效。在該廠渣漿幫浦機械密封斷裂失效的機械密封佔密封失效的 45%。
2. 2
彈簧失效機械密封的輔助沖洗系統是非常重要的,它可以有效地保護密封元件,起到冷卻、潤滑、沖走雜質等作用。如果沒有合理地配置輔助沖洗系統,將達不到密封效果;雖然設計了輔助沖洗系統,但由於沖洗液中有雜質,沖洗液的流量、壓力過大或過小,沖洗口位置設計不合理,導致彈簧被雜物卡住和嚴重的水結垢睹塞,從而使彈簧失去補償能力,造成機封洩漏或機封面燒毀失效。一般由於彈簧原因造成機封失效約佔密封失效的 40%
三. 機械密封改進措施
3. 1防止彈簧失效的改進彈簧是確保密封具有補償追隨性的部件。彈簧失效,密封面隨即開啟而洩漏。
在多數情況下,氧化鋁廠渣漿幫浦機械密封彈簧失效是由於彈簧結垢而引起的,我們在密封座上開孔引入沖洗水,直接沖洗密封面,而不以彈簧直接接觸或設定導流套引入沖洗水,直接沖洗密封面,從而完全排除因彈簧結垢和洗液雜質而引起的密封失效 (見圖2)。
3. 2主密封防擦裂主密封是機械密封最關鍵的密封點。各引數的確定,多數生產廠家都使用了計算機優化設計,卻忽視了幫浦及幫浦軸的本身存在的徑向跳動問題,過於理想化的設計,而導致設計引數發生變化,以至於由於幫浦本身的徑向跳動而造成主密封合金面產生相互擦掛而斷裂失效。
在機械密封的設計中 [pv]值都是以經驗或實驗資料為基礎的取值,故只適用於平行面混合摩擦、液相和接觸式機械密封,為了保證密封面的良好貼合,需要採用一定的密封面比壓。但該比壓又不能太高或太低,太高會使磨損加劇,過低又會使密封面產生開啟失效,因此對幫浦用內裝式機械密封,該比壓的經驗值一般取 0. 2mpa ～0.
6mpa(均假設反壓係數λ=0. 5)。為了使機械密封達到長期安全可靠執行的目的,還要求密封副的工作 pv值小於允許 [pv]值。
該允許 [pv]值,是用某些密封副材料經適當配對後在規定的使用壽命及允許磨損速度下確定的。下面以中國鋁業貴州分公司鋁氧化鋁廠 6/4x2sh幫浦配機械密封 zgwz2120/85. 82f2為列,根據已知條件;
絲徑d=7(mm) 中徑d=112(mm) 自由高度h0=80(mm) 工作高度h1=35(mm) 總圈數n1=3. 5(mm)有效圈數n=1. 5(mm)密封面外徑d2=126.
5(mm)密封面內徑d1=116. 5(mm)平衡軸徑d0=120(mm)主軸轉數v=2 750 r/min查表得知:1gr18ni9ti材質切變模量:
g=71540n/mmpv許=19. 6 (mpa·m/s)設介質壓力 p介=4mpa 反壓係數λ=0. 5而幫浦實際運轉時撓度可達 0.
5mm～1mm,即實際密封面尺寸為:外徑 d2=124. 5,內徑 d1=118.
5。計算此機械密封的實際端麵 pv值:pv實根據:
p=p彈+p介(k-λ),得:pv實=[p彈+p介(k-λ) ]·v·d2·π/60 000(1)根據:k= (d22- d20) /(d22- d21),得:
pv實=→←·v·d2·π/60 000(2)根據:p彈=f/π(d22- d21) /4,得:pv實=·v·d2·π/60 000(3)根據:
f=p′×(h0- h1),得:pv實= ·v·d2·π/60 000(4)根據:p′=gd4/8d3n,得:
pv實= ·v·d2·π/60 000代入資料計算:pv實=×2750×124. 5×3.
1416/60000=25. 4(mpa·m/s)pv實=25. 4(mpa·m/s)pv實》pv許(故不能達到長期安全可靠執行的目的)
通過對現場機械密封損壞資料的收集及整理,我們對密封引數進行重新設定,我們採用對動靜環密封面倒角,改變密封面尺寸、載荷係數後,即:d2=126. 5,d1=116.
5, d0=121. 5,代入公式 (5)。pv許=5.
12(mpa·m/s)pv實發現竄料等問題,仍在使用,而原用老式機封的 6/4x2sh幫浦已於2023年 6月份由於機封竄料嚴重等原因更換成改進型機封。由此可見對動靜環密封面倒角,有效地解決了由於徑向跳動過大而引起的密封面刮碰擦裂的失效問題;同時,由於密封面尺寸改變,載荷係數改變之後,pv值發生了較大改變,使之符合設計要求,故可以達到長期安全可靠執行的目的 (圖 2)。
4 結束語
綜上所述,在設計幫浦用機械密封時,不僅要考慮機械密封本身的影響因素,而且要考慮機械密封外部各種因素的影響。並在實際生產工作中,要充分考慮到幫浦及其它零部件以及現場其它裝置對機械密封的使用效果的影響,為機械密封創造乙個良好的外部條件,增加對機械密封輔助系統的重要作用的認識,盡可能配備完善的機構密封輔助系統,以提高密封效果,對重要生產環節的幫浦類的機械密封,要增加保護措施,提高密封質量,減少機械密封本身的質量事故,分析機械密封的質量事故原因時,要充分考慮到幫浦的其它零部件對機械密封執行的影響,並根據分析結果採取有效的技術手段進行防範和改進、不斷提高和延長機械密封的使用壽命。
機械密封常識機械密封的工作原理
堆焊焊劑 qtekc 機械密封常識機械密封的原理 機械密封是靠一對或數對垂直於軸作相對滑動的端麵在流體壓力和補償機構的彈力 或磁力 作用下保持貼合併配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。2 機械密封常用材料的選用 淨水 常溫 動 9cr18，1cr13堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵 靜 浸樹脂石墨，青銅，酚醛塑料。河...
機械密封原理
機械密封是靠一對或數對垂直於軸作相對滑動的端麵在流體壓力和補償機構的彈力 或磁力 作用下保持貼合併配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。常用機械密封結構如圖1所示。由靜止環 靜環 1 旋轉環 動環 2 彈性元件3 彈簧座4 緊定螺釘5 旋轉環輔助密封圈6和靜止環輔助密封圈8等元件組成，防轉銷7固定在壓蓋...
渣漿幫浦軸端密封形式的分析及改造
摘要 本文分析了渣漿幫浦常見的密封形式及影響密封效果的因素，對渣漿幫浦填料式密封進行機械密封改造，給出改造方法及改造技術要求，並對機械式密封做出進一步改進，將其應用到了冶金企業汙泥處理現有裝置中，並取得了良好的密封效果及經濟效益。關鍵詞 渣漿幫浦 填料密封 機械密封 分析 改進 0 概述 渣漿幫浦的...