水泵故障分析.doc

第13页水泵故障分析设备部张凯一、水泵振动常见原因及消除措施 l 手动盘车困难:泵轴弯曲,轴承磨损,机组不同心,叶轮碰泵壳.消除措施:校直泵轴,调整或更换轴承,重校机组同心度,重调间隙. l 泵轴摆度过大:轴承和轴颈磨损或间隙过大.消除措施:修理轴颈,调整或更换轴承. l 水力不平衡:叶轮不平衡,离心泵个别叶槽堵塞或损坏.消除措施:重校叶轮静平衡和动平衡,消除堵塞,修理或更换叶轮. l 轴流泵轴功率过大:进水池水位太低, 叶轮淹没深度不够,杂物缠绕叶轮,泵汽蚀损坏程度不同,叶轮缺损.消除措施:抬高进水池水位,降低水泵安装高程消除杂物,并设置栏污栅,修理或更换叶轮. l 基础振动:基础刚度差或底角螺丝松动或共振.消除措施:加固基础,拧紧地脚螺丝. l 离心泵机组效率急剧下降或轴流泵机组效率略有下降,伴有汽蚀噪音.消除措施:改变水泵转速,避开共振区域,查明发生汽蚀的原因,采取措施消除汽蚀. 二、其它原因引起的机组振动及消除措施 l 拦污栅堵塞,进水池水位降低.消除措施:栏污栅清污,加设栏污栅清污装置 . l 前池与进水池设计不合理,进水流道与泵不配套使进水条件恶化.消除措施:栏污栅清污,加设栏污栅清污装置合理设计与该进前池,进水池和进水流道的设计. l 形成虹吸时间过长,使机组较长时间在非设计工况运行.消除措施:加设抽真空装置,合理设计与改进虹吸式出水流道. l 进水管道固定不牢或引起共振.消除措施:加设管道镇墩和支墩,加固管道支撑,改变运行参数,改变运行参数避开共振区. l 拍门反复撞击门座或关闭撞击力过大.消除措施:流道(或管道)出口前设排气孔,合理设计拍门采取控制措施,减小拍门关闭时的撞击力. l 出水管道内压力急剧变化及水锤作用.消除措施:缓闭阀及调压井等其它防止水锤措施. l 机组启动和停机顺序不合理,致使水泵进水条件恶化.消除措施:优化开机和停机顺序 三. 水泵故障诊断及消除措施 1.无液体提供,供给液体不足或压力不足 l 泵没有注水或没有适当排气.消除措施:检查泵壳和入口管线是否全部注满了液体. l 叶轮流道被杂物堵塞,装置扬程超出泵设计扬程范围所引起.消除措施:及时清理叶轮流道,重新换接电机电源线及重新选择合适的泵型. l 扬程不足,泵出口压力不能满足工况需要.产生原因有多种:泵发生汽蚀,叶轮长期使用严重磨损,配套电机转速低于泵所要求的转速等,都会引起泵扬程的降低.消除措施:增加泵进口处液位高度或降低泵安装位置,可以避免汽蚀的发生.更换被磨损叶轮,选择与泵相匹配的电机. l 速度太低.消除措施:检查电机的接线是否正确,电压是否正常或者透平的蒸汽压力是否正常. l 系统水头太高.消除措施:检查系统的水头(特别是磨擦损失). l 吸程太高.消除措施:检查现有的净压头(入口管线太小或太长会造成很大的磨擦损失). l 叶轮或管线受堵.消除措施:检查有无障碍物. l 转动方向不对.消除措施:检查转动方向. l 产生空气或入口管线有泄漏.消除措施:检查入口管线有无气穴和/或空气泄漏. l 填料函中的填料或密封磨损,使空气漏入泵壳中.消除措施:检查填料或密封并按需要更换,检查润滑是否正常. l 抽送热的或挥发性液体时吸入水头不足.消除措施:增大吸入水头,向厂家咨询. l 底阀太小.消除措施:安装正确尺寸的底阀. l 底阀或入口管浸没深度不够.消除措施:向厂家咨询正确的浸没深度.用挡板消除涡流. l 叶轮间隙太大.消除措施:检查间隙是否正确. l 叶轮损坏.消除措施:检查叶轮,按要求进行更换. l 叶轮直径太小.消除措施:向厂家咨询正确的叶轮直径. l 压力表位置不正确.消除措施:检查位置是否正确,检查出口管嘴或管道. 2.泵运行一会儿便停机 l 吸程太高.消除措施:检查现有的净压头(入口管线太小或太长会造成很大的磨擦损失). l 叶轮或管线受堵.消除措施:检查有无障碍物. l 产生空气或入口管线有泄漏.消除措施:检查入口管线有无气穴和/或空气泄漏. l 填料函中的填料或密封磨损,使空气漏入泵壳中.消除措施:检查填料或密封并按需要更换.检查润滑是否正常. l 抽送热的或挥发性液体时吸入水头不足.消除措施:增大吸入水头,向厂家咨询. l 底阀或入口管浸没深度不够.消除措施:向厂家咨询正确的浸没深度,用挡板消除涡流. l 泵壳密封垫损坏.消除措施:检查密封垫的情况并按要求进行更换. 3.泵功率消耗太大 l 转动方向不对.消除措施:检查转动方向. l 叶轮损坏.消除措施:检查叶轮,按要求进行更换. l 转动部件咬死.消除措施:检查内部磨损部件的间隙是否正常. l 轴弯曲.消除措施:校直轴或按要求进行更换. l 速度太高.消除措施:检查电机的绕组电压或输送到透平的蒸汽压力. l 水头低于额定值.抽送液体太多.消除措施:向厂家咨询.安装节流阀,切割叶轮. l 液体重于预计值.消除措施:检查比重和粘度. l 填料函没有正确填料(填料不足,没有正确塞入或跑合,填料太紧).消除措施:检查填料,重新装填填料函 l 轴承润滑不正确或轴承磨损.消除措施:检查并按要求进行更换 . l 耐磨环之间的运行间隙不正确.消除措施:检查间隙是否正确.按要求更换泵壳和/或叶轮的耐磨环. l 泵壳上管道的应力太大.消除措施: 消除应力并厂家代表咨询.在消除应力后,检查对中情况. l 电机过载运行,电机电流超过其允许值.泵轴的弯曲变形,实际运行参数超出泵的设计参数范围(例如超大流量运行),转动部件产生摩擦等都是电机过载运行的原因.检查并矫正泵轴,用阀门控制使得运行参数在泵容许的参数范围内,或拆开泵体排除摩擦是解决问题的关键. 4.泵的填料函泄漏太大 l 轴弯曲.消除措施:校直轴或按要求进行更换. l 联轴节或泵和驱动装置不对中.消除措施:检查对中情况,如需要,重新对中. l 轴承润滑不正确或轴承磨损.消除措施:检查并按要求进行更换. 5.轴承温度太高 l 轴弯曲.消除措施:校直轴或按要求进行更换. l 联轴节或泵和驱动装置不对中.消除措施:检查对中情况,如需要,重新对中. l 轴承润滑不正确或轴承磨损.消除措施:检查并按要求进行更换. l 泵壳上管道的应力太大.消除措施:消除应力并向厂家代表咨询.在消除应力后,检查对中情况. l 润滑剂太多.消除措施:拆下堵头,使过多的油脂自动排出.如果是油润滑的泵,则将油排放至正确的油位. l 轴承箱缺油或润滑油变质引起轴承温度异常.在确认原因后及时添加油脂,更新润滑油,以免损坏轴承. l 泵轴,电机轴不同心,泵轴弯曲变形等.用千分表来测量泵轴在径向的跳动量,如果是滚动轴承,跳动量通常不应超过0.05mm, 如果是滑动轴承,则不应超过滑动轴承摩擦付的间隙. l 此外,还要检查一下轴和轮毂的旋转跳动,泵正常运转,在不同的转速下有不同的旋转跳动容许值,通常1450转/ 分时容许值不大于0.15mm,在2900转/分时容许值为小于等于0.10mm.如果超过容许值,要对轴和轮毂进行圆周向逐点测量,看看轮毂有无偏心,或者不同心,或者轴弯曲变形.也可能出现的情况是,轴的对中性很好,旋转跳动却很大,或者没有旋转跳动,但对中性很差,都要加以矫正. 6.填料函过热 l 填料函中的填料或密封磨损,使空气漏入泵壳中.消除措施:检查填料或密封并按需要更换.检查润滑是否正常. l 填料函没有正确填料(填料不足,没有正确塞入或跑合,填料太紧).消除措施:检查填料,重新装填填料函. l 填料或机械密封有设计问题.消除措施:向厂家咨询. l 机械密封损坏.消除措施:检查并按要求进行更换.向厂家咨询. l 轴套刮伤.消除措施:修复,重新机加工或按要求进行更换. l 填料太紧或机械密封没有正确调节.消除措施:检查并调节填料,按要求进行更换.调节机械密封(参考制造商的与泵一起提供的说明或向厂家咨询). 7.转动部件转动困难或有磨擦 l 轴弯曲.消除措施:校直轴或按要求进行更换. l 耐磨环之间的运行间隙不正确.消除措施:检查间隙是否正确.按要求更换泵壳或叶轮的耐磨环. l 泵壳上管道的应力太大.消除措施:消除应力并厂家代表咨询.在消除应力后,检查对中情况. l 轴或叶轮环摆动太大.消除措施:检查转动部件和轴承,按要求更换磨损或损坏的部件. l 叶轮和泵壳耐磨环之间有脏物,泵壳耐磨环中有脏物.消除措施:清洁和检查耐磨环,按要求进行更换.隔断并消除脏物的来源. 8.泵运行时存在异常振动及声音 l 通常是由于泵轴与电机轴对中性差,泵轴弯曲变形,泵运行发生汽蚀及转动部件产生摩擦等引起,如果以上问题都不存在,还应检查地脚,泵壳螺栓有无松动,检查泵的管道是否存在明显的应力.如果应力过大,应该在进口或出口处加以支撑,以减少或消除应力.必要时应拆卸并重新安装. 四. 水泵机组各部件检修的技术要求 1.主轴部分 1.1.泵轴跳动标准 l 轴颈的锥度与椭圆度不大于轴径的1/2000.但最大不得超过0.05mm,且表面不得有伤痕.要求表面粗糙度3.2. l 轴弯曲超过允许值可采用机械法或加热法进行校直.轴允许跳动值为(单位:mm):轴径处: 0.02,轴中部(1500转/分): 0.10, 轴中部(3000转/分): 0.08, 多级泵轴0.05: 1.2.泵轴的校直方法 1.2.1.冷直法 l 利用手摇螺旋压力机校直:轴径较小及弯曲较大时,可采用此法.首先将轴放在三角缺口块内架住,或放在机床上利用顶针顶住轴的两端,然后将轴弯曲的凸面顶点朝上.用螺旋压力机压住凸起顶点,向下顶压,直到轴校直为止. l 利用捻棒敲打校直:轴径较大及弯曲较小时,可以采用此法.这个方法是利用捻棒来冷打轴的弯曲凹面,使轴在此处表面延伸而较直.捻棒应由硬度低于泵轴硬度的材料制成,或在硬度高的材料上镶铜套,捻棒的边缘必须有园角.在直轴时,将轴的凹面朝上,并支持住最大弯曲的凸面顶点.在两端用拉紧装置向下加压,然后利用1-2公斤重的锤子敲打捻棒,使轴的凹面材料受敲打而延伸.捻打时,先自最低凹面中央进行敲打,逐渐移向两侧,并沿圆周三分之一的弧面上进行,但越往中央敲打密度应当越大.轴的校直量与敲打次数通常成正比.注意最初敲打时,轴校直较快,以后较慢.敲打时应注意掌握捻棒,勿损伤轴的表面. l 用螺旋千斤顶较直:当轴的弯曲量不大时(为轴长的1%以下),可以在冷态下用螺旋千斤顶较直.在矫直时,考虑到轴的回弹,要过矫一些,才能保证矫正后的轴比较正直.这种方法的精度可达到每米0.05-0.15毫米. l 用钢丝绳矫直 1.2.2.局部加热法 l 将弯曲的凸面朝上,在周围用石棉布包扎,然后用喷灯或气焊急热.加热温度约比材料临界温度低100左右.急热后,由于金属产生塑性变形,使其表面长度缩短,在冷却后虽有所拉伸,但已不能恢复原始状态了,从而造成与原始弯曲方向相反的反弯曲,使凸面平坦而达到直轴目的.如在凹面加温火助其热胀伸长,则效果更好. l 加热方法,应匀速,等距(距轴面20毫米左右),从中心向外旋出,然后由外向中心旋入,以保持温度均匀.加热面积与形状用轴向开口(轴向长而径向短)方法加热,使径向方位温度均匀,使轴不易产生扭曲.而用径向开口(径向长而轴向短)方法加热时,直轴效果显著.校直时,先将轴平放在两支承上,使弯曲部分凸面向上,并在轴的最大弯曲处用湿石棉布包扎.此石棉布轴向开口0.15d0.2d或径向开口0.35d0.2d(d为轴的直径)的长方形口,然后在开口处用氧乙炔焰加热3-5分钟(采用强力焊炬,并且使氧气压力增至4-5大气压),温度达到500-600后,用干燥的石棉布覆盖受热处,保温10-15分钟,最后用压缩空气吹,使之迅速冷却.轴的弯曲变化情况可由百分表测量.一次未能校直可以重复进行,校直后,轴应在加热处进行低温退火,即将轴转动并缓慢的加热至300-350,在此温度下保持一小时以上,然后用石棉布包扎加热处,使它缓慢地冷却到50-70,这样就可以消除内应力. l 轴在校直过程中的变化量与轴本身的材料性能有关.加热时,轴端的弯曲挠度逐渐增大到最大,这是由于凸部加热后金属膨胀所至.冷却后,轴端的弯曲挠度逐渐减小到最小,这是由于凸部迅速冷却金属纤维缩短的结果. 1.2.3.内应力松弛法 l 原理是因为金属材料有松弛特性,即零件在高温下应力下降的同时,零件的弹性变形量减少而塑性变形量的比重增加,这时若加上一定方向的载荷,便可控制它的变形方向与大小.当解除载荷后,由于它以塑性变形为主,所以回弹很少,从而达到直轴的目的.加热的工具多用感应线圈,直轴后也应进行退火处理.此法多用于大轴上. 1.2.4.机械加热直轴法 l 预先将轴固定,凸面朝上,然后用外加载荷将弯曲轴向下压,在凸面造成压缩应力,然后再在凹面处加热,亦可直轴.此法仅适用于弯曲度较小的轴. 2.转子部分 l 转子的晃动度不得超过下表的规定(单位:mm). 部 位 径 向 晃 动 轴 向 晃 动 轴 颈 轴 套 口 环 叶 轮 平衡盘 晃动度 0.02 0.05 0.08-0.12 0.25 0.20mm. l 机械密封压盖与填料箱间的垫片厚度应保持在1-3mm. l 压盖中静环防转槽根部与防转销,应保持有轴向1-2mm间隙,以防压不紧密封圈和憋劲. 4.2.填料环 l 填料环与轴套的直径间隙一般为1-1.5mm. l 填料环与填料箱的直径间隙为0.15-0.20mm. l 填料底套与轴套的直径间隙一般为0.70-1.00mm. l 平衡套与轴套的直径间隙一般为0.5-1.2mm. l 壳体口环与叶轮口环,中间托瓦与中间轴套的直径间隙如下表所示(单位:mm). 口环直径 壳体口环与叶轮口环 中间托瓦与中间轴套 标准间隙 更换间隙 标准间隙 更换间隙 100 0.400.60 1.00 0.300.40 0.80 100 0.600.70 1.20 0.400.50 0.90 5.联轴器 l 联轴器与轴配合应采用D/gd. l 联轴器两端面轴向间隙一般为2-6mm. l 安装齿形联轴器应保证外齿在内齿宽的中间部位. l 安装弹性圆柱销联轴器时,其橡胶圈与柱销应为过盈配合并有一定紧力. l 橡胶圈与联轴器孔的直径间隙应为1-1.5mm. l 联轴器的同心度偏差应符合下表所示(单位:mm). l 找同心度时,电动机下边的垫片每组不得超过四块 型 式 径 向 轴 向 齿形 0.08 0.06 弹性柱销式 0.10 0.06 弹簧片式 0.15 0.10 固定式 0.06 0.04 五. 泵机组解体检修报告的内容 1.水泵机组解体的报告部分 l 水泵机组解体前要搜集运行记录资料,在拆卸过程中应认真测量检查,分析原始数据,作为确定修理方案的依据, l 其内容如下: 轴瓦间隙,叶轮间隙及总推力间隙的测量记录. 叶轮与泵壳的汽蚀记录. 轴瓦,轴颈,密封口环等磨损记录. 固定部件的垂直同轴度及水平度的测量记录. 轴线摆度及垂直度测量记录. 各部螺栓及销钉的紧固记录. 转子甩油及各部漏油记录. 机组振动,噪音,裂纹等异常现象记录. 2.水泵机组总装的报告部分 l 水泵机组总装过程中,应将检修方面及试验,验收等记录存入机组档案. l 其内容如下: 固定部件的垂直同轴度及水平度的验收记录. 轴线摆度及主轴定中心等的验收记录. 轴瓦间隙,叶轮间隙,空气间隙等的验收记录. 转子吊装,主轴连接定等的验收记录. 油,气,水管路接头及闸阀的漏油,漏气,漏水记录. 受油器的水平,中心,摆度及绝缘测量记录. 操作油管油压,润滑油油质,密封的漏水等的试验记录. 检修结束后,应由检修人员负责试运行,并将试运行的记录及报告 六. 机械密封的检修工艺 机械密封是由两块密封元件(静环与动环)垂直于轴的,光洁而平直的表面相互贴合,并作相对转动而构成的密封装置.它是靠密封介质的压力在旋转的动环合静环的接触表面(端面)上产生适当的压紧力,使这两个端面紧密结合,端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封目的的.这层液体膜具有液体动压力与静压力,起着润滑合平衡力的作用. 1.机械密封的清扫与检查 l 机械密封的工作原理要求机械密封内部无任何杂质.在组装机械密封前要彻底清扫动环,静环,轴套等部件. l 检查动静环表面是否存在划痕,裂纹等缺陷,这些缺陷存在会造成机械密封严重漏泄.有条件的可以用专用工具检查密封面是否平整,密封面不平整,压力水会进入组装后机械密封的动静环密封面,将动静环分开,机械密封失效.必要时可以制作工装在组装前水压试验. l 检查动静环座是否存在影响密封的缺陷.如动静环座与动静环密封圈配合表面是否存在缺陷. l 检查机械密封补偿弹簧是否损坏及变形,倔强系数是否变化. l 检查密封轴套(8)是否存在毛刺,沟痕等缺陷. l 清扫检查所有密封胶圈是否存在裂纹,气孔等缺陷,测量胶圈直径是否在工差范围内. l 具有泵送机构的机械密封还要检查螺旋泵的螺旋线是否存在裂纹,断线等缺陷. 2.机械密封组装技术尺寸校核 l 测量动静环密封面的尺寸.该数据是用来验证动静环的径向宽度,当选用不同的摩擦材料时,硬材料摩擦面径向宽度应比软的大1-3mm,否则易造成硬材料端面的棱角嵌入软材料的端面上去. l 检查动静环与轴或轴套的间隙,静环的内径一般比轴径大1-2mm,对于动环,为保证浮动性,内径比轴径大0.5-1mm,用以补偿轴的振动与偏斜,但间隙不能太大,否则会使动环密封圈卡入而造成机械密封机能的破坏. l 机械密封紧力的校核.我们通常讲的机械密封紧力也就是端面比压,端面比压要合适,过大,将使机械密封摩擦面发热,加速端面磨损,增加摩擦功率;过小,容易漏泄.端面比压是在机械密封设计时确定的,我们在组装时只能靠测量机械密封紧力来确定.通常情况的测量方法使测量安装好的静环端面至压盖端面的垂直距离,再测量动环端面至压盖端面的垂直距离,两者的差即为机械密封的紧力. l 测量补偿弹簧的长度是否发生变化.弹簧性能发生变化将会直接影响机械密封端面比压.一般情况下弹簧在长时间运行后长度会缩短,补偿弹簧在动环上的机械密封还会因为离心力的原因而变形. l 测量静环防转销子的长度及销孔深度,防止销子过长静环不能组装到位.这种情况出现会损坏机械密封. 3.动环和静环端面的研磨 l 动环拆下后,经磨削加工,先进行粗研,后进行精研,有条件可进行抛光. l 粗磨时,选用80160#粒度的磨料,先磨去加工痕迹.然后可用160#以上磨料进行精磨,使光洁度达到设计要求.硬质合金或陶瓷动环精磨后需要用抛光机抛光.抛光机的力度可选用M28-M5的碳化硼.抛光后达到镜面.陶瓷环可用M5的玛瑙粉精磨以后,用氧化铬抛光. l 石墨填充聚四氟乙烯的静环,由于材料软,可用煤油,汽油或清水精研,不需加研磨剂.在跑合过程中还可自研,故光洁度要求不是太高. l 研磨的方法,有研磨机的可在研磨机上研磨,没有研磨机的可在平板玻璃上采用8字形的手工研磨方法. 4.轴套检查 l 轴套的检修拆下后检查锈蚀和磨损的情况,如果锈蚀或磨损得比较轻微,可用细砂纸打光再用,如果锈蚀或磨损的严重可采用加工后电镀的方法或换新轴套. 5.密封圈 l 密封圈经过一段使用时间后,多数情况下失去弹性或老化,一般情况下需要更换新圈. 6.弹簧 l 如果弹簧锈蚀的不严重,能保持原有弹性,可不更换.若锈蚀的比较严重或弹性减小的很多,则需要更换新弹簧. l 对有组装盒的机械密封,要将盒清理干净,并检查凹槽是否磨损或变形,以便进行校正修复,重新开槽或更换. l 机械密封元件修复以后,重新进行组装,组装后同样进行压力试验,然后再投入正常操作 七. 机械密封的拆装 机械密封是转动机械本体密封最有效的方式之一,其本身加工的精度比较高,尤其是动,静环,如果拆装方法不合适或使用不当,装配后的机械密封不但达不到密封的目的,而且会损坏集结的密封元件. 1.拆卸时注意事项 l 在拆卸机械密封时,严禁动用手锤和扁铲,以免损害密封元件. l 如果在泵两端都有机械密封时,则在拆卸过程中必须小心谨慎,防止顾此失彼. l 对工作过的机械密封,如果压盖松动时密封面发生移动的情况,则应更换动静环零件,不应重新上紧继续使用.因为在松动后,摩擦副原来运转轨迹会发生改变,接触面的密封性就很容易遭到破坏. l 如密封元件被污垢或凝聚物粘结,应清除凝结物后再进行机械密封的拆卸. 2.安装时注意事项 l 安装前要认真检查集结密封零件数量是否足够,各元件是否有损坏,特别是动,静环有无碰伤,裂纹和变形等缺陷.如果有问题,需进行修复或更换新备件. l 检查轴套或压盖的倒角是否恰当,如不符合要求则必须进行修整. l 机械密封各元件及其有关的装配接触面,在安装前必须用丙酮或无水酒精清洗干净.安装过程中应保持清洁,特别是动,静环及辅助密封元件应无杂质,灰尘.动,静环表面涂上一层清洁的机油或透平油. l 上紧压盖应在联轴器找正后进行.螺栓应均匀上紧,防止压盖断面偏斜,用塞尺或专用工具检查各点,其误差不大于0.05毫米. l 检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙(及同心度),必须保证四周均匀,用塞尺检查各点允差不大于0.10毫米. l 弹簧压缩量要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,要求误差2.00毫米,过大会增加断面比压,加速断面磨损.过小会造成比压不足而不能起到密封作用,弹簧装上后在弹簧座内要移动灵活.用单弹簧时要注意弹簧的旋向,弹簧的旋向应与轴的转动方向相反. l 动环安装后须保持灵活移动,将动环压向弹簧后应能自动弹回来. l 先将静环密封圈套在静环背部后,再装入密封端盖内.注意保护静环断面,保证静环断面与端盖中心线的垂直度,且将静环背部的防转槽对准防转销,但勿使其中互相接触. l 安装过程中决不允许用工具直接敲打密封元件,需要敲打时,必须使用专用工具进行敲打,以防密封元件的损坏 l 组装时所有密封圈应该涂以肥皂水等润滑剂,这样可以避免组装过程中损坏胶圈.动静环的密封面之间涂以润滑脂,防止动静环密封面在水泵开车前磨损. l 浮动环组装时,一定要小心不要碰倒浮动环弹簧,以免弹簧碰倒后影响浮动环的浮动性能.浮动环组装后,可以轻轻按浮动环,以确定是否就有良好的浮动性能. l 安装密封时应轻拿轻放,防止损坏密封件,安装时应将密封及腔体擦洗干净. l 紧固机械密封压盖时紧固螺栓应均匀受力,防止受力不均损坏机械密封.对于快装式机械密封在整体组装完毕后一定不要忘记将定位片径向移动道远离轴的位置固定. l 因为机械密封所密封的介质是不同的,凉水和热水的温度不同,密封的介质是否具有腐蚀性,腔室内压力的不同,机械密封的设计就会不同,检修工艺也会有所差别, l 机械密封检修过程中总结出一些经验:机械密封要组装,清扫检查莫忘记.先看两环后看轴,伤痕裂纹不要漏.最后在把胶圈看,气孔直径要看清.各种尺寸需测量,两环间隙要调好.紧力一定要校核,小小弹簧是关键.螺栓受力要均匀,轻拿轻放好习惯 八. 机械密封失效问题 1.泄漏点种类 泵用机械密封种类繁多,型号各异,但泄漏点主要有五处:(l)轴套与轴间的密封;(2)动环与轴套间的密封;(3)动,静环间密封;(4)对静环与静环座间的密封;(5)密封端盖与泵体间的密封. 2.泄漏原因分析及判断 l 安装静试时泄漏.机械密封安装调试好后,一般要进行静试,观察泄漏量.如泄漏量较小,多为动环或静环密封圈存在问题;泄漏量较大时,则表明动,静环摩擦副间存在问题.在初步观察泄漏量,判断泄漏部位的基础上,再手动盘车观察,若泄漏量无明显变化则静,动环密封圈有问题;如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动,静环摩擦副存在问题;如泄漏介质沿轴向喷射,则动环密封圈存在问题居多,泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出,则多为静环密封圈失效.此外,泄漏通道也可同时存在,但一般有主次区别,只要观察细致,熟悉结构,一定能正确判断. l 试运转时出现的泄漏.泵用机械密封经过静试后,运转时高速旋转产生的离心力,会抑制介质的泄漏.因此,试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后,基本上都是由于动,静环摩擦副受破坏所致.引起摩擦副密封失效的因素主要有:(l)操作中,因抽空,气蚀,憋压等异常现象,引起较大的轴向力,使动,静环接触面分离;(对安装机械密封时压缩量过大,导致摩擦副端面严重磨损,擦伤;(3)动环密封圈过紧,弹簧无法调整动环的轴向浮动量;(4)静环密封圈过松,当动环轴向浮动时,静环脱离静环座;(5)工作介质中有颗粒状物质,运转中进人摩擦副,探伤动,静环密封端面;(6)设计选型有误,密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等.上述现象在试运转中经常出现,有时可以通过适当调整静环座等予以消除,但多数需要重新拆装,更换密封. l 由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效 :a)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干摩擦;b)介质的低于饱和蒸汽压力,使得端面液膜发生闪蒸,丧失润滑;c)如介质为易挥发性产品,在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时,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,也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况. l 由于腐蚀而引起的机械密封失效:a)密封面点蚀,甚至穿透.b)由于碳化钨环与不锈钢座等焊接,使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀;c)焊接金属波纹管,弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂. l 由于高温效应而产生的机械密封失效:a)热裂是高温油泵,如油渣泵,回炼油泵,常减压塔底泵等最常见的失效现象.在密封面处由于干摩擦,冷却水突然中断,杂质进入密封面,抽空等情况下,都会导致环面出现径向裂纹;b)石墨炭化是使用碳石墨环时密封失效的主要原因之一.由于在使用中,如果石墨环一旦超过许用温度(一般在-105250)时,其表面会析出树脂,摩擦面附近树脂会发生炭化,当有粘结剂时,会发泡软化,使密封面泄漏增加,密封失效;c)辅助密封件(如氟橡胶,乙丙橡胶,全橡胶)在超过许用温度后,将会迅速老化,龟裂,变硬失弹.现在所使用的柔性石墨耐高温,耐腐蚀性较好,但其回弹性差.而且易脆裂,安装时容易损坏. l 由于密封端面的磨损而造成的密封失效 :a)摩擦副所用的材料耐磨性差,摩擦系数大,端面比压(包括弹簧比压)过大等,都会缩短机械密封的使用寿命.对常用的材料,按耐磨性排列的次序为:碳化硅碳石墨,硬质合金碳石墨,陶瓷碳石墨,喷涂陶瓷碳石墨,氮化硅陶瓷碳石墨,高速钢碳石墨,堆焊硬质合金碳石墨.b)对于含有固体颗粒介质,密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因.固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用,使密封发生剧烈磨损而失效.密封面合理的间隙,以及机械密封的平衡程度,还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因.c)机械密封的平衡程度也影响着密封的磨损.一般情况下,平衡程度=75%左右最适宜.75%,磨损量虽然降低,但泄漏增加,密封面打开的可能性增大.对于高负荷(高PV值)的机械密封,由于端面摩擦热较大,一般取65%70%为宜,对低沸点的烃类介质等,由于温度对介质气化较敏感,为减少摩擦热的影响,取80%85%为好. l 因安装,运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏: l 由于安装不良,造成机械密封泄漏.主要表现在以下几方面:1)动,静环接触表面不平,安装时碰伤,损坏;2)动,静环密封圈尺寸有误,损坏或未被压紧;3)动,静环表面有异物;4)动,静环V型密封圈方向装反,或安装时反边;5)轴套处泄漏,密封圈未装或压紧力不够;6)弹簧力不均匀,单弹簧不垂直,多弹簧长短不一;7)密封腔端面与轴垂直度不够;8)轴套上密封圈活动处有腐蚀点. l 设备在运转中,机械密封发生泄漏的原因主要有:1)泵叶轮轴向窜动量超过标准,转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定,密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏; 2)摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏;3)密封圈材料选择不当,溶胀失弹;4)大弹簧转向不对;5)设备运转时振动太大;6)动,静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损;7)密封环发生龟裂等. l 泵在停一段时间后再启动时发生泄漏,这主要是因为摩擦副附近介质的凝固,结晶,摩擦副上有水垢,弹簧腐蚀,阻塞而失弹. l 泵轴扰度太大. 3.影响泵用机械密封外部条件 3.1泵轴的轴向窜量大 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,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,机械密封要求泵轴不能有太大的窜量,一般要保证在0.5 mm以内.但在实际设计当中,由于设计的不合理,往往泵轴产生很大的窜量,对机械密封的使用是非常不利的.这种现象往往出现在多级离心泵中,尤其是在泵启动过程中,窜量比较大. 图2 为平衡盘方法平衡轴向力的工作原理.平衡盘工作时自动改变平衡盘与平衡环之间的轴向间隙b,从而改变平衡盘前后两侧的压差,产生一个与轴向力方向相反的作用力来平衡轴向力.由于转子窜动的惯性作用和瞬态泵工况的波动,运转的转子不会静止在某一轴向平衡位置.平衡盘始终处在左右窜动的状态.平衡盘在正常工作中的轴向窜量只有0105 011 mm,满足机械密封的允许轴向窜量015 mm的要求,但平衡盘在泵启动,停机,工况剧变时的轴向窜量可能大大超过机械密封允许的轴向窜量. 泵经过长时间运行后,平衡盘与平衡环摩擦磨损,间隙b随着增大,机械密封轴向窜量不断增加.由于轴向力的作用,吸入侧的密封面的压紧力增加,密封面磨损加剧,直至密封面损坏,失去密封作用.吐出侧的机械密封,随着平衡盘的磨损,转子部件的轴向窜量大于密封要求的轴向窜量,密封面的压紧力减小,达不到密封要求,最终使泵两侧的机械密封全部失去密封作用. 3.2轴向力偏大 机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的,若存在轴向力,对机械密封的影响是严重的.有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造,安装,使用等方面的原因,造成轴向力没有被平衡掉.机械密封承受一个轴向力,运转时密封压盖温度将偏高,对于聚丙烯类的介质,在高温下会被熔融,因此泵启动后很快就失去密封效果,泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象. 3.3泵轴的挠度偏大 机械密封又称端面密封,是一种旋转轴向的接触式动密封,它是在流体介质和弹性元件的作用下,两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合,相对旋转,从而达到密封效果,因此要求两个密封之间要受力均匀.但由于泵产品设计的不合理,泵轴运转时,在机械密封安装处产生的挠度较大,使密封面之间的受力不均匀,导致密封效果不好. 3.4没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理 机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的,它可以有效地保护密封面,起到冷却,润滑,冲走杂物等作用.有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统,达不到密封效果; 有时虽然设计人员设计了辅助系统,但由于冲洗液中有杂质,冲洗液的流量,压力不够,冲洗口位置设计不合理等原因,也同样达不到密封效果. 3.5振动偏大 机械密封振动偏大,最终导致失去密封效果.但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因,泵的其它零部件是产生振动的根源,如泵轴设计不合理,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. 3.6泵汽蚀的原因 由于装置系统操作不合理以及泵进口汽蚀性能不好,泵的转速偏高,在泵的入口处发生局部汽蚀,汽蚀发生后,水中会有气泡,它一方面会冲击机械密封面的外表面,使其表面出现破损; 另一方面会使动静环的吻合面的流动膜中也含有气泡,不能形成稳定的流动膜,造成动静环的吻合面的干摩擦,使机械密封装置损坏. 3.7机械加工精度不够 机械加工精度不够,原因有很多,有的是机械密封本身的加工精度不够,这方面的原因容易引起人们的注意,也容易找到.但有时是泵其它部件的加工精度不够,这方面的原因,不容易引起人们的注意.例如:泵轴,轴套,泵体,密封腔体的加大精度不够等原因.这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的. 3.8应采取的措施 3.8.1消除泵轴窜量大的措施 合理地设计轴向力的平衡装置,消除轴向窜量.为了满足这一要求,对于多级离心泵,比较理想的设计方案有两个:一个是平衡盘加轴向止推轴承,由平衡盘平衡轴向力,由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位; 另一个是平衡鼓加轴向止推轴承,由平衡鼓平衡掉大部分轴向力,剩余的轴向力由止推轴承承担,同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位.第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓,使之能够真正平衡掉大部分轴向力.对于其它单级泵,中开泵等产品,在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内. 3.8.2消除轴向力偏大的措施 合理地设计轴向力平衡机构,使之能够真正充分地平衡掉轴向力,给机械密封创造一个良好的条件.对于一些电厂,石油,化工等领域应用的重要产品,在产品出厂之前,必须做到台台试验检测和发现问题和解决问题.有些重要的泵可以在转子上设计一个轴向测力环,对轴向力的大小进行随时监测,发现问题及时解决. 3.8.3消除泵轴挠度偏大的措施 这种现象大多存在卧式多级离心泵中,在设计时采取以下措施: 减少两端轴承之间的距离.泵叶轮的级数不要太多,在泵总扬程要求较高的情况下,尽量提高每级叶轮的扬程,减少级数. l 增加泵轴的直径.在设计泵轴直径的时候,不要简单地仅考虑传递功率的大小,而要考虑机械密封,轴挠度,起动方法和有关惯性负荷,径向力等因素.很多设计员没有充分认识到这一点. l 提高泵轴材料的等级. l 泵轴设计完成后,对泵轴的挠度要进行校核检验计算 3.8.4增加辅助冲洗系统 在条件允许的情况下,尽量设计辅助冲洗系统.冲洗压力一般要求高于密封腔压力0107 011 MPa,如果输送介质属于易汽化的,则应高于汽化压力01175012 MPa.密封腔压力要根据每种泵的结构型式,系统压力等因素来计算.轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时,也可由密封腔引液体至低压区,使轴封液体流动以带走摩擦热.推荐的冲洗量如表1所示. 根据每种泵的操作条件,合理地配置管路和附件.如冷却器,孔板,过滤器,阀门,流量指示器,压力表,温度等.实际上密封的可靠性和寿命,在很大程度上取决于密封辅助系统的配置. 3.8.5消除泵进口汽蚀的措施 l 提高泵的汽蚀性能水平,满足现场装置的汽蚀性能的要求. l 现场试验装置的要求要与泵汽蚀性能水平匹配. l 现场安装和工况调节要给泵创造有利的条件. 3.8.6消除泵振动的措施 l 泵产品在设计过程中,要充分分析振动的来源,以消除振动源. l 泵产品的制造装配过程中,严格按标准和操作规程去执行,消除振动源. l 泵,电机,底座,现场管路等辅助设备在现场安装时,要严格把关,消除振动源. l 现场生产,操作,维修,调节时,严格把关,消除振动源. 3.8.7严格执行设计标准 泵产品的设计和机械密封产品的设计要执行相关的国内外标准,在产品的设计过程中,设计员应认真执行标准,深刻理解标准每一条内容的具体意义,将标准内容的要求执行到产品设计过程中.到目前为止,有很多设计员还没有理解标准的实际含义,没有严格地去执行新标准,而是盲目地照搬照套老图纸和老设计员的经验.这种作法对提高我国产品技术水平和进入国际市场是非常不利的.提高标准化认识,是目前机械行业设计员迫切需要解决的问题. 5.8.9 结束语 在设计泵用机械密封时,不仅要考虑机械密封本身的影响因素,而且要考虑机械密封外部的各种影响因素.在实际工作中要注意以下几个问题: l 在泵产品的设计过程中要充分考虑到泵其它零部件以及现场其它设备对机械密封的使用效果的影响,为机械密封创造一个良好的外部条件. l 增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识,尽可能配备完善的机械密封辅助系统,以提高密封效果. l 对重要泵产品的机械密封,要增加保护措施,提高密封质量,减少密封质量事故. l 分析机械密封的质量事故的原因时,要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响,采取措施不断提高机械密封的效果. 机械密封泄漏常见的原因及处理措施 l 机械密封发生振动,发热,发烟,泄出,磨损,生成物. 端面宽度过大:减小端面宽度,降低弹簧压力 端面比压过大:降低端面比压 动静环面粗糙:提高端面光洁度 摩擦副配对不当:更换动静环,合理配对 冷却效果不好,润滑恶化:加强冷却措施,改善润滑条件 端面耐腐蚀,耐高温不良:更换耐腐蚀,耐高温的动静环 l 间歇性泄漏 转子轴向窜动量太大,动环来不及补偿位移:调整轴向窜动量 泵本身操作不平稳,压力变动:稳定泵的操作压力 l 经常性泄漏 泵轴振动严重:停车检修,解决轴的窜动问题 密封定位不准,摩擦副未贴紧:调整定位 摩擦表面损伤或摩擦面不平:更换或研磨摩擦面 密封圈与动环未贴紧:检查或更换密封面 弹簧力不够或弹簧力偏心:调整或更换弹簧 端盖固定不正,产生偏移:调整端盖紧固螺钉与轴垂直 l 严重泄漏 摩擦副损坏断裂:检查更换动,静环 固定环发生转动:更换密封圈固定静环 动环不能沿轴向浮动:检查弹簧力和止推环是否卡住 弹簧断掉:换弹簧 防转销断掉或失去作用:换防转销 l 停用后重新开动时泄漏 摩擦面有结焦或水垢产生:清洗密封件 弹簧间有结晶或固体粒子 动环或止推环卡住 l 摩擦副表面磨损过快 弹簧力过大端面比压过大:更换弹簧 密封介质不清洁:加过滤装置 弹簧压缩量过大:调整弹簧 l 操作中密封发出爆裂声(端面爆裂声) 密封液在密封界面汽化:加强密封面的冷却,与密封生产商一起检查密封平衡,增加旁路冲洗管线(如果没有的话)扩大旁路冲洗管线和/或压盖上的开孔. l 密封连续滴漏 表面不平:检查不正确的安装尺寸 石墨密封面起泡:检查是否采用了不合适的材料和密封类型 密封面产生热变形:改进冲洗冷却管线,检查是否出现压盖螺栓扭矩过大导致压盖变形,检查压盖垫片的比压是否合适,检查密封面间有无其他固体颗粒,如需要时对密封面重新抛光.检查密封面处的裂纹,更换主,配合密封环 在安装过程中,辅助密封被划伤:更换辅助密封,检查内倒角是否合适,毛刺等 O形圈老化,由于压缩形变辅助密封变硬变脆:确定合适的密封类型 由于化学作用辅助密封变软变粘:与密封生产商一起确定合适的材质 弹簧失效:更换零部件 由于腐蚀作用,金属附件损坏,传动机构被腐蚀:与密封生产商一起确定其他材质 l 操作过程中,密封发出尖啸声 密封处的润滑液量不足:增加旁路冲洗管线或扩大旁路冲洗管线和/或压盖上的开孔 l 在压盖环外侧有碳粒聚积 密封面处的润滑液量不足:增加旁路冲洗管线或扩大旁路冲洗管线和/或压盖上的开孔 密封面处的液膜蒸发:如果填料函中的压力过高,确定合适的密封结构 l 密封泄露 没有发现原因:参考密封连续滴漏改正措施,检查填料函与轴的垂直度,将轴,叶轮,轴承对中,防止轴的振动及压盖和/或配合密封环的变形 l 密封寿命短 腐蚀性介质:防止腐蚀性介质在密封面处堆积增加旁路冲洗管线(如果没有的话)使用腐蚀介质分离器或过滤器 密封运转过热:增加密封面的冷却,扩大旁路冲洗管线的流量,检查冲洗管线受堵塞部位 设备没对中:对中,检查轴上密封的磨损 九. 高温重质油泵用机械密