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2019 12 28 1 波紋管機封技術交流 您的肯定是陽光 空氣和水 2019 12 28 2 交流內容 波紋管機械密封的基本原理波紋管機械密封的材料波紋管機械密封的冷卻和沖洗波紋管機械密封的使用和安裝波紋管機械密封的故障分析 2019 12 28 3 機械密封的定義 機械密封的定義 機械密封是一種依靠彈性元件和介質壓力壓緊動 靜環(huán)端面從而達到密封的部件 通過阻止泄漏 減少摩擦 機械密封的作用 1 提高機器效率 降低能耗 2 提高機器的可靠性 3 安全和環(huán)境保護 2019 12 28 4 波紋管機械密封的基本原理 按彈性元件的種類分類 彈簧 性能穩(wěn)定波形彈簧 軸向尺寸緊湊液壓成型波紋管 焊縫少 耐高溫金屬焊接波紋管 軸向尺寸緊湊 耐高溫其它彈性元件 板簧 2019 12 28 5 波紋管機械密封的定義 波紋管機械密封是以環(huán)狀金屬薄片組焊作為彈性元件和隔離元件 從而實現(xiàn)密封的部件 2019 12 28 6 波紋管機械密封的發(fā)展史 1885年首先在英國申請機械密封專利 1957年出現(xiàn)了第一套金屬焊接波紋管機械密封 60 70年代 我國第一套金屬焊接波紋管機械密封在蘭州煉油廠誕生 80 90年代 克隆集團為代表的密封行業(yè)通過攻關 使金屬焊接波紋管機械密封在品種 材料 技術等方面都達到了新的水平 對進口密封進行批量國產(chǎn)化改造 促進了我國機械密封技術的發(fā)展 仿制 合資 自主開發(fā) 2019 12 28 7 波紋管機械密封的基本原理 2019 12 28 8 波紋管機械密封的基本原理 金屬焊接波紋管 優(yōu)點 體積小 耐高壓 彈性力精確 適用轉速高 無滑移o圈 彈性元件無散落可能缺點 加工復雜 易淤塞 2019 12 28 9 波紋管機械密封的基本原理 彈簧密封 優(yōu)點 加工簡單 適用范圍廣缺點 零件多 體積大 2019 12 28 10 波紋管機械密封的基本原理 2019 12 28 11 基本元件的作用和要求 摩擦副 使密封面緊密貼和 防止泄漏 它要求具有良好的耐磨性 補償環(huán)軸向移動靈活 端面變形穩(wěn)定 波紋管組件 起隔離 預緊 補償 緩沖的作用 要求具有適當?shù)膹椓?良好的壓力 密封特性 從而保證在壓力作用下端面貼和良好 輔助密封元件 除端面外 所有密封點的密封及緩沖作用 扭矩傳遞元件 起到傳遞和抵消扭矩的作用 要求拆裝方便 安全可靠 傳遞平穩(wěn) 2019 12 28 12 波紋管機械密封的基本原理 基本組成元件 波紋管 溫度 腐蝕 AM350 00Cr17Ni12Mo2 316L HastalloyC Inconel718 GH4169 2019 12 28 13 波紋管機械密封的基本原理 基本元件 鑲嵌環(huán)端面材料 浸呋喃樹脂石墨 浸銻石墨 碳化硅 硬質合金環(huán)座材料 1Cr18Ni9Ti 2Cr13 0Cr17Ni12Mo2 316 HastalloyC 2019 12 28 14 波紋管機械密封的典型結構 法蘭聯(lián)接 靜止型 2019 12 28 15 波紋管機械密封的典型結構 頂絲傳動 旋轉型 2019 12 28 16 耐高溫 長壽命的原理 耐高溫 取消滑移直徑處的彈性體密封的耐溫限制 長壽命 無滑移摩擦阻力 彈簧比壓降低 2019 12 28 17 波紋管機械密封的耐壓能力 作用中徑 受壓力影響 波紋管機械密封有效作用中徑與彈簧密封的滑移直徑在理論計算上的意義是相同的 但波紋管有效作用中徑隨密封介質壓力的變化而變化 2019 12 28 18 波紋管機械密封的耐壓能力 核心技術特點 2019 12 28 19 波紋管機械密封的耐壓能力 核心技術特點 2019 12 28 20 波紋管機械密封的耐壓能力 與常規(guī)金屬波紋管密封比較耐壓范圍常規(guī)金屬波紋管密封 最低 0 1MPa 真空 最高2 0MPa新型金屬波紋管密封 最低 0 1MPa 真空 最高5 5MPa 2019 12 28 21 克隆集團波紋管機械密封介紹 2019 12 28 22 克隆集團波紋管密封分類 2019 12 28 23 DM系列機械密封 DM系列能夠滿足幾乎全部的石油產(chǎn)品的密封要求 同時可密封部分化工介質 并能滿足食品 醫(yī)藥 水處理等行業(yè)要求 2019 12 28 24 DM系列機械密封 模塊化設計法蘭聯(lián)接平墊密封靜止型 2019 12 28 25 DBM B 1型機械密封 G3 型密封波紋管密封動態(tài)性能好 適合高溫環(huán)境強制內冷結構簡單 效率更高 2019 12 28 26 DBM B 1型波紋管組件 DBM B 1型密封可配用冷卻水套 利用軟化水或低壓蒸氣等流體對密封高溫工作環(huán)境進行控制 適合密封中高粘度介質 并允許介質含有較多固體顆粒 2019 12 28 27 DM機封1 2系列簡介 2系列 出現(xiàn)早 尺寸長1系列 尺寸短結論 同一規(guī)格的不同泵位的密封可以保證波紋管組件長度一致 但是應防止因材料不同而發(fā)生的錯誤選用 錯誤安裝 波紋管組件 波紋管 環(huán)頭 2019 12 28 28 C50系列機械密封 可以滿足石化 煉油 化工 化纖 食品 醫(yī)藥 熱電等不同行業(yè)不同的要求 用來密封清潔或有顆粒的中低粘度介質 更是解決有毒 腐蝕等問題最好的選擇 2019 12 28 29 C50系列機械密封 G3 型 C52 C55 C58型標準化設計 DIN24960 波紋管密封 動態(tài)性能好 O 型密封圈 僅作為靜密封 簡單可靠緊定螺釘定位 安裝簡單耐蝕設計 有專用的耐腐蝕型密封 2019 12 28 30 C52型機械密封 2019 12 28 31 克隆集團波紋管密封性能 極限性能溫度 75 400 壓力 0 1 2 0MPa 5 5MPa 速度 最高50m s或不超過10000rpm 19000rpm 規(guī)格 30 100mm 2019 12 28 32 波紋管機械密封的材料 端面材料 浸呋喃樹脂石墨 浸銻石墨 碳化硅 鎳基硬質合金 鈷基硬質合金輔助密封材料 聚四氟乙烯 柔性石墨 鋁 銅結構件及波紋管材料 1Cr18Ni9Ti 2Cr13 0Cr17Ni12Mo2 316 4J42 4J43 00Cr17Ni12Mo2 316L HastalloyC Inconel718 GH4169 2019 12 28 33 波紋管機封的材料 端面 S浸呋喃樹脂石墨 耐酸堿溫 適用溫度小于160 C浸銅石墨 耐高溫 適用溫度小于400 T浸銻石墨 耐高溫 適用溫度小于450 G反應燒結碳化硅 耐高溫 腐蝕 適用溫度小于1000 O常壓燒結碳化硅 耐高溫 腐蝕 適用溫度小于1000 U鎳基硬質合金 耐高溫 耐酸 適用溫度小于400 W鈷基硬質合金 耐高溫 耐堿 適用溫度小于400 2019 12 28 34 波紋管機封的材料 波紋管 6 00Cr17Ni12Mo2 316L 中等腐蝕 適用溫度小于260 1 HastalloyC 強腐蝕 適用溫度小于260 5 AM350 不耐蝕 適用溫度小于350 9 Inconel718 GH4169 中等腐蝕 適用溫度小于350 2019 12 28 35 波紋管機封的材料 結構件 8 1Cr18Ni9Ti 3 0Cr17Ni12Mo2 316 2 2Cr13 線膨脹系數(shù)小 不耐腐蝕1 HastalloyC 耐腐蝕4 4J42 4J43 不耐腐蝕 定膨脹合金 2019 12 28 36 克隆波紋管機封常用材質代號 環(huán)片 環(huán)座材質組合160 W8 U8 O8 S8 W3 U3 O3 S3 S2200 W2 U2 O2 T2400 W4 U4 O4 T4波紋管組件材質260 6 1370 5 9 2019 12 28 37 密封輔助系統(tǒng) 整個機械密封裝置是由密封和密封輔助系統(tǒng)組成的 密封用于封堵工作介質 而輔助系統(tǒng)主要是為密封提供良好的周圍環(huán)境 保證密封在最佳工作條件下工作 密封輔助系統(tǒng)有壓力控制 溫度控制 空氣和雜質清除以及流體替代 阻塞 等系統(tǒng) API682 API610均在相當篇幅上介紹了機械密封輔助系統(tǒng)的布置形式 2019 12 28 38 波紋管機封的冷卻和沖洗 沖洗是將密封流體引入到密封腔內 完成密封的潤滑 冷卻 凈化等功能 將不利的環(huán)境改變?yōu)槊芊饽芙邮艿墓ぷ鳝h(huán)境 2019 12 28 39 波紋管機封的冷卻和沖洗 冷卻是將冷卻流體引入在大氣側 密封內部 對密封進行冷卻 凈化和泄漏收集 2019 12 28 40 有幾種沖洗方式 按密封流體的流動方向可以分為正向沖洗 反向沖洗和貫穿沖洗 按沖洗流體的來源可以分作 自沖洗和注入式?jīng)_洗 2019 12 28 41 有幾種冷卻方式 冷卻可分為直接和間接冷卻兩種方式 所謂直接冷卻就是冷卻流體直接和密封端面接觸達到冷卻的目的 一種方法是在壓蓋的大氣端通以冷卻液體 一般為水 主要冷卻靜環(huán)的內圈 這種方法一般稱為 急冷 或背冷 這種冷卻兼有稀釋和收集泄漏介質的功能 另外 就是在泵蓋 泵體以及密封壓蓋中通以冷卻水對密封腔內的介質進行冷卻 2019 12 28 42 沒有沖洗時易出現(xiàn)那些故障 摩擦副產(chǎn)生的熱量 要通過沖洗液體帶走 以保持端面溫度正常 液膜不氣化 a 摩擦副產(chǎn)生的熱量不能及時帶走 端面溫度高 液膜易氣化 工作不穩(wěn)定 易失效 b 機械雜質積存于密封腔內 易進入端面 密封出現(xiàn)磨粒磨損失效 c 密封腔內出現(xiàn)氣蝕或抽空時 易損傷密封 2019 12 28 43 外接沖洗能減少抽空和氣蝕對機封的影響 可以 外接沖洗的溫度 流量 壓力較為穩(wěn)定且不受泵本身壓力變化的影響 在工藝操作波動導致泵內抽空和氣蝕時 能夠及時給密封補充液體 保證了密封的潤滑和正常運轉 2019 12 28 44 耐高溫的波紋管機封是否可以取消外接沖洗 不可以 首先應了解外接沖洗的功能和作用 外接沖洗具有潔凈 溫度恒定的特點 a 潔凈的外沖洗可以沖刷掉密封周圍的臟污顆粒 保持端面間液膜潔凈 防止端面的磨粒磨損 b 溫度恒定的外沖洗可以保證密封工作恒定防止彈性元件高溫失彈 因而 不僅臟污介質不可取消外沖洗 而且雖說波片選用了耐高溫失彈的金屬 但有些高溫介質為了保證端面液膜穩(wěn)定不汽化 仍要保有外接沖洗降溫 2019 12 28 45 蒸汽背冷與水冷的區(qū)別 二者雖然作用位置相同但仍有所區(qū)別 低壓和蒸汽水冷 是在密封與大氣之間充滿了常溫或60 70 的工業(yè)用水 前者的目的是用蒸氣來保溫和阻隔介質直接向大氣的泄漏 并收集至指定位置 后者的目的是通過水來冷卻密封和將泄漏的介質稀釋收集到指定位置 2019 12 28 46 如何選擇沖洗液 對于注入式?jīng)_洗由于介質與沖洗流體成分不同 因而對沖洗流體提出了一些要求 1 沖洗液應清潔 無腐蝕 潤滑性好 與泵內介質相容 2 沖洗液進入泵內不影響產(chǎn)品質量 無污染環(huán)境及其它不影響 3 沖洗液進入泵內不影響泵的正常運轉 如 不引起泵的抽空和氣蝕 4 沖洗液有良好的導熱性 能及時將熱量導出 沖洗溫度要符合工作要求 2019 12 28 47 波紋管機械密封的使用和安裝 常常遇到這樣的情況 同一個廠的產(chǎn)品在不同用戶處表現(xiàn)出的性能不同 安裝和使用技術水平高的用戶密封效果好 同一用戶在不同使用時期密封效果差別很大 建廠初期 機械密封泄漏量大 使用壽命短 經(jīng)過幾年甚至十幾年后 密封效果大大改觀 同一個生產(chǎn)裝置不同的生產(chǎn)時間密封效果也不相同 開工時效果不好 生產(chǎn)正常后故障減少 這是因為裝置開工時要經(jīng)常調整操作 生產(chǎn)不正常 泵和機械密封就不正常 2019 12 28 48 統(tǒng)計結果顯示安裝的重要性 機械密封是泵的一個部件 泵的安裝及運轉情況無疑要對機械密封產(chǎn)生一定的影響 必須全面提高安裝質量 才能保證機械密封性能 2019 12 28 49 安裝機械密封泵的技術要求 轉子部分軸的徑向跳動不超過0 03 0 05mm 葉輪口環(huán)跳動不超過0 06 0 10mm 軸套跳動不超過0 04 0 06mm 葉輪應找靜平衡 各部件的相對位置公差密封腔與軸的同軸度0 10mm止口端面與軸的垂直度0 05mm轉子的軸向竄量0 3mm電機單獨運轉時其振幅不超過0 03mm 2019 12 28 50 安裝機械密封泵的技術要求 2019 12 28 51 安裝及操作步驟 泵的檢查泵體的清潔機械密封的組裝盤車檢查安裝輔助設施將泵入口閥打開 引入介質試靜壓 檢查密封性 如無泄漏 則緩慢盤車 一方面檢查有無泄漏 同時也排除密封腔內氣體 逐漸加快盤車速度 然后啟動泵 無泄露漏或輕微泄漏可投入運轉 可停泵備用 2019 12 28 52 DM系列密封如何安裝 DM系列安裝形式為主的密封旋轉部分和靜止部分分別與軸套 壓蓋上法蘭盤用螺釘聯(lián)接及平墊密封的機械密封 2019 12 28 53 DM系列密封如何安裝 a 參照密封工作圖 將動環(huán) 波紋管組件各加一個密封平墊分別裝入軸套 壓蓋 用專配的圓柱頭螺釘緊固 注意螺釘長度符合工作圖要求 擰緊螺釘時按對角線方法分三 四次將全部螺釘緊固 各螺釘?shù)臄Q緊力矩應盡量一致 緊固力不均可能造成端面變形 導致密封失效 b 安裝過程中注意不要把波紋管組件壓至其壓并高度 以免造成永久變形 2019 12 28 54 DM系列密封如何安裝 c 注意不能磕碰密封動 靜環(huán)端面 安裝時只能對波紋管尾座和動環(huán)尾部施力 d 將動 靜環(huán)端面擦拭干凈后 端面間要防止細微纖維狀物或顆粒雜物進入 輕輕將動 靜環(huán)端面合到一起 如帶有限位板 將限位板插入軸套的槽中并固定 將其它件裝到密封的軸套或壓蓋上 整套密封保管好 待裝泵 2019 12 28 55 DM系列密封如何安裝 e 裝泵前依據(jù)密封工作圖檢查密封裝配尺寸并核算密封實際壓縮量L2 如符合要求 即可安裝密封 裝泵 操作檢驗 如果壓縮量偏小 在 2mm內 可增加動 靜環(huán)密封墊數(shù)量 動 靜環(huán)密封墊最多只能各加一個 如果壓縮量偏小較多 只能修改軸套定位尺寸或重新設計制造密封 如果壓縮量偏大 在 2mm內 可增加壓蓋止口墊數(shù)量 最多只能增加兩件 如果壓縮量仍然偏大 也同樣修改軸套定位尺寸或重新設計制造密封 對于有限位板的密封 可不必考慮密封壓縮量問題 但應核實密封腔深度 避免動環(huán)固定螺釘掃膛 2019 12 28 56 C50系列如何安裝 a 參照機封工作圖中L1K尺寸 計算出B L1K A 值 b 在軸套上找到B值的位置 按B值固定彈性組件的傳動件 各頂絲預緊力要均勻 C 測量尺寸E是否與圖紙一致 2019 12 28 57 C50系列如何安裝 c 如果靜環(huán)密封圈是聚四氟乙烯或柔性石墨 先將密封圈裝到靜環(huán)上 平放到壓蓋內 對準壓蓋上的防轉銷 端面平墊新紙板 用壓力機或千斤頂?shù)阮愃茩C械將靜環(huán)壓入壓蓋 端面加力必須均勻 不可對靜環(huán)局部用力 不允許對靜環(huán)敲擊 將靜環(huán)密封圈表面涂潤滑劑后 套到靜環(huán)上 再將靜環(huán)裝入壓蓋 注意靜環(huán)后部的槽對準壓蓋上的防轉銷 2019 12 28 58 C50系列如何安裝 d 將動 靜環(huán)端面擦拭干凈后 端面間要防止細微纖維狀物或顆粒雜物進入 輕輕將動 靜環(huán)端面合到一起 如帶有限位板 將限位板插入軸套的槽中并固定 將其它件裝到密封的軸套或壓蓋上 整套密封保管好 待裝泵 e 裝泵前依據(jù)密封工作圖檢查密封裝配尺寸并核算密封實際壓縮量 如符合要求 即可安裝密封 裝泵 操作檢驗 2019 12 28 59 波紋管機械密封的故障分析 整個機封發(fā)生泄漏時 就可以認定該機封已經(jīng)失效 主要標志可以是 密封流體損失量超標 密封流體壓力降低超標 掌握失效機理并在采取對策的基礎上 指出失效原因的工作 故障分析 2019 12 28 60 波紋管機械密封的故障分析 一般故障診斷的方法 目測檢查和故障判斷 失效模式 1 外部跡象 2 拆卸前檢查結果 3 拆卸后檢查結果 4 各密封元件的目測檢查結果 四個步驟 a 資料收集 b 綜合分析 c 初步診斷 d 在維修實踐中驗證診斷 2019 12 28 61 波紋管機械密封的故障分析 一般機械密封分析時常見的密封故障原因 通常是經(jīng)過分析使用中經(jīng)歷的過程而得來的 a 密封工作時氣震 飛濺和濺射 b 密封泄漏和格蘭結冰 c 密封面穩(wěn)定滴漏 d 工作時密封尖叫 e 格蘭外側有石墨環(huán)粉積聚 f 泵和 或 軸振動 g 密封壽命短 2019 12 28 62 沒有摩擦痕跡是什么原因 組成磨擦副的兩個密封面經(jīng)過一段時間的運轉后 在寬環(huán) 硬 密封面上有清晰的磨擦痕跡有時密封面上沒有磨擦痕跡 有幾種原因 a 用頂絲固定在軸上的傳動座和軸 套 打滑 這種傳動方式高溫和離心力作用下頂絲易松動 傳動失效 b 靜環(huán)與動環(huán)沒接觸或端面比壓過小 屬于設計或安裝失誤 c 在采用鑲嵌結構時 環(huán)片松脫 2019 12 28 63 石墨環(huán)表面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋是什么原因 端面間液膜喪失 磨粒磨損 浸漬物析出 解決辦法 a 采用適量的沖洗和冷卻等措施 降低密封溫度 改善密封工作環(huán)境 b 選用平衡型密封 降低pv值 改善密封端面的潤滑狀況 c 選用導熱系數(shù)高的硬質材料制造密封環(huán) 例如碳化鎢和碳化硅等 2019 12 28 64 石墨環(huán)內緣磨損 經(jīng)常發(fā)生在高溫泵上 冷卻水結垢將石墨環(huán)內緣磨掉 同時補償環(huán)失去補償能力 可用軟化水解決 經(jīng)常發(fā)生在堿泵等易結晶泵上 潔凈顆粒將石墨環(huán)內緣磨掉 同時補償環(huán)失去補償能力 可用硬對硬端面解決 2019 12 28 65 硬質環(huán)表面出現(xiàn)細小裂紋 硬質環(huán)端面的細小徑向裂紋是由于端面以外的介質汽化或抽空 端面間出現(xiàn)干或半干磨擦 端面溫度急劇上升過熱 一旦液體重新出現(xiàn) 端面被急劇冷卻 產(chǎn)生巨大的溫度沖擊應力 導熱性好的材料 會出現(xiàn)端面擦高 變色的痕跡 導熱性不好的材料會表面出現(xiàn)細小裂紋 甚至環(huán)片斷裂 2019 12 28 66 如何解決高溫工況下易結焦的密封問題 首先結焦會破壞軟材質端面 其次結焦影響端面的追隨性 另外結焦在二次開泵時使波紋管失去彈性 解決 首先改軟質端面為硬質端面 其次采用保溫背冷 及時為泄漏介質保溫防凝并帶走泄漏物 從而保持密封清潔 2019 12 28 67 波紋管尾座被沖出淺坑 沈陽第二水泵廠40AY 35 5蠟油泵溫度為150 含大量用于蠟油吸附脫色的粘土顆粒 配用克隆產(chǎn)的DBM55B 1機封 沖洗為API682的第21方案正向自沖洗 運轉一周后機封泄漏 泵的其他狀況良好 拆下機封觀察 所有零件均完好如初 只是波紋管組件的尾座與波片交界處有一處直徑的20mm深0 2mm的淺坑 淺坑處波片已斷開 泄漏點就在此處 外觀淺坑光滑 線條流暢 屬于水流沖刷現(xiàn)象 淺坑上的方正對著密封壓蓋的沖洗孔 2019 12 28 68 泄漏途徑 機械密封可能的泄漏途徑有 端面與輔助密封 端面處的泄漏據(jù)統(tǒng)計 機械密封的泄漏約80 95 是由于端面造成的 輔助密封處的泄漏泄漏量較穩(wěn)定 受尺寸 材質 影響較大 2019 12 28 69 密封故障現(xiàn)象原因及解決措施 機械密封安裝所致故障使用條件 運轉條件 操作管理所致故障 2019 12 28 70 機械密封安裝所致故障 2019 12 28 71 使用條件 運轉條件 操作管理所致故障 2019 12 28 72 鍥而不舍 追求卓越 我們提供給用戶的不僅僅是形式上的商品 服務 而是對用戶的承諾 臧克