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分析摩擦副磨损对故障原因的影响

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:压盖内有冷却水,冷却水多数为循环水或新鲜水,高温下冷却水结垢,将石墨环内边缘磨损。

分析摩擦副磨损对故障原因的影响

1.摩擦副端面的磨损痕迹大于软环宽度

组成摩擦副的两个密封面宽度是不相等的,一般情况下,硬密封面较宽,软密封面较窄。经过一段时间的运转后,在硬密封面上会有清晰的摩擦痕迹,可根据此痕迹的宽度判断故障的原因。造成密封端面上摩擦痕迹大于软环宽度的原因是;

1)泵振动大,使动环运转中产生径向和轴向振摆,液膜厚度变化较大,有时密封面被推开,造成泄漏增大。

2)动、静环不同心。在一般的旋转型密封中,静环安装在压盖上,压盖和密封腔配合时的同心度靠止口保证。实际上止口间隙往往过大,使静环下沉,造成动静环不同心。在静止式波纹管密封中,由于静环组件重量促成静环下沉,也造成动、静环不同心。此外,轴承箱的配合间隙过大,轴弯曲等都能使摩擦痕迹过宽。

要克服上述缺陷首先应消除泵的振动,包括将转子做动平衡,采用不易引起振动的联轴器等;其次,应该校正泵和电动机的同心度,检查泵各止口间隙是否过大,在静止式波纹管中采取在静环下方加支承的方法防止下沉。

2.摩擦痕迹小于密封面的宽度

产生这种故障现象的原因是;

1)静环密封端面不平。第一种表现是沿密封面内缘连续的接触痕迹,即所谓的收敛形缝隙。这种密封在拆检时往往查不出其他的磨损迹象,运转起来就是泄漏量大。有人认为摩擦痕迹变窄,密封面积减小,比压增大,似乎不应该出现泄漏。事实恰好相反,当内缘接触时,密封的缝隙呈收敛状,破坏了密封面的平行,使液膜压力大大增加,将密封面推开,泄漏量因此增大。第二种表现是沿密封面外缘的摩擦痕迹,即摩擦痕迹的内径大于静环密封面的内径,密封面间呈喇叭状。这种缝隙形状因液膜压力减小,造成比压增大,磨损加剧,容易出现沟纹,使泄漏量增大,致无法正常运行。

2)动环密封端面不平。若动环端面上的摩擦痕迹不连续,或局部接触,有时大圆或点状接触,显然这是由动环面不平所致。

解决这些缺陷的方法;检查动静环的平面度,对不符合要求的要进行研磨,直到合格。为减小密封面的变形,静环密封圈的过盈值不要太大,以免静环变形;高温密封要采取有效的辅助措施,如冲洗、冷却等,尽量减小密封本身温度差。

3.密封面上没有摩擦痕迹而出现泄漏

有时密封面上没有摩擦痕迹但却出现了泄漏现象,其原因是;

1)传动装置的打滑。有的传动座有顶丝固定在轴套上,这种传动方式在常温下尚可使用,而对于油泵,顶丝在温度和离心力的作用下会发生打滑使传动失效。

2)静环与动环没接触,属于安装失误。

3)在采用镶嵌式动环时,碳化钨环松脱。

解决方法;传动座由顶丝传动改为键传动,或其他可靠的传动方式;为解决安装失误,应仔细复查压缩量。采用热膨胀系数小的材料制造环座,并适当加大镶装的过盈值。

4.摩擦痕迹等于密封面的宽度而出现泄漏

这种现象在机械密封的故障中十分普遍。这种情况下,密封端面有磨损的沟纹,金属环表面变色,甚至出现裂纹等缺陷。

如密封面上无缺限,则问题可能出在了其他零件上,如波纹管裂纹等。

5.石墨环表面出现均匀的环状沟纹(www.xing528.com)

石墨环表面出现均匀的环状沟纹,是机械密封常见的失效形式,原因如下;

密封面间出现汽化,因有的介质工作温度较高,摩擦产生的热量很容易使密封面间的液体汽化;在高温下采用浸渍合成树脂的石墨,超过了其允许使用的温度,性能下降;采用了非平衡型密封,载荷系数太大,pv值高,产生大量的摩擦热,使介质汽化,在某些润滑性不良的介质,如液态烃、热水等中。尽管温度不是很高,有时也会出现沟纹;抽空和汽蚀使密封面上出现干或半干摩擦,其沟纹要深些。

解决方法;采用冲洗、冷却等措施,降低密封温度;选用平衡型密封,降低pv值,改善密封端面的润滑状况;选用导热系数高的硬质材料制造密封环,如碳化钨、碳化硅等。减少抽空和汽蚀。

另外,介质不清洁或出现结晶及结焦等时,也会出现沟纹,但这种沟纹较粗。

6.石墨环表面中间有一条深沟

这种密封故障经常发生在温度较高的柴油泵密封上,尤其以无冲洗的非平衡型密封为多。石墨环表面被撕裂下来一小片,在压力和温度的作用下粘结在动环表面上,这粘结的凸物运转时磨损石墨环,使其表面出现深沟。

解决方法;改为平衡型密封,采取冷却和冲洗等措施降低温度。

7.石墨环内边缘磨损

这种情况多发生在高温泵的密封中。压盖内有冷却水,冷却水多数为循环水或新鲜水,高温下冷却水结垢,将石墨环内边缘磨损。同时,动环和轴套之间也被水垢塞满而失去补偿能力。

解决方法;将现用的冷却水改为软化水或低压水蒸气

8.石墨环的承磨台被磨掉

作为软环的石墨环,有一个承磨台与动环接触,其高度为2~3mm。当超过预计划工作使用寿命(800~1000h)后,承磨台会被磨掉,但有时在没有达到预计使用寿命的情况下,承磨台也会被磨掉。一般情况下,其表面较为光洁,如弹簧不能补偿,那么动静环还处于贴合状态,由于此时的接触面积扩大,同时弹力减小,端面比压大大减小,结果泄漏量增大。这种情况常出现在使用液态烃等润滑性较差的介质,采用非平衡型密封,且没有冲洗和冷却水的机泵中。

解决方法;选用优质石墨制造静环,将非平衡型密封改为平衡型密封,增设自冲洗。

9.石墨环断裂

这种故障常发生的烃类直径较大的密封中。由于泵未采用冲洗等辅助设施,pv值较大,摩擦热不易散失,密封面间汽化,使石墨环温度升高,因石墨环导热性良好,静环辅助密封圈温度也随之升高。聚四氟乙烯膨胀系数为钢铁的10倍左右,但向外径伸长已不可能,因为压盖是钢制的,只好向内径方向膨胀,结果对密封圈附近的石墨环形成一个很大的挤压力,与此相反,密封端面附近存在一个使外径膨胀的热应力,在这两种力的作用下,石墨环最终产生断裂。

解决方法;加自冲洗。

10.硬质合金表面产生灼烧痕迹和裂纹

当密封腔中的介质已经汽化或抽空,即摩擦副处于干或半干摩擦状态时,密封表面温度急剧升高,摩擦副过热,一旦液体重新出现,摩擦副急剧冷却,产生大的温度应力。对于导热性好和强度高的材料,在其表面会出现擦亮和变色的痕迹;对于导热性差,强度低的材料,则在其表面会出现径向裂纹。

解决方法;稳定操作,防止抽空;加自冲洗。

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