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浅谈机械密封失效原因与改进措施
浅谈机械密封失效原因与改进措施
摘要:立式搅拌釜因原机械密封使用寿命较短,设备故障停车频率较高,对生产有较大影响。故对密封失效的原因进行了分析,针对主要影响因素进行改进,对提高动设备的检修效率与设备可靠性有很大的帮助。
关键词:密封失效设备故障改进分析
立式搅拌釜AR301是硅油聚合物装置流程中的主要设备,常见故障为机械密封失效导致的泄漏。一旦出现严重故障,就要进行釜内物料排空、清洗、降温、搅拌设备解体,对机械密封修复或更换、再组装、升温、试车等复杂的检修工程,检修时间很长,因此解决机械密封失效问题以方便检修至关重要。
一、原装机械密封结构在增量改造后的失效分析

原设备该设计采用Φ180mm双端面非平衡型多弹簧机械密封,无轴套直接安装在轴上。轴上开冷却槽,槽内焊接了一只长200mm,壁厚10mm的冷却夹套,夹套上开孔使冷却液进入轴的槽内,对机械密封进行冷却。密封腔体上开有两个冲洗冷却孔,冲洗液下进上出。此外,密封腔体上还有一个冷却腔体,通过冷循环却水对腔体降温。机械密封轴下端法兰联接搅拌轴,上端联接减速箱,整个搅拌与机械密封的支撑为两副角接触向心球轴承,如图1。

。改造后机械密封与搅拌轴总长达到6500mm,轴径向摆动更大,动静环摩擦副跳动增加;下端多弹簧机械密封追随性较差,下端辅助密封圈在高温条件容易失效,在高温与径向摆动双重作用下机械密封使用寿命短。
、传热路径短,因此原结构在轴上设计了冷却夹套腔体,但是这样直接导致轴的刚性变差。
,考虑到轴承润滑问题,因此采取了面对面安装,此安装导致轴承的支撑距离短,轴的摆动大,影响机械密封寿命。


考虑到轴的刚性、受力问题及降低悬臂梁的摆动,选用径向载荷性能好的轴承型号,以两副NSKHR32040XJ圆锥滚子轴承替代原两副NSK7236A角接触向心球轴承。为了进一步增加轴的刚性,改善密封环境,轴承采取背对背的安装方式,以达到增加支撑距离,减小轴的摆动的目的;为了保证轴承的润滑,在两轴承之间增加导油环,使润滑油通过导油环向两轴承分配,保证润滑充分。轴的悬臂下端增设一个辅助支撑轴承,降低搅拌轴的振摆值,改善机械密封运行条件。

机械密封设置于轴承下部,离高温釜体较近,因此在保留原来的两套冷却系统基础上增大冷却腔体,壳体在保证强度的情况下要尽量薄,从而能够迅速带走热量。改善密封部位的工作环境,润滑冷却密封介质的出口设置应该高于上密润滑液进口(见图2),使整个密封系统润滑冷却充分。
,取消冷却槽夹套
经分析认为,原轴结构上的冷却槽夹套设置不合理,在直径为Φ180mm,转速为200r/min,,冷却液不可能从进口入从出口出,降低了轴性能,并且在夹套焊接处产生疲劳裂纹,此时夹套处实际工作轴径为140mm,轴性能进一步降低,工作风险很大。另外壳体上已经采取了增加冷却效果的措施,因此取消轴冷却