目前,國內(nèi)外煉油行業(yè)熱油泵普遍采用接觸式波紋管單端面機械密封。國產(chǎn)波紋管機械密封的使用壽命平均 1 a左右,進口波紋管機械密封可達 2 a以上,且必須采用各種沖洗和冷卻等措施,以降低摩擦溫升,防止結(jié)焦、熱裂、波紋管失彈、波紋管斷裂、泵抽空、密封件老化等而導致的密封失效。為此,必然消耗大量的沖洗油和冷卻水,造成運行費用高 （初步估計,1臺熱油泵年沖洗冷卻所需運行費用超過 10萬元）,能耗量大,而且密封可靠性差,安全性低,維修成本高。
1 普通波紋管機械密封失效形式目前采用的波紋管機械密封及其輔助系統(tǒng)造成密封失效形式主要有以下幾種。
?。?）波紋管失彈或斷裂引起的密封失效。波紋管在使用過程中,其剛度或彈性會慢慢減小,這種彈性減小的現(xiàn)象通常稱之為失彈。實驗和實際應(yīng)用表明,當波紋管的失彈量超過設(shè)計初始壓縮量的 18%～20%時,整個波紋管機械密封就會發(fā)生泄漏。金屬波紋管機封在溫度低于 200℃時失彈現(xiàn)象不明顯,但在高溫 （超過 300 ℃）下使用,開車后泵很快就發(fā)生泄漏,將使用的機封拆下測量發(fā)現(xiàn)金屬波紋管組件高度較安裝前平均降低 2～3mm。波紋管失彈主要由于*變形或應(yīng)力松弛,還有一種情況是工作介質(zhì)結(jié)晶沉淀或凝固在波紋管的縫隙中,使波紋管變形能力減小或喪失變形能力。因此,高溫和載荷是造成波紋管失彈的主要原因。另外,在高溫及波紋管壓縮量或接觸比壓較大的情況下,波紋管會發(fā)生斷裂;溫度越高,載荷越大,波紋管發(fā)生斷裂的概率就越高。
?。?）配對摩擦副中石墨環(huán)的過度磨損引起的密封失效。通常,將失效的機封拆下檢查發(fā)現(xiàn)石墨密封環(huán)磨損嚴重。通過分析和試驗發(fā)現(xiàn),金屬波紋管機封的端面比壓受波紋管的有效直徑的影響,而有效直徑是隨壓力的變化而改變。由于壓力過大,導致摩擦副摩擦嚴重,石墨環(huán)過度磨損引起泄漏。
（3）配對摩擦副中硬質(zhì)合金環(huán)的表面熱裂引起的密封失效。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),密封摩擦副的硬質(zhì)合金環(huán)出現(xiàn)由硬面中心向外發(fā)散的許多粗細不一的徑向裂紋,這是熱裂導致的密封失效。熱裂產(chǎn)生的主要原因是過高的局部熱應(yīng)力,其中硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座兩種材料的線膨脹系數(shù)差別,采用堆焊結(jié)構(gòu)還是整體結(jié)構(gòu),密封冷卻沖洗系統(tǒng)中沖洗液的類型、沖洗方式和流量的大小是否合適都可能引起密封端面的熱裂。
2 熱油泵密封存在的主要問題
?。?）采用現(xiàn)有的機械密封及其輔助系統(tǒng),在高溫油泵的運行過程中,變工況操作時有發(fā)生。泵抽空、誤操作、人為流量調(diào)節(jié)等都使機械密封處于變工況條件下。當密封介質(zhì)的壓力產(chǎn)生劇烈波動時,可引起摩擦副的相互沖擊,造成端面損傷,從而影響密封效果;如果密封腔操作壓力波動并瞬間成負壓,波紋管收縮而不能及時恢復,動、靜摩擦副間形成的油膜密封被破壞而造成突發(fā)性泄漏失效。
?。?）工作介質(zhì)溫度很高, 再加上密封摩擦副端面的摩擦熱, 一旦沖洗系統(tǒng)發(fā)生故障, 使得端面溫度急劇升高, 造成端面液膜汽化導致干摩擦, 短時間內(nèi)可使密封失效; 其次, 高溫還可使石墨環(huán)性能下降, 嚴重時可將浸漬劑熔化; 再次, 當動靜環(huán)材料取碳化鎢和石墨配對時, 高溫還可使石墨環(huán) （靜環(huán)）表面產(chǎn)生環(huán)狀溝紋, 碳化鎢 （動環(huán)）也易脫落; zui后, 高溫下摩擦副熱變形較大, 使端面摩擦狀態(tài)發(fā)生變化, 導致密封系統(tǒng)提前失效。
?。?）運行費用高、能耗量大。
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