103型机械密封在高温介质下的故障诊断及应用改进
103型机械密封在高温介质下的故障诊断及应用改进
某使用103型机械密封单级悬臂式泵,其转速为2940r/min,输送介质为250℃左右的高温有机物,泵人口压力为0.1~0.2MPa。
其密封形式为103型,动环为18—8不锈钢镶装碳化钨硬质合金,静环为石墨浸合成树脂,动环、静环密封均是4F-V型。没有使用急冷、冲洗及其他辅助设施。
一、使用情况
由于密封处泄漏,该泵多次更换盖机械密封,故障现象是:刚一开始更换时泵密封及泵运转良好,无泄漏。但运转10多分钟后开始滴漏,从10~20滴/min逐渐增加到50~60滴/min不等。初步怀疑密封的压缩量不够,随将其压缩量从3~4mm增加到7~8mm,仍然没有效果。将其拆开后检查,动静环表面光洁,无磨损痕迹,其他零件未见异常。
二、原因分析
泵刚起动后,密封处温度不高,密封效果良好,十几分钟后,密封处温度接近泵内介质温度(250℃)。动环环座材料为18~8不锈钢,线胀系数为17.2×10-6/℃,到工作温度时膨胀量为0.3~0.4mm,而碳化钨的线胀系数小为(4.5~5)×10-6/℃,膨胀量为0.1—0.15mm。热装时过盈量仅为0.08mm,因此两者的过盈配合实际变成了间隙配合,镶装失效,介质从界面中泄漏。为了验证分析的正确与否,做了如下试验:将动环放到烘箱中加热,半个小时后,烘箱内温度达到250℃,取出动环,此时环座与碳化钨已经分离。仔细观察环座碳化钨环接合的部位有磨损的痕迹和油污,这就证明了热装式动环是由于环座选材不当和过盈量小造成的。
三、改进办法
环座材料选用线膨胀系数小的材料,如3G13不锈钢,它不仅线胀系数小,而且它的价格比18—8不锈钢还低;同时,将过盈量增加到0.15mm,彻底解决了103型机械密封泄漏问题。
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