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离心泵相关知识
发布时间:2023-02-01 05:00:33浏览次数:

离心泵相关知识

一、离心泵为什么会抽空?如何避免?

  离心泵启动前没灌泵、进空气、液体不满或介质大量汽化,这时离心泵出口压力大幅度下降并激烈地波动,这现象称为抽空。表现在性能上是出口压力趋于零或接近泵的入口压力。泵内接触的零件和机械密封的摩擦副因干摩擦或半干摩擦而产生磨损失效。

  避免措施如下:

1、机械方面

  在机械方面主要是搞好密封管理,严禁使空气从管路和泵上进入介质。在检修时对动、静密封严格检查,防止因设备方面引起的泄漏。

2、工艺方面

  在工艺方面要稳定工艺操作,开车时将管路中的气体排尽,一旦出现气体,要迅速返回塔器,在工艺操作上温度宜取下限,压力宜取上限,塔底液面不可过低,泵的流量要适中,尽量减少压力和温度出现大幅度变化。对入口压力是负压的备用泵入口阀门应关闭。

二、泵的安装及平衡

  一般泵在出厂时是不是所有的叶轮都要作动、静平衡?还有现场安装时,泵的找平找正一般以哪个面为基准?

  叶轮动平衡都要求做,否则一影响叶轮使用寿命,二影响泵的运行状态,会造成设备事故。

  一般以设备基础上弹出的水平线为基准面进行找平,在进行找正,确定泵与电机轴的正确位置。

  所有的叶轮出厂时都必须要作动、静平衡。

  还有现场安装时,泵底座应该在图纸中有标高要求;至于找正,是驱动机和泵之间的位置关系了。

  检修离心泵时怎样测量瓦背的过盈量?

三、轴承的瓦背过盈量的测量方法有压铅法和测量法

1、压铅法

  在瓦壳背部和轴承座中分面分别放置直径约0.10~0.20mm的铅丝测量,两铅丝压后的平均厚度的差值,即为瓦背配合的间隙或过盈。瓦背的铅丝厚度小于结合面的铅丝厚度,就是过盈量。一般来说滑动轴承的过盈量为0.01~0.05mm,对于滚动轴承,过盈量为-0.01~0.01 mm。

2、测量法

  用千分尺测量瓦壳外径和轴承座内孔径,前者减去后者,两径之差即为过盈量。四、离心泵的大、小修内容是什么?

四、离心泵的小修一般包括
1、检查机械密封,清洗冲洗液管线上的孔板;
2、检查轴承,清洗轴承箱;
3、消除泵出入口管线、阀门、法兰等泄漏缺陷。

五、离心泵的大修一般包括
1、全部小修项目;
2、检查联轴器及其与轴配合情况;
3、检查各耐磨环的磨损及腐蚀程度,并测量各间隙;
4、检查泵轴直线度和轴颈跳动量;
5、检查叶轮的冲刷和腐蚀,单个叶轮作静平衡;
6、轴、叶轮作无损探伤;
7、对机组进行防腐处理。

六、离心泵的轴有什么作用?离心泵的推力轴承有哪几种?轴承衬一般用什么材料?

  泵轴的作用是支持叶轮等回转件,带动叶轮在确定的工作位置作高速旋转并传递驱动功率的元件。离心泵的轴在工作时以一定的转速作旋转运动,承受较大的弯矩和转矩。轴要有足够的强度和几何精度,将对密封性能的不良影响减到最小限度,最大限度地减少磨损和擦伤的危险性。

  离心泵的推力轴承有滚动轴承和滑动轴承两类。

  其中滚动轴承有单向推力球轴承、双向推力球轴承、推力短圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承等,角接触轴承也可承受轴向载荷。

  推力滑动轴承有实心式、单环式、空心式、多环式等固定的推力轴承和可倾扇面推力轴承。

  轴承衬用的材料有铸铁、巴氏合金、铜合金、铝合金、陶质金属和非金属材料。

七、离心泵泵体的结构形式

  泵体是泵结构的中心,也叫蜗壳或泵壳,其型式也比较多。
1、水平剖分型

  这种型式的泵壳是在通过轴心的水平剖分面上分开,拆卸泵壳时与吸入、排出管道无关,维修也比较方便。
2、垂直剖分式

  这种型式的泵壳是在垂直轴心的垂直面上剖分,不易泄漏,但在维修时必须拆卸进口管道,所以维修不如水平剖分式泵壳方便。
3、倾斜剖分式

  这种型式的泵壳是从前端吸入,上面排出,泵壳在通过轴心的倾斜面上剖分,不拆卸吸入和排出管道,只拆开上半部泵壳即可检修内部。
4、筒体式

  这种型式的泵是把泵壳制作成筒体式的,对于压力非常高的泵,用单层泵体难以承受其压力,所以采用双层泵体。筒体式泵壳承受较高压力,其内安装水平剖分式或垂直剖分式的转子,在化肥装置中高压的锅炉给水泵多是筒体式多级离心泵。
八、若按泵壳的支承型式可分为标准支承式、中心支承式、悬臂式、管道式、悬挂式
1、标准支承式

  这种型式的泵,一般是卧式,在泵体两侧带有支脚,支脚用螺栓固定在底座上。
2、中心支承式

  这种型式的泵,泵壳下侧的支脚安装在底座上,可适应输送高温流体而造成热膨胀应力的影响。

3、悬臂式

  这种型式的泵,泵壳是一整体,并将泵体与吸入盖的组合件安装在轴承托架上。结构紧凑,拆卸方便。
4、管道式

  这种型式的泵是作为管道的一部分和管道联接在一起的,并由管道支承。检修时,不需拆下与管道联接的泵体,就可以检修泵的转子和电动机。

5、悬挂式

  这种型式的泵是泵壳装在排出管道上,泵壳在排出管以下部分悬挂在吸入容器上,泵壳是垂直剖分式的。

九、离心泵的泵体的作用

  泵体包围旋转的叶轮,并设有与叶轮垂直的液体入口和切线出口。泵体在叶轮四周形成一个截面积逐步扩大的蜗牛形通道,故常称为蜗壳。叶轮在壳内旋转的方向是顺着蜗壳形通道内逐渐扩大的方向(即按叶轮旋转的方向来说叶片是向后弯的),愈近出口,壳内接受的液体量越大,所以通道的截面积必须逐渐增大。更为重要的是以高速从叶轮四周抛出的液体在通道内逐渐降低速度,使一大部分动能便转化为静压能,即提高了液体的压力,又减少了因流速过大而引起泵内部的能量损耗。所以泵壳既作为泵的外壳汇集液体,它本身又是一个能量转换装置。

十、离心泵的扬程高、低是由什么决定的?

1、与叶片出口安置角β2A的关系

  当其它为定值时,叶片出口角越大,随着流量的增大理论扬程也相应增加,叶片出口安置角越小,随着流量的增大,理论扬程相应减小。

2、与叶片数量的关系

  其它为定值时,不考虑流动损失的情况下,叶片数量越多,理论扬程越大。这是由于有限叶片的叶轮所能给予液体的能量较无限叶片的叶轮有所减少。

3、与转速的关系

  由欧拉方程可以得出,转速越高,理论扬程就越大。

十一、离心泵的平衡盘有什么作用?

  平衡盘用以平衡轴向力。平衡盘的作用原理如下。从末级出来的带有压力的液体,经过调整套径向间隙流入平衡盘前的空腔中,空腔处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵入口相连,其压力近似为入口压力。这样平衡盘两侧压力不相等,因而也就产生了向后的轴向推力,即平衡力。平衡力与轴向力相反,因而自动地平衡了叶轮的轴向推力。

  当叶轮的轴向推力大于平衡盘的力时,泵转子就会向入口侧移动,并由于惯性的作用,这种移动并不会立即停止在平衡位置上,而是要超出限度,引起平衡盘轴向间隙过量减小,使泄漏量减少,平衡盘前空腔的压力升高,于是平衡盘上平衡力增加,并超过叶轮的轴向推力,把转子又拉向出口侧。同样这个过程是有惯性的,使平衡盘的轴向间隙增大,引起平衡力小于轴向推力,转子又向入口侧移动,重复上述过程。这个过程是自动的,在泵工作时,转子始终是在某一平衡位置上这样轴向窜动着,不过窜动量极小,从外观上很难看出来。

十二、离心泵检修后试车时应注意些什么?

  离心泵检修后试车时应注意以下几点:
1、按试车方案或操作规程进行试车,试车前应对泵体预热,泵体温度达到工作温度时,手动盘车应灵活。
2、泵满负荷运行后,检查以下运行情况:
(1)电机的功率、电压、电流是否正常;
(2)机组的声音是否正常;
(3)测量泵进、出口压力及流量;
(4)检查机械密封是否泄漏;
(5)检查滚动轴承温度是否正常;
(6)用测振仪检查电机、泵体的振动情况。

以上检查项目要作好记录。
3、经过试运行6~10min,若未发现任何故障并能达到参数指标时,即可停车。

十三、离心泵填料密封组装时有什么技术要求?

  安装填料密封件,应符合技术文件规定。如无规定,应符合下列要求:
1、检查轴在密封部件处的径向跳动量,轴的允许径向跳动量在0.03~0.08mm范围内;
2、液封环与轴套的直径间隙一般为1.00~1.50mm,液封环与填料箱的直径间隙一般为0.15~0.20 mm;
3、填料压盖与轴套的直径间隙一般为0.75~1.00 mm,四周间隙应均匀;
4、填料压盖与填料箱的直径间隙一般为0.10~0.30 mm;
5、有填料底环时,底环与轴套的直径间隙一般为0.70~1.00 mm;
6、填料压紧后,液封环进液孔应与液封管对准,或液封环稍偏向外侧;
7、对于成卷包装的填料,用时先取一根与轴同尺寸的木棒,将填料缠绕其上,再用刀切断,切口最好呈45°斜面。

十四、离心泵填料密封的检修方法

  离心泵填料密封的检修方法如下:
1、清洗填料箱,并检查轴表面是否有划痕、毛刺等。填料箱应清洗干净,轴表面应光滑。

2、检查轴跳动,转子跳动的不平衡量应在允许范围内,以免振动过大,对填料不利。
3、在填料箱内和轴表面涂密封剂或涂与介质相适应的润滑剂。
4、对成卷包装的填料,用时先取根与轴颈尺寸相同的木棒,将填料缠绕其上,再用刀切断,刀口最好呈45°斜面。
5、填料要逐根装填,不得一次装填几根。方法是取一根填料,涂以润滑剂,双手各持填料接口的一端,沿轴向拉开,使之呈螺旋形,再从切口外套入轴颈。不得沿径向拉开,以免接口不齐。
6、取一只与填料箱同尺寸材质或较轴硬度低些的金属轴套,把填料推入箱的深部,并用压盖对轴套施加一定的压力,使填料得到预压缩。预压缩量为5%~10%,最大到20%。再将轴转动一周,取出轴套。
7、以同样的方法,装填第二根、第三根。注意,当填料数为4~8根时,装填时应使接口相互错开90°;二根填料错开180°;3~6根错开120°,以防通过接口渗漏。
8、最后一根填料装填完毕后,应用压盖压紧,但压紧力不宜过大。同时用手转动轴,使装配压紧力趋于抛物线分布。然后略放松一下压盖。
9、进行运转试验,若不能密封,再压紧一些填料;若发热过大,将它放松一些。如此调到只呈滴状泄漏和发热不大时为止(填料部位的温度只能比环境温度高30~40℃),才可以正式投入使用。

十五、离心泵填料密封组装时有什么技术要求?

  安装填料密封件,应符合技术文件规定。如无规定,应符合下列要求:
1、检查轴在密封部件处的径向跳动量,轴的允许径向跳动量在0.03~0.08mm范围内;
2、液封环与轴套的直径间隙一般为1.00~1.50mm,液封环与填料箱的直径间隙一般为0.15~0.20 mm;
3、填料压盖与轴套的直径间隙一般为0.75~1.00 mm,四周间隙应均匀;
4、填料压盖与填料箱的直径间隙一般为0.10~0.30 mm;
5、有填料底环时,底环与轴套的直径间隙一般为0.70~1.00 mm;
6、填料压紧后,液封环进液孔应与液封管对准,或液封环稍偏向外侧;
7、对于成卷包装的填料,用时先取一根与轴同尺寸的木棒,将填料缠绕其上,再用刀切断,切口最好呈45°斜面。

十六、滚动轴承的故障特征及原因分析一览表 

故障特征

原因分析

防止措施

轴承变成蓝或黑色

1、使用中,因温度过高而被烧灼过

2、采用加热法安装轴承时,加热过高而使轴承退火,降低了硬度

1、注意安装质量

2、用加热法安装轴承时,应按规定控制加热温度

轴承温升过高

1、安装、运转过程中,有杂质或污物侵入

2、使用不适当的润滑剂或润滑脂(油)不够

3、密封装置、垫圈、衬套等之间发生摩擦或配合松动而引起摩擦

4、安装不正确,如内外圈偏斜,安装座孔不同心,滚道变形及间隙调整不当

5、选型错误,选择不适用的轴承代用时,会因超负荷或转速过高而发热

1、注意安装质量

2、加强维护保养

3、轴承应根据有关资料选用

运转时有异响

1、滚动体或滚道剥落严重,表面不平

2、轴承零件安装不适当,轴承附件有松动和摩擦

3、缺乏润滑剂

4、轴承内有铁屑或污物

1、注意安装质量

2、按规定定时加润滑剂

 

滚动体严重磨损

1、轴承受了不当的轴向载荷

2、滚动体安装歪斜

3、润滑剂太稠

4、滚动体不滚动,产生滑动摩擦,以致磨伤

5、轴承温升过高导致滚动体损伤

6、机械振动或轴承安装不当,使滚动体挤碎

7、轴承制造精度不高,热处理不当,硬度低,滚动体被磨成多棱形

1、按要求保证安装质量

2、按规定使用润滑剂,或定期更换润滑剂

3、注意使用维护

滚道出现坑疤

1、金属剥落、锈蚀

2、缺少润滑剂

3、使用材料不当

4、轴承受冲击载荷

5、电流通过轴承,产生局部高温,金属熔化

1、按轴承的工作性能正确选用轴承

2、按规定定时加润滑油

3、严禁电气设备漏电,机器要有接地装置

轴承内外圈有裂纹

1、轴颈或轴承座孔配合面接触不良,滚道受力部位出现空隙,轴承受力大而不均匀,产生疲劳裂纹

2、拆装不当,安装时受到敲打

3、轴承间隙磨大造成冲击振动

4、轴承制造质量不良,内部有裂纹

1、按要求保证安装质量

2、及时更换磨损的轴承

3、严格检查轴承的制造质量

 

轴承金属剥落

1、轴承受冲击力和交变载荷及滚动体表面接触应力反复变化

2、内外圈安装歪斜,轴向配合台阶不垂直,轴孔不同心

3、轴承间隙调整过紧

4、轴承配合面之间落入铁屑或硬质脏物

5、轴颈或轴承座孔呈椭圆形,导致滚道局部负担过重

6、所选代用轴承型号不符合规定

1、按要求保证安装质量

2、正确使用轴承

3、注意不要将铁屑和其它污物落入轴承内

4、正确选用轴承

滚动体被压碎,多出现于推力轴承

1、安装间隙过小,挤压力过大

2、使用时受到剧烈冲击

3、润滑剂中混入坚硬的铁屑等污物

4、滚动体原来有裂纹或轴承运行时间过长

1、合理调整间隙

2、注意润滑剂的洁净

3、按规定时间更换或检修轴承

安装后手转不动

1、轴承清洗不干净,滚动体与滚道间有砂粒或铁屑

2、保持架变形,滚动体与轴承圈碰触

3、轴承和轴(或壳孔)的配合过紧(过盈量过大,轴承游隙减少)或轴承原始游隙太小

1、注意清洗质量

2、注意安装质量

3、刮研轴径(或壳孔径),使其配合过盈量适当减小

4、轴承原始游隙太小,无法修理,必须更新

轴承滚道产生刮痕

1、轴承上下圈不平行

2、转速过大

3、滚动体在滚道上滑动

4、润滑剂不干净

1、按要求保证安装质量

2、按使用要求正确选用轴承

3、加强润滑管理

十七、滚动轴承的判废标准

1、向心球轴承

  内外圈滚道剥落,严重磨损,内外圈有裂纹。

  滚珠失圆或表面剥落,有裂纹。

  保持架磨损严重。

  转动时有杂音和振动,停止时有制动现象及倒退反转。

  轴承的配合间隙超过规定游隙最大值。

2、圆锥滚子轴承

  内外圈滚道剥落,严重磨损,内外圈有裂纹。

  在滚子长方向度上,中心前移量超过1.5mm,锥形滚子前端离外圈边缘大于2~3 mm。

  保持架磨损,不能将滚子收拢在内圈上,破裂,变形无法修复。

3、向心球面滚子轴承和向心短圆柱滚子轴承

  内外圈滚道和滚子有破碎、麻点和较深的磨痕。

  保持架变形,不能将滚子收拢在内圈上。

  内外圈滚道与滚子的配合间隙大于0.06mm。

4、推力球轴承

  两滚道垫圈剥伤和严重磨损。

  滚珠破碎或有麻点。

  保持架变形严重,不能收拢滚珠。

十八、常用滚动轴承的拆卸方法有哪些?

  滚动轴承常用的拆卸方法有:敲击法、拉出法、推压法、热拆法。

1、敲击法

  敲击力一般加在轴承内圈,敲击力不应加在轴承的滚动体和保持架上,此法简单易行,但容易损伤轴承,当轴承位于轴的末端时,用小于轴承内径的铜棒或其它软金属材料抵住轴端,轴承下部加垫块,用手锤轻轻敲击,即可拆下。应用此法应注意垫块放置的位置要适当,着力点应正确。

2、拉出法

  采用专门拉具,拆卸时,只要旋转手柄,轴承就会被慢慢拉出来。拆卸轴承外圈时,拉具两脚弯角应向外张开;拆卸轴承内圈时,拉具两脚应向内,卡于轴承内圈端面上。

  注意事项:

  应将拉具的拉钩钩住轴承的内圈,而不应钩在外圈上,以免轴承松动过度或损坏;

  使用拉具时,要使丝杆对准轴的中心孔,不得歪斜。还应注意拉钩与轴承的受力情况,不要将拉钩及轴承损坏;

  注意防止拉钩滑脱;

  拉具两脚的弯角小于90°。

3、推压法

  用压力机推压轴承,工作平稳可靠,不损伤机器和轴承。压力机有手动推压,机械式或液压式压力机推压。

  注意事项:压力机着力点应在轴的中心上,不得压偏。

4、热拆法

  用于拆卸紧配合的轴承。先将加热至100℃左右的机油用油壶浇注在待拆的轴承上,待轴承圈受热膨胀后,即可用拉具将轴承拉出。

  注意事项:

  首先,应将拉具安装在待拆的轴承上,并施加一定拉力;

  加热前,要用石棉绳或薄铁板将轴包扎好,防止轴受热胀大,否则将很难拆卸,从轴承箱壳孔内拆卸轴承时,只能加热轴承箱壳孔,不能加热轴承;

  浇油时,要将油壶平稳地浇在轴承套圈或滚动体上,并在其下方置一油盆,收集流下的热油,避免浪费和烫伤;

  操作者应戴石棉手套,防止烫伤。

十九、什么是游隙?如何测量滚动轴承的游隙?

  所谓滚动轴承的游隙,是将一个套圈固定,另一套圈沿径向或轴向的最大活动量。沿径向的最大活动量叫径向游隙,沿轴向的最大活动量叫轴向游隙。一般来说,径向游隙越大,轴向游隙也越大,反之亦然。按照轴承所处的状态,游隙可分为下列三种:

1、原始游隙

  轴承安装前自由状态时的游隙。原始游隙是由制造厂加工、装配所确定的。

2、、安装游隙

  也叫配合游隙,是轴承与轴及轴承座安装完毕而尚未工作时的游隙。由于过盈安装,或使内圈增大,或使外圈缩小,或二者兼而有之,均使安装游隙比原始游隙小。

3、工作游隙

  轴承在工作状态时的游隙,工作时内圈温升最大,热膨胀最大,使轴承游隙减小;同时,由于负荷的作用,滚动体与滚道接触处产生弹性变形,使轴承游隙增大。轴承工作游隙比安装游隙大还是小,取决于这两种因素的综合作用。

  有些滚动轴承不能调整游隙,更不能拆卸,这些轴承有六种型号,即0000型至5000型;有些滚动轴承可以调整游隙,但不能拆卸,有6000型(角接触轴承)及内圈锥孔的1000型、2000型和3000型滚动轴承,这些类型滚动轴承的安装游隙,经调整后将比原始游隙更小;另外,有些轴承可以拆卸,更可以调整游隙,有7000型(圆锥滚子轴承)、8000型(推力球轴承)和9000型(推力滚子轴承)三种,这三种轴承不存在原始游隙;6000型和7000型滚动轴承,径向游隙被调小,轴向游隙也随之变小,反之亦然,而8000型和9000型滚动轴承,只有轴向游隙有实际意义。

  合适的安装游隙有助于滚动轴承的正常工作。游隙过小,滚动轴承温度升高,无法正常工作,以至滚动体卡死;游隙过大,设备振动大,滚动轴承噪声大。

径向游隙的检查方法如下:

(1)感觉法

  用手转动轴承,轴承应平稳灵活无卡涩现象。
  用手晃动轴承外圈,即使径向游隙只有0.01mm,轴承最上面一点的轴向移动量,也有0.10~0.15 mm。这种方法专用于单列向心球轴承。

(2)测量法

  用塞尺检查,确认滚动轴承最大负荷部位,在与其成180°的滚动体与外(内)圈之间塞入塞尺,松紧相宜的塞尺厚度即为轴承径向游隙。这种方法广泛应用于调心轴承和圆柱滚子轴承。
  用千分表检查,先把千分表调零,然后顶起滚动轴承外圈,千分表的读数就是轴承的径向游隙。

轴向游隙的检查方法如下:

(1)感觉法

  用手指检查滚动轴承的轴向游隙,这种方法应用于轴端外露的场合。当轴端封闭或因其他原因而不能用手指检查时,可检查轴是否转动灵活。

(2)测量法

  用塞尺检查,操作方法与用塞尺检查径向游隙的方法相同,但轴向游隙应为                     c=λ/(2sinβ)

  式中  c——轴向游隙,mm;λ——塞尺厚度,mm;β——轴承锥角,(°)。

  用千分表检查,用撬杠窜动轴使轴在两个极端位置时,千分表读数的差值即为轴承的轴向游隙。但加于撬杠的力不能过大,否则壳体发生弹性变形,即使变形很小,也影响所测轴向游隙的准确性。

二十、滚动轴承的代用原则和代用方法

  滚动轴承的代用原则和代用方法如下:

1、滚动轴承的代用原则

  轴承的工作能力系数和允许静载荷等技术参数要尽量等于原配轴承的技术参数。

  应当选择允许极限转速等于或高于原配轴承的实际转速。

  代用轴承的精度等级要不低于原配轴承的精度等级。

  尺寸要相同,不能因为更换轴承而随意改变机器与轴承相配合的尺寸。

  采用镶套方法的轴承,要保证所镶轴套的内外圆柱面的同心度,并应正确选用公差与配合。

2、滚动轴承的代用方法

(1)直接代用

  代用轴承的内径、外径和厚度尺寸与原配轴承完全相同,不需采取任何措施即可安装使用。

(2)加垫代用

  代用轴承的内径、外径与原配轴承完全相同,仅宽度较窄时,可采用加垫代用。所加垫圈的厚度等于原配原配轴承和代用轴承的宽度差。垫圈内径与轴采用间隙配合,外径为轴承内圈的外径。垫圈两端面要平行,安装时垫圈应紧靠轴的台肩。

(3)以宽代窄

  当没有与原配轴承尺寸相近的代用轴承,可以采取改变轴颈或外壳孔的办法,使其与代用轴承相配合。但轴颈或孔径的加工量不能太大以免影响零件强度。采用标准型号的轴承的机器,尽量不采用此法。

(4)改变轴或外壳孔的尺寸

  对于非标准的已淘汰的轴承,可以采取改变轴颈或外壳孔的办法,使其与代用轴承相配合。但轴颈或孔径的加工量不能太大以免影响零件强度。采用标准型号的轴承的机器,尽量不采用此法。

(5)外国轴承的代用

  代用外国轴承可根据其牌号和型号,从有关手册中找出与其相对应的国产型号。

二十一、滚动轴承用钢的基本要求是什么?滚动轴承零件常用的材料有哪些?

  滚动轴承用钢的基本要求:

1、接触疲劳强度

  轴承在周期负荷的作用下,接触表面很容易发生疲劳破坏,即出现龟裂剥落,这是轴承的主要损坏形式。因此,为了提高轴承的使用寿命,轴承钢必须具有很高的接触疲劳强度。

2、耐磨性能

  轴承工作时,套圈、滚动体和保持架之间不仅发生滚动摩擦,而且也会发生滑动摩擦,从而使轴承零件不断地磨损。为了减少轴承零件的磨损,保持轴承精度稳定性,延长使用寿命,轴承钢应有很好的耐磨性能。

3、硬度

  硬度是轴承质量的重要质量之一,对接触疲劳强度、耐磨性、弹性极限都有直接的影响。轴承钢在使用状态下的硬度一般要达到HRC61~65,才能使轴承获得较高的接触疲劳强度和耐磨性能。

4、防锈性能

  为了防止轴承零件和成品在加工、存放和使用过程中被腐蚀生锈,要求轴承钢应具有良好的防锈性能。

5、加工性能

  轴承零件在生产过程中,要经过许多道冷、热加工工序,为了满足大批量、高效率、高质量的要求,轴承钢应具备良好的加工性能。例如,冷、热成型性能,切削加工性能,淬透性等。

  轴承钢除了上述基本要求外,还应该达到化学成分适当、内部组织均匀、非金属夹杂物少、内部表面缺陷符合标准以及表面脱碳层不超过规定浓度等要求,这些项目在原材料标准中都有明确的规定。

  轴承零件常用材料主要有:高碳铬轴承钢、渗碳钢(如20Cr2Ni4A、15Mn、20Cr2MnMoA)、高温轴承钢(如Cr4Mo4V、Cr14Mo4、Cr15Mo4V、W18Cr4V)、不锈轴承钢(9Cr18、 9Cr18Mo、 1Cr18Ni9Ti)、真空脱气钢、防磁轴承钢等,其中最常用的是高碳铬轴承钢。高碳铬轴承钢的基本钢号有GCr6 、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn,它是我国轴承制造工业中用途最广、用量最大的钢种,具备良好的耐磨性能和接触疲劳性能,有较理想的加工性能,具备一定的弹性和韧性。

二十二、滚动轴承由哪几部分组成?

  滚动轴承由于用途和工作条件不同,其结构变化甚多,但基本结构都是由内圈、外圈、滚动体(钢球或滚子)和保持架四个零件组成。
1、内圈(又称内套或内环)。通常固定在轴颈上,内圈与轴一起旋转。内圈外表面上有供钢球或滚子滚动的沟槽,称为内沟或内滚道。
2、外圈(又称外套或外环)。通常固定在轴承座或机器的壳体上,起支承滚动体的作用。外圈内表面上也有供钢球或滚子滚动的沟槽,称为内沟或内滚道。
3、滚动体(钢球或滚子)。每套轴承都配有一组或几组滚动体,装在内圈和外圈之间,起滚动各传递力的作用。滚动体是承受负荷的零件,其形状、大小和数量决定了轴承承受载荷的能力各高速运转的性能。
4、保持架(又称保持器或隔离器)。将轴承中的滚动体均匀地相互隔开,使每个滚动体在内圈和外圈之间正常地滚动。此外,保持架具有引导滚动体运动,改善轴承内部润滑条件,以及防止滚动体脱落等作用。

  在推力轴承中,与轴配合的套圈叫轴圈,与轴承座或机器壳体配合的套圈叫座圈,轴圈和座圈统称垫圈。除了上述四个零件外,各种不同结构的轴承还有与其相配的其他零件。例如,铆钉、防尘盖、密封圈、止动垫圈、挡圈及紧定套等。

二十三、滚动轴承与滑动轴承性能比较一览表 

  

滚 动 轴 承

滑  动  轴  承

动 压 轴 承

静 压 轴 承

基本性能

旋转精度

一般或较好,高速时精度保持性差

较好,高速时精度保持性好

很好,高速时精度保持性好

承载能力

一般或较好

可以很高

速度性能

低、中速性能好,适应变速范围大

中、高速性能好,适应变化范围小

适应各种速度,尤其适应低速和超高速

使用寿命

受疲劳强度限制

不频繁启动,寿命较长

很长

特殊性能

刚度

一般或较好

抗振性

较差

很好

振动噪声

较大

较小

很小

摩擦损耗

较小,摩擦系数为0.001~0.003

较小,摩擦系数为0.001~0.008

较小,摩擦系数<0.001

经济性

类型、尺寸

已标准化、系列化,轴向小、径向大

无标准化、系列化、轴向大、径向小

无标准化、系列化、轴向大、径向小

制造难易

有专业工厂生产

需自行设计制造,工艺要求高

需自行设计制造,工艺要求高

使用维修

调整使用简易,维修更换方便

调整较难,维修更换复杂

调整较难,维修更换复杂

成本

较高

很高

二十四、滚动轴承的故障特征及原因分析一览表 

故障特征

原因分析

防止措施

轴承变成蓝或黑色

1、使用中,因温度过高而被烧灼过

2、采用加热法安装轴承时,加热过高而使轴承退火,降低了硬度

1、注意安装质量

2、用加热法安装轴承时,应按规定控制加热温度

轴承温升过高

1、安装、运转过程中,有杂质或污物侵入

2、使用不适当的润滑剂或润滑脂(油)不够

3、密封装置、垫圈、衬套等之间发生摩擦或配合松动而引起摩擦

4、安装不正确,如内外圈偏斜,安装座孔不同心,滚道变形及间隙调整不当

5、选型错误,选择不适用的轴承代用时,会因超负荷或转速过高而发热

1、注意安装质量

2、加强维护保养

3、轴承应根据有关资料选用

运转时有异响

1、滚动体或滚道剥落严重,表面不平

2、轴承零件安装不适当,轴承附件有松动和摩擦

3、缺乏润滑剂

4、轴承内有铁屑或污物

1、注意安装质量

2、按规定定时加润滑剂

 

滚动体严重磨损

1、轴承受了不当的轴向载荷

2、滚动体安装歪斜

3、润滑剂太稠

4、滚动体不滚动,产生滑动摩擦,以致磨伤

5、轴承温升过高导致滚动体损伤

6、机械振动或轴承安装不当,使滚动体挤碎

7、轴承制造精度不高,热处理不当,硬度低,滚动体被磨成多棱形

1、按要求保证安装质量

2、按规定使用润滑剂,或定期更换润滑剂

3、注意使用维护

滚道出现坑疤

1、金属剥落、锈蚀

2、缺少润滑剂

3、使用材料不当

4、轴承受冲击载荷

5、电流通过轴承,产生局部高温,金属熔化

1、按轴承的工作性能正确选用轴承

2、按规定定时加润滑油

3、严禁电气设备漏电,机器要有接地装置

轴承内外圈有裂纹

1、轴颈或轴承座孔配合面接触不良,滚道受力部位出现空隙,轴承受力大而不均匀,产生疲劳裂纹

2、拆装不当,安装时受到敲打

3、轴承间隙磨大造成冲击振动

4、轴承制造质量不良,内部有裂纹

1、按要求保证安装质量

2、及时更换磨损的轴承

3、严格检查轴承的制造质量

 

轴承金属剥落

1、轴承受冲击力和交变载荷及滚动体表面接触应力反复变化

2、内外圈安装歪斜,轴向配合台阶不垂直,轴孔不同心

3、轴承间隙调整过紧

4、轴承配合面之间落入铁屑或硬质脏物

5、轴颈或轴承座孔呈椭圆形,导致滚道局部负担过重

6、所选代用轴承型号不符合规定

1、按要求保证安装质量

2、正确使用轴承

3、注意不要将铁屑和其它污物落入轴承内

4、正确选用轴承

滚动体被压碎,多出现于推力轴承

1、安装间隙过小,挤压力过大

2、使用时受到剧烈冲击

3、润滑剂中混入坚硬的铁屑等污物

4、滚动体原来有裂纹或轴承运行时间过长

1、合理调整间隙

2、注意润滑剂的洁净

3、按规定时间更换或检修轴承

安装后手转不动

1、轴承清洗不干净,滚动体与滚道间有砂粒或铁屑

2、保持架变形,滚动体与轴承圈碰触

3、轴承和轴(或壳孔)的配合过紧(过盈量过大,轴承游隙减少)或轴承原始游隙太小

1、注意清洗质量

2、注意安装质量

3、刮研轴径(或壳孔径),使其配合过盈量适当减小

4、轴承原始游隙太小,无法修理,必须更新

轴承滚道产生刮痕

1、轴承上下圈不平行

2、转速过大

3、滚动体在滚道上滑动

4、润滑剂不干净

1、按要求保证安装质量

2、按使用要求正确选用轴承

3、加强润滑管理

二十五、滚动轴承的判废标准

  根据滚动轴承型式的不同,为以下几个方面:

1、向心球轴承

  内外圈滚道剥落,严重磨损,内外圈有裂纹。

  滚珠失圆或表面剥落,有裂纹。

  保持架磨损严重。

  转动时有杂音和振动,停止时有制动现象及倒退反转。

  轴承的配合间隙超过规定游隙最大值。

2、圆锥滚子轴承

  内外圈滚道剥落,严重磨损,内外圈有裂纹。

  在滚子长方向度上,中心前移量超过1.5mm,锥形滚子前端离外圈边缘大于2~3 mm。

  保持架磨损,不能将滚子收拢在内圈上,破裂,变形无法修复。

3、向心球面滚子轴承和向心短圆柱滚子轴承

  内外圈滚道和滚子有破碎、麻点和较深的磨痕。

  保持架变形,不能将滚子收拢在内圈上。

  内外圈滚道与滚子的配合间隙大于0.06mm。

4、推力球轴承

  两滚道垫圈剥伤和严重磨损。

  滚珠破碎或有麻点。

  保持架变形严重,不能收拢滚珠。

二十六、离心泵的轴有什么作用?离心泵的推力轴承有哪几种?轴承衬一般用什么材料?

  泵轴的作用是支持叶轮等回转件,带动叶轮在确定的工作位置作高速旋转并传递驱动功率的元件。离心泵的轴在工作时以一定的转速作旋转运动,承受较大的弯矩和转矩。轴要有足够的强度和几何精度,将对密封性能的不良影响减到最小限度,最大限度地减少磨损和擦伤的危险性。
二十七、离心泵的推力轴承有滚动轴承和滑动轴承两类

  其中滚动轴承有单向推力球轴承、双向推力球轴承、推力短圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承等,角接触轴承也可承受轴向载荷。

推力滑动轴承有实心式、单环式、空心式、多环式等固定的推力轴承和可倾扇面推力轴承。

  轴承衬用的材料有铸铁、巴氏合金、铜合金、铝合金、陶质金属和非金属材料。

二十八、什么叫滑动轴承?一般用什么材料制造?

  利用轴和轴承用滑动运动而承受载荷的轴承叫滑动轴承。根据滑动轴承两个相对运动表面油膜形成原理的不同。可分为流体动压润滑轴承(也称动压轴承)和流体静压轴承(也称静压轴承)。一般讨论的是流体动压润滑轴承,它通过轴和轴承的相对运动把油带入两表面之间,形成足够的压力膜,将两表面隔开,从而承受载荷。

  常用的轴瓦材料分金属材料和非金属材料两类。

(1)铸铁。普通灰铸铁或加有镍、铬、钛使合金成分的耐磨灰铸铁,或者球墨铸铁,都可以作轻载低速轴瓦的材料。这些材料中片状或球状石墨成分在材料表面覆盖后,可以形成一层起润滑作用的石墨层。耐磨铸铁表面以磷化处理后,即可形成一多孔性薄层,有助于提高其耐磨性。
(2)轴承合金。(通常巴氏合金或白合金)轴承合金分两大类:一是以锡为基本成分,加入适量的锑和铜而成的,叫做锡基轴承合金,如ZChSnSb11-6;另一类是以铅为基本成分,加入适量的锡和锑,叫做铅基轴承合金,如ZCnPbSn16-16。

(3)铜合金。铜合金可分为:铸造铅青铜;铸造锡锌铅青铜;铸造锡磷青铜;铸造铝青铜;铸造黄铜。

(4)铝合金。它分为两类:低锡铝合金,含锡约为6.5%;高锡铝合金,含锡达20%。
(5)陶质金属。这是用不同的金属粉末经压制、烧结而成的轴瓦材料。这种材料是多孔结构的,孔隙约占体积的10%~35%,使用前在热油中浸泡,使孔隙充满润滑油,它具有自润滑性,也称含油轴承。

(6)石墨。石墨轴瓦可以是纯石墨的,它的强度较低;也可以加入塑料、树脂、银、铜或巴氏合金等,以提高强度及改善适应性。

(7)其他非金属材料。

  1)橡胶。主要用于水作润滑剂且比较脏污之处。

  2)酚醛胶布。它是棉布、石棉布或其他人造纤维布用酚醛树脂粘合起来的层状结构的材料。

  3)尼龙。用于低载荷轴承上。

二十九、机械密封的故障有哪些?如何处理?

  机械密封的故障及处理方法如下:

1、机械密封的故障在零件上的表现:

  密封端面的故障:磨损、热裂、变形、破损(尤其是非金属密封端面)。

  弹簧的故障:松弛、断裂和腐蚀。

  辅助密封圈的故障:装配性的故障有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲;非装配性的故障有变形、硬化、破裂和变质。

  机械密封故障在运行中表现为振动、发热、磨损,最终以介质泄漏的形式出现。

2、机械密封振动、发热的原因分析及处理

  动静环端面粗糙。

  动静环与密封腔的间隙太小,由于振摆引起碰撞。处理方法:增大密封腔内径或减小转动件外径,至少保证0.75mm的间隙。

  密封端面耐腐蚀和耐温性能不良,摩擦副配对不当。处理方法:更改动静环材料,使其耐温,耐腐蚀。

  冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质。处理方法:增大冷却液管道管径或提高液压。

3、机械密封泄漏的原因分析及处理

  静压试验时泄漏

(1)密封端面安装时被碰伤、变形、损坏。

(2)密封端面安装时,清理不净,夹有颗粒状杂质。

(3)密封端面由于定位螺钉松动或没有拧紧,压盖(静止型的静环组件为压板)没有压紧。
(4)机器、设备精度不够,使密封面没有完全贴合。

(5)动静环密封圈未被压紧或压缩量不够或损坏。

(6)动静环V型密封圈方向装反。

(7)如果是轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。处理方法:应加强装配时的检查、清洗,严格按技术要求装配。

  周期性或阵发性泄漏

(1)转子组件轴向窜动量太大。处理方法:调整推力轴承,使轴的窜动量不大于0.25mm。
(2)转子组件周期性振动。处理方法:找出原因并予以消除。
(3)密封腔内压力经常大幅度变化。处理方法:稳定工艺条件。

  经常性泄漏

(1)由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。

  a、弹簧压缩量(机械密封压缩量)太小。

  b、弹簧压缩量太大,石墨动环龟裂。

  c、密封端面宽度太小,密封效果差。处理方法:增大密封端面宽度,并相应增大弹簧作用力。

  d、补偿密封环的浮动性能太差(密封圈太硬或久用硬化或压缩量太小,补偿密封环的间隙过小)。处理方法:对补偿密封环间隙过小的,增大补偿密封环的间隙。

  e、镶装或粘接动、静环的接合缝泄漏(镶装工艺差,存在残余变形;材料不均匀;粘接剂不均、变形)。

  f、动、静环损伤或出现裂纹。

  g、密封端面严重磨损,补偿能力消失。

  h、动、静环密封端面变形(端面所受弹簧作用力太大,摩擦增大产生热变形或偏磨;密封零件结构不合理,强度不够,受力后变形;由于加工工艺不当等原因,密封零件有残余变形;安装时用力不均引起变形)。处理方法:更换有缺陷的或已损坏的密封环。

  i、动、静环密封端面与轴中心线垂直度偏差过大,动、静环密封端面相对平行度偏差过大。处理方法:调整密封端面。

(2)由辅助密封圈引起的经常性泄漏。

  a、密封圈的材料不对,耐磨、耐腐蚀、耐温、抗老化性能太差,以致过早发生变形、硬化、破裂、溶解等。

  b、O型密封圈的压缩量不对,太大时容易装坏;太小密封效果不好。

  c、安装密封圈的轴(或轴套)、密封端盖和密封腔,在O型密封圈推进的表面有毛刺,倒角不光滑或角倒圆不够大。处理方法:对毛刺和不光滑的倒角应适当修整平滑,适当加大圆弧和倒角,并修整平滑。

  d、O型密封圈发生掉块、裂口、碰坏、卷边或扭曲变形。处理方法:注意清洗橡胶圈不要用汽油、煤油;装配密封圈时注意理顺。

(3)由于弹簧缺陷引起的泄漏。

  a、弹簧端面偏斜。

  b、多弹簧型机械密封,各弹簧之间的自由高度差太大。

(4)由于其它零件引起的经常性泄漏,如传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏。
(5)由于转子引起经常性泄漏,如转子振动引起的泄漏。

(6)由于机械密封辅助机构引起的经常性泄漏,如冲洗冷却液流量太小或太大;压力太小或过大;注液方向或位置不对;注液质量不佳,有杂质。

(7)由于介质的问题引起经常性泄漏。

  a、介质里含有悬浮性微粒或结晶,因长时间积聚,堵塞在动环与轴之间,弹簧之间,弹簧与弹簧座之间等,使补偿密封环不能浮动,失去补偿缓冲作用。

  b、介质里的悬浮微粒或结晶堵在密封端面间,使密封端面贴合不好并迅速磨损。处理方法:开车前要先打开冲洗冷却阀门,过一段时间再盘车、开车,再开大冲洗冷却液;适当提高介质入口温度;提高介质过滤和分离的效果等。

三十、安装机械密封时应当注意的事项

  安装机械密封时应严格按照JB 4127所规定的安装要求进行,除此之外,还有以下注意事项:
1、装配要干净光洁。机械密封的零件、有关的机器设备的零部件、工具器、润滑油(脂)、揩拭材料(棉纱、白布、绸子等)要十分干净。动静环的密封端面要用白绸或柔软的纱布揩拭。
2、修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑,轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。
3、安装中,要在动环和静环(尤其是密封端面上),辅助密封圈、轴和端盖上抹透平油或10号机油,减小摩擦力,以免损坏静环的密封端面几辅助密封圈。
4、装配辅助密封圈

(1)橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤,以免胀大变形,过早老化。

(2)O型密封圈装于动环组件或静环组件上后,要顺理,不让其扭曲,使毛边处于自由状态时的横断面上。对毛边稍为粗大的O型密封圈,如果毛边位置为45°的,尚可以使用。但毛边位置应注意,推进组件时,O型密封圈的一侧与被密封件(压盖或密封腔)相对滑动,边侧的毛边应在滑动方向的后方,否则,毛边翻起而处于密封位置上,影响密封效果。

(3)推进组件时,要防止O型密封圈损伤。主要损伤形式有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲。
5、按技术要求调整机封压缩量,其值参考产品说明书。否则,压缩量过大,增加了端面比压,加速端面磨损;过小则动、静环端面比压不足,密封失效。
6、应使用压力机或钻床把静环组件装入压盖(或密封腔)。任何情况下都不得将机械密封零件或部件施加冲击力。被压面应垫上干净的纸或布,以免损伤密封端。

7、组装成动环或静环组件后,用手按动补偿环,检查是否装到位,是否灵活;弹性开口环(有些结构的机械密封中,弹性开口环对补偿环作轴向定位)是否定位可靠。
8、检查密封端与轴(或轴套)中心线的垂直度是否符合要求。
9、静环组件的防转销引线要准确,推进静环组件时,组件的销槽要对准销子,推进到位后,要测量组件端面至密封腔某端的距离,判断是否安装到位。
10、拧螺栓压紧端盖时,要用力均匀、对称、小心,分几次紧完,不可一次紧定,以免偏斜甚至压碎静环。
11、动环安装后,必须保证它在轴上轴向移动灵活(用动环压弹簧,然后能自由地弹回来)。

三十一、机械密封常用的材料

  机械密封的密封性能和使用寿命,与各零件的材料有关,尤其是端面密封(摩擦副)的材料,辅助密封的材料和弹簧的材料。

1、端面密封摩擦副的材料

  摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。常用材料的性质如下:

(1)石墨

  石墨的优点是耐腐蚀性和自润滑性好,摩擦系数小,耐热冲击性好并容易加工,缺点是机械强度低,有孔隙。石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的方法改善。浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。浸树脂石墨耐腐蚀性好,但不耐高温(耐温约170~200℃);浸渍金属石墨高温性好(浸青铜、铝、铅等耐高温可达400~500℃),但耐腐蚀性差。石墨是使用最广泛的非金属材料,用作中低转速机械密封的动环和高速机械密封的静环。好的石墨,肉眼看来致密,手指摸上去不大脱粉,不大染黑手指。

(2)陶瓷

  陶瓷的优点是耐腐蚀性好,硬度很高,耐磨性好,缺点是脆性大以及硬度过高而难以加工。应用较多是氧化铝陶瓷,还有金属陶瓷。陶瓷多用于腐蚀性介质、中低速的场合。

(3)堆焊硬质合金

  在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金,优点是硬度高,耐磨性好,耐温性好(500℃以下),耐腐蚀或汽蚀性好,缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。

(4)碳化钨合金

  由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高的金属碳化物,是用加粘结剂粉末冶金的办法,压制烧结成型。优点是硬度、强度都很高,耐磨、耐高温、耐腐蚀,线膨胀系数低,缺点是性脆,加工困难。碳化钨是应用最广泛的端面密封副材料,多用作中低转速机械密封的静环,高速机械密封的动环。

2、辅助密封圈的材料

  对辅助密封材料的要求是弹性好,摩擦系数小,耐磨、耐热和低温性好,抗介质腐蚀、溶解和老化等,此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯,此外还有软聚氯乙烯。

(1)橡胶

  橡胶有较好的弹性、缓冲性、吸振性、耐热性、耐腐蚀性。橡胶密封圈的密封效果好,应用最广泛。常用的橡胶有硅橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶等。

(2)聚四氟乙烯

  聚四氟乙烯的优点是化学稳定性、耐油、耐溶解、耐湿性优异,摩擦系数低,适用于各种腐蚀介质,缺点是弹性比橡胶差,易产生永久变形。

3、弹性元件材料

(1)弹簧材料

  对弹簧材料的要求是:弹性好、耐介质腐蚀。常用弹簧材料有不锈弹簧钢(1Cr18Ni9Ti等)、铬钢(3Cr13、4Cr13等)、碳素弹簧钢(60Si2Mn等)和磷青铜。

(2)波纹管材料

  对波纹管材料的要求是:良好的焊接性能;较大的弹性;一定的耐腐蚀性。常用的波纹管材料有铁基、铜基和镍基合金以及钛材等。一般以铁基中的镍铬奥氏体带材为主,尤以1Cr18Ni125MnMo2Ti用得最多。高镍弹性合金被认为是制作波纹管较理想的材料,含铝的材料用一般焊接技术时会遇到困难。目前国外用得最多的波纹管材料有AM350(近似Cr16Ni45MnMo3N)属于固溶体、低强度、低硬度、高延伸率。

三十二、机械密封为什么要冲洗?冲洗的方法有几种?

  密封腔中密封介质含有颗粒、杂质,必须进行冲洗,否则会因结晶的析出,颗粒、杂质的沉淀,使机械密封动、静环失去浮动性,弹簧失灵。更严重的是颗粒、杂质进入摩擦副会加剧摩擦的磨损,导致机械密封的迅速破坏。

冲洗的方法最常见的有以下三种:

1、自身冲洗

  它指的是介质由泵的出口或高压端引入,冲洗摩擦副后直接进入泵腔。自身冲洗的方法最为简单,但只能用在介质比较清净的情况下。

2、外部冲洗

  与自身冲洗不同的是另设一套冲洗液系统,但更多的是工艺系统中选择一种压力高于密封介质,温度低于密封介质,且比较清净的液体作冲洗液,对密封腔进行冲洗,要求所选冲洗液进入介质中后不影响产品质量和质量。

  外部冲洗是冲洗中使用最多的一种方法,常用在含有颗粒及较多杂质的介质密封处,另设冲洗液系统,设备复杂,增加成本,仅用在介质密封要求极严格处,从工艺系统中选择恰当冲洗液,是外加冲洗最简便可靠的方法,但就是要密封介质所在工艺系统中有可选择的冲洗液才行。采用外部冲洗,只要冲洗液选择得当,结构设计合理,可大大提高机械密封寿命。

3、反向冲洗

  反向冲洗就是将密封腔中介质引出到泵进口端,密封腔中介质不断更新,防止介质中颗粒、杂质沉淀,使摩擦副过早破坏。

三十三、机械密封的结构特点

  为了适应不同工作条件的需要,机械密封有多种不同的型式。
1、按密封端面的对数,分为单端面、双端面等机械密封。

  单端面——在密封装置中只有一对密封端面。它结构简单,是常用的机械密封型式。

  双端面——在密封装置中具有两对密封端面。它结构复杂,适用于强腐蚀、易燃易爆、有毒有害介质以及真空的场合。
2、按密封流体作用在密封端面上的压力是卸荷或不卸荷,可分为平衡式和非平衡式机械密封。
  平衡式——密封流体作用在密封端面上压力部分卸荷或全部卸荷。
  非平衡式——密封流体作用在密封端面上的压力不卸荷。
  平衡式适用于中、高压条件的机械密封;非平衡式适用于低压条件的机械密封。
3、按弹簧是否置于密封流体之内,分为弹簧内置式和弹簧外置式机械密封。
  弹簧内置式——弹簧置于密封流体之内。
  弹簧外置式——弹簧置于密封流体之外。
  弹簧内置式的密封端面受力状态好,泄漏量小,冷却与润滑好。所以,除了带腐蚀性的介质外,应尽可能采用内置式结构。
4、按补偿结构中的弹簧个数,分为单弹簧式和多弹簧式的机械密封。
  单弹簧式——在补偿机构中只有一个弹簧。它用于负荷较轻、轴径较小的场合。
  多弹簧式——在补偿机构中有多个弹簧。用于较大轴径。密封端面上弹簧力分布较均匀,但弹簧丝直径小,腐蚀对弹簧影响较大。
5、按补偿机构是否随轴旋转,分为旋转式和静止式机械密封。
  旋转式——补偿环随轴旋转。
  静止式——补偿环不随轴旋转。
  一般的机械密封常采用旋转式,因为补偿机构及轴的结构简单,径向尺寸较小。但在高速条件下,补偿环及其它转动零件产生的离心力影响较大,动平衡要求高,采用静止式较为合适。
  从结构特点看,机械密封型式多种多样,但按组成讲,它主要有以下4个基本单元组成。

(1)密封单元

  即由动环和静环组成的密封端面,这是机械密封的核心。

(2)缓冲补偿单元

  以弹簧为主要元件而组成的缓冲补偿机构,它是维持机械密封正常工作的重要条件。

(3)传动单元

  由轴套、键或固定销钉组成的传动机构,它是实现动环随轴一起旋转的可靠保证,也是实现动密封的前提条件。

(4)辅助密封单元

  由动环密封圈和静环密封圈等元件组成,它是解决密封端面之外的、有泄漏可能的部位之辅助性密封机构,是机械密封不可缺少的组成要素。

  机械密封是流体密封技术中很有发展前途的一种密封形式,目前已达到工作压力为40MPa、端面平均滑动速度为150m/s、pv值达200MPa•m/s的水平。可满足大多数生产工艺条件的要求。

三十四、浅谈固液两相流泵机械密封的正确选型与使用

  由于固液两相流中磨蚀性颗粒介质的存在,采用一般的机械密封常会构成如下5种危害:

① 密封端面的加剧磨损。密封面之间因颗粒泄漏进入端面,起着磨料作用,加速了密封面的磨损。

② 介质侧颗粒堵塞。由于颗粒的堆积,架桥,阻碍了弹簧、销和辅助密封封圈的运动,从而导致补偿环的追随性和浮动性下降。

③ 大气侧颗粒堵塞。由于常规设计的机械密封,密封面内径和轴(或轴套)之间的间隙较小,泄漏的固体颗粒不能及时排出,易堆积、阻塞,阻碍了辅助密封圈的运动,从而导致密封失败。

④ 磨蚀。指密封元件表面由于受到磨蚀性颗粒的作用而产生的局部咬蚀、撕裂。它通常发生在使用较软的钢材或石墨材料时,由于冲洗水或封液的冲击而造成的。在有颗粒介质的情况下,发生得更加严重;

⑤ 传动元件的磨损。由于传动销这些元件处于颗粒介质中,运动时由于颗粒的研磨作用加剧了元件本身的磨损。

  在选型时,应使机械密封产品尽量避免颗粒的作用,不致产生这5种失效,机械密封解决颗粒介质作用的问题有两大途径:一是对机械密封设置一些附加的内部结构或采取辅助措施(如螺旋密封、唇封、封液、冲洗水、水箱或油箱建立液障防止颗粒堆积等),或者外部装置(如旋流固液分离器、磁滤器等),尽量避免上述5种失效出现,维护机械密封良好的工作状态。这种途径对于比较重要的场合,重要的设备可以使用。但对于由于空间受到限制,或者由于辅助设施耗费太高,以及由于有些场合,物料不允许有封液或冲洗水进入产品的情况,就应采取选择设计出一种新型的机械密封结构,能直接用在颗粒介质中,满足生产流程对密封的要求。

  为了使机械密封达到密封可靠、寿命长、结构简单、装拆方便、易调节、成本低的目的,具体办法如下:

  采用弹簧和辅助密封圈相结合使用。主要优点是:具有较高的弹性,且弹簧不与介质接触,避免了易受颗粒堵塞的问题。

  为了保证摩擦副在颗粒介质中具有耐磨损和耐磨蚀的目的,摩擦副材料的硬度必须高于磨粒的硬度。通常可选用硬对硬组对,材质可为碳化钨或碳化硅。与碳化钨相比,碳化硅具有更高的硬度,更好的导热率,化学稳定性较好,还有自润滑性,但成本较高。

  根据A.I.GoLubiev(前苏联)等人对在磨蚀性颗粒介质中高硬度摩擦副磨损机理的研究所得出的结论,摩擦副宽度应比一般机械密封的宽,以获得较高的使用寿命。动、静环的宽度相等,有利于防止颗粒对密封端面的磨损,同时,有足够的面积,以避免大的失配。因此,能够适应比一般机械密封端面大得多的径向和轴向跳动。

  混流泵用机械密封应设计为内流式,颗粒介质在密封环外侧,离心力和惯性力的作用使颗粒、杂质向外运动,抛离密封面。

  与一般机械密封不同,轴套与密封环之间的间隙应较大,当有物料泄漏时,能及时排出,避免颗粒的堆积和阻塞。密封腔的设计必须有适当的空间,使密封腔的物料能流动,不堆积沉淀,并易冷却和润滑密封。为了减少泵内介质压力对密封端面比压的影响,采用平衡型机械密封结构。

  端面比压是影响密封性能和使用寿命的最重要因素之一。为了防止颗粒介质进入密封端面,泄漏量增大,端面磨损加剧,导致密封的失效,应使端面比压比一般的要大些。但端面比压过大,将造成摩擦面发热和磨损加剧,功率消耗增加。设计时,端面比压为0.3MPa左右。

  采用单端面机械密封时,为了避免颗粒杂质的危害,需根据不同情况分别采取冲洗、过滤、分离、隔离、保温和加热等措施。冲洗液的可靠性和质量是密封成败的关键。若从外部注入清洁冲洗液,密封的工作环境可得到改善,但必须损耗冲洗液,而且,其先决条件是所输送的液体允许被冲洗液微量稀释。

三十六、浅议泵用机械密封泄漏点分析及维修方案 

  泵用机械密封种类繁多,型号各异,但泄漏点主要有五处:

(l)轴套与轴间的密封;

(2)动环与轴套间的密封;

(3)动、静环间密封;

(4)对静环与静环座间的密封;

(5)密封端盖与泵体间的密封。

  一般来说,轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决,但需细致观察,特别是当工作介质为液化气体或高压、有毒有害气体时,相对困难些。其余的泄漏直观上很难辩别和判断,须在长期管理、维修实践的基础上,对泄漏症状进行观察、分析、研判,才能得出正确结论。

  泄漏原因分析及判断

1、安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后,一般要进行静试,观察泄漏量。如泄漏量较小,多为动环或静环密封圈存在问题;泄漏量较大时,则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上,再手动盘车观察,若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题;如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题;如泄漏介质沿轴向喷射,则动环密封圈存在问题居多,泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出,则多为静环密封圈失效。此外,泄漏通道也可同时存在,但一般有主次区别,只要观察细致,熟悉结构,一定能正确判断。

2、试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后,运转时高速旋转产生的离心力,会抑制介质的泄漏。因此,试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后,基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有:

(l)操作中,因抽空、气蚀、憋压等异常现象,引起较大的轴向力,使动、静环接触面分离;

(2)对安装机械密封时压缩量过大,导致摩擦副端面严重磨损、擦伤;

(3)动环密封圈过紧,弹簧无法调整动环的轴向浮动量;

(4)静环密封圈过松,当动环轴向浮动时,静环脱离静环座;

(5)工作介质中有颗粒状物质,运转中进人摩擦副,探伤动、静环密封端面;

(6)设计选型有误,密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现,有时可以通过适当调整静环座等予以消除,但多数需要重新拆装,更换密封。

3、正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命,而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。

(1)抽空、气蚀或较长时间憋压,导致密封破坏;

(2)对泵实际输出量偏小,大量介质泵内循环,热量积聚,引起介质气化,导致密封失效;

(3)回流量偏大,导致吸人管侧容器(塔、釜、罐、池)底部沉渣泛起,损坏密封;

(4)对较长时间停运,重新起动时没有手动盘车,摩擦副因粘连而扯坏密封面;

(5)介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多;

(6)环境温度急剧变化;

(7)工况频繁变化或调整;

(8)突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏,如不能及时发现,往往会酿成较大事故或损失,须予以重视并采取有效措施。

三十七、泵用机械密封检修中的几个误区

1、弹簧压缩量越大密封效果越好

  其实不然,弹簧压缩量过大,可导致摩擦副急剧磨损,瞬间烧损;过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力,导致密封失效。

2、动环密封图越紧越好

  其实动环密封圈过紧有害无益。一是加剧密封圈与轴套间的磨损,过早泄漏;二是增大了动环轴向调整、移动的阻力,在工况变化频繁时无法适时进行调整;三是弹簧过度疲劳易损坏;四是使动环密封圈变形,影响密封效果。

3、静环密封圈越紧越好

  静环密封圈基本处于静止状态,相对较紧密封效果会好些,但过紧也是有害的。一是引起静环密封因过度变形,影响密封效果;二是静环材质以石墨居多,一般较脆,过度受力极易引起碎裂;三是安装、拆卸困难,极易损坏静环。

4、叶轮锁母越紧越好

  机械密封泄漏中,轴套与轴之间的泄漏(轴间泄漏)是比较常见的。一般认为,轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧,其实导致轴间泄漏的因素较多,如轴间垫失效,偏移,轴间内有杂质,轴与轴套配合处有较大的形位误差,接触面破坏,轴上各部件间有间隙,轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。锁母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效,相反适度锁紧锁母,使轴间垫始终保持一定的压缩弹性,在运转中锁母会自动适时锁紧,使轴间始终处于良好的密封状态。

5、新的比旧的好

  相对而言,使用新机械密封的效果好于旧的,但新机械密封的质量或材质选择不当时,配合尺寸误差较大会影响密封效果;在聚合性和渗透性介质中,静环如无过度磨损,还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态,使聚合物和杂质沉积为一体,起到了较好的密封作用。

6、拆修总比不拆好

  一旦出现机械密封泄漏便急于拆修,其实,有时密封并没有损坏,只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力,积累维修经验提高检修质量。

三十八、常用填料密封的材料及特性

1、合成纤维加聚四氟乙烯

  采用合成纤维(SYNTHEPAK),在制造时,加入聚四氟乙烯(PTFE)于股线中,然后编织制成,这种制造程序,减少了中心干燥的坏处,适用于旋转、往复式的机械上,以及抗中强度的酸与碱、石油、合成油、溶剂与蒸汽等介质。最高耐压3.5MPa,最高耐温290℃,耐低温—110℃。

2、合成纤维

  在盘根的角部结合了合成纤维(SYNTHEPAK),制成了耐用而无污染、抗磨损的盘根。更适合于旋转与往复式的运动。适用于酸、碱、气体、石油、合成油、蒸汽、盐水与泥浆的介质。最高耐温290℃,耐低温—110℃,最高耐压3.5~17.5MPa,转速2250r/min。

3、纤维加黑铅

  采用人造纤维普通辫编法而成,含有矿物性润滑剂并进行黑铅处理,质地非常柔软,易于安装,对于旧的及公差较大的机械设备,或稍有磨损的轴,其密封效果最佳。适用于高转速、低压至中压的旋转式泵、混合机等。最高耐温1770℃,最高耐压0.1 MPa,转速1500 r/min。

4、聚四氟乙烯

  又称四氟化乙烯(PTFE)盘根,其特性为摩擦系数低,无污染,百分之百抗腐蚀性,故使用范围非常广泛,style5889以内外交错格子编织方式制成,加有特殊润滑剂,质地柔软,耐用寿命长,适合高转速场合使用。适合于制药、食品、炼油、化学及化妆品等工业。最高耐压10 MPa,最高耐温104℃,转速1500 r/min。

5、麻浸四氟

  特选长麻纤维,先编成股线,然后含浸聚四氟乙烯,再以普通编织法制成,加有特殊润滑剂,特性坚韧耐用。长久浸于海水中,亦不易腐烂。适用于船舶、纸浆、制糖、电力工业等。最高耐压5 MPa,最高耐温104℃,转速1200 r/min。

6、石棉浸四氟

  采用石棉纤维,先编成股线,然后浸入聚四氟乙烯,再以内外交错格子编织方式制成,加有白色润滑剂以利安装,表面上涂上一层聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯含量最高达40%以上,适用于制糖、造纸、炼油、化学、纺织、食品等工业,适用于泵、搅拌机及阀杆上。最高耐压1 MPa,最高耐温260℃。

7、石棉石墨

  盘根的内芯以石棉纤维、石墨片、防锈锌粉及小量粘剂混合而成,外套90%纯白石棉加合金钢丝包衬,表面有石墨粉并经防锈剂处理,专供所有阀杆使用。最高耐压28 MPa,最高耐温620℃。

8、石棉加黑铅

  采用石棉加上黑铅粉及润滑剂,质地柔软,易于安装调整。此盘根价格适中,用途广泛而实用。适用于蒸汽、水、溶剂、油、瓦斯、酸碱等。最高耐温300℃。

9、棉加天然胶

  采用棉纤维与饱和的天然胶而结合成坚固及多层次结构的盘根,用于热水与冷水、重负荷油压上,经常用于造纸、铸造、泵等。最高耐温120℃,最高耐压3.5MPa。