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冰機機械密封失效原因分析和處理

作者:王信旗  
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??? 2 機械密封第一次泄漏原因分析和處理

??? 1994年10月份年度大修時,采用進口備件,更換了動、靜環和O形環,但剛開車兩天就發現主油箱中進氨,油氨味極大。為查找泄漏源,我們首先分析了主油箱中油被氨污染的可能原因:一是污油脫氣槽工作情況不好,未能把流到A腔油中混入的氨氣脫凈,帶入主油箱里;二是機械密封泄漏,氨氣漏入軸承箱里,隨潤滑油進入主油箱中。
??? 在現場我們檢查了油氣分離器、污油脫氣槽等工作情況都正常,說明主油箱油中氨來自機械密封。于是仔細檢查軸端密封系統,發現壓縮機兩端密封沖洗油回油溫度有明顯差異,經實測壓縮機自由端回油溫度遠低于正常值和檢修后驅動端值,見表14“(供油溫度約50℃)。

  根據這一特點,我們判斷自由端主機械密封動環3已不隨軸套同步轉動,并且轉速大大低于軸轉速。由于動、靜環間相對旋轉速度降低,密封面所產生的摩擦熱也減少,相應在同樣流量下密封沖洗油回油溫度也降低。??? 主機械密封動環同軸套發生相對轉動,必然導致動環下面的O形環4磨損失效,使工藝氣體沿動環同軸套的徑向縫隙漏出,進入軸承箱,部分氨氣溶解于油中。由于這部分油直接流回主油箱,所以就污染了整箱潤滑油。經分析,造成主機械密封動環相對軸套轉動的因素有兩個,一是組裝時動環鎖緊套8未緊到位或預緊力太小,二是組裝時已將動環壓緊,但防松螺絲7未擰緊,在運行中鎖緊套8松動退出。
??? 1月14日因燃氣輪機故障,全廠聯鎖停車,趁此機會對氨壓縮機進行搶修。為慎重起見,同時整體更換了兩端機械密封。由于此時潤滑油破乳化時間已達77min,接近標準規定的80min的換油指標,于是一起更換了壓縮機用油。
??? 1月17日解體換下的機械密封,發現自由端主機械密封動環鎖緊套的四個防松螺絲7均未擰緊,鎖緊套8已松動退出。動環同定位套5軸向間隙約3mm,動環可以在軸套上自由靈活地轉動和軸向竄動,動環下面O形環4已被磨得同槽平,不起密封作用。動環定位套5兩端面、動環鎖緊套8內端面都過熱變色,且有相互摩擦、擠壓造成的毛刺和刃口。
??? 解體驅動端機械密封時,拆開外殼后,取出機械密封軸套組件。經檢查主機械密封動環3固定很好,因此未對軸套上零部件作進一步解體。

??? 3? 機械密封第二次泄漏原因分析和處理

??? 搶修后開車,開始機械密封運行情況良好,但一星期后,主油箱油中開始有氨味,分析油中氨含量和油破乳化時間也逐漸增加。仔細檢查污油分離與脫氣部分,工作均正常,說明機械密封又發生了泄漏。檢查密封油供油壓力、流量等都在正常范圍內。測量密封沖洗油回油溫度,驅動端77℃,自由端79℃,也在正常范圍內,并且兩端基本相等,因此可排除類似故障原因。
??? 我們認真研究了機械密封的結構,列出其可能引起泄漏的各種原因,并根據上次搶修及機組實際運行情況,逐項進行了分析排除。最后,將疑點集中在主機械密封動環下面O形環4上。經計算,正常轉油潤滑,但坯會產些丈壹熱量,搪動不噩,廢裙席。從正積運行對密封坤d6腫田油溫度近80℃看,動環實際溫度要遠高于100℃。經查,目前備件用于此處O形環材質同用于機械密封其他部位的O形環材質一樣,都是丁腈橡膠,而此類橡膠適用溫度范圍為130℃以下,因而滿足不了該處高溫的要求,工作時間稍長,就會老化失效。這也同剛開車階段不漏,而后來泄漏的實際情況相符。
??? 為驗證此判斷,我們又于1月30日解體了上次換下的、但未進一步解體的驅動端機械密封軸套組件,發現雙端面動環下面O形環變硬、變脆、失去彈性,已開始碳化。同時在庫房查找了用剩的機械密封隨機備件,發現還剩兩個用于主機械密封動環下面的O形環,同目前進口的O形環相比,外形尺寸雖差不多,但使用材料卻明顯不同。原隨機備件在選材上就考慮到了該處溫度較高的工作條件,選擇耐高溫材料,用氟橡膠O形環外包氟化乙丙烯制成。
??? 聯想到第一次機械密封泄漏,實際上即使雙端面動環鎖緊套不松動,也會發生泄漏,只不過鎖緊套松動退出,引起動環相對軸套發生轉動和軸向竄動,加速了其下部O形環4的失效過程。???
??? 2月25日,利用其他原因停車的機會,對氨壓縮機進行了第二次搶修,并將換下的機械密封當場進行解體。解體發現,兩端主機械密封動環下O形環4均同1月30日解體驅動端機械密封時一樣,已經失效,起不到應有的密封作用。檢查動靜環和其他輔助密封件,都無明顯缺陷。???
??? 主機械密封動環下O形環用特制O形環備件,重新組裝兩套機械密封,裝到壓縮機上,開車后運行狀況良好。
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