浮環密封失效原因及預防措施

   時間:2014-03-11 13:10:48
浮環密封失效原因及預防措施簡介
     Failure Reason And Precautionary measure of Float……
浮環密封失效原因及預防措施正文
  
Failure Reason And Precautionary measure of Floating Ring Seal
Abstract:Structure And principle,failure reason and harm of compressor floating ring seal,and measures which prevented the seal from failing are introduced.
Key words:Turbocompressor Seal Failure Analysis
我廠催化裂化裝置壓縮機組(其中汽輪機NK25/28/12.5系杭州汽輪機廠製造,離心壓縮機MCL405+MCL355系瀋陽鼓風機廠製造)自1999年4月中旬檢修以來,密封油跑、串油現象嚴重;潤滑油、密封油受到污染;汽輪機調速系統失靈,壓縮機負荷增加,汽輪機轉速被迫提高。1999年7月20日被迫停機搶修,解體后發現部分浮環間隙增大,高壓缸MCL355入口端浮環密封彈簧損壞。
一、浮環密封的結構
浮環密封又稱浮環油膜密封,其結構如圖1。浮環密封由兩個浮環組成,工作時環能浮動,但受銷釘限制不能轉動。密封氣自流道Ⅰ進入,密封油自油路Ⅲ進入,通過浮環和軸之間的間隙,沿軸向左右兩端流動。圖中左側是高壓端,右側是低壓端。流經高壓端的封油經過高壓環2,由通道Ⅱ排至油氣分離器。封油壓力比密封氣壓力高0.05MPa左右,壓差很小,向高壓端的泄漏量較小。該路回油和密封氣以及機內泄漏氣體混合排出,稱為內環回油,必須經過油氣分離器處理后才能繼續使用。而封油與低壓側潤滑油的壓差是0.2~0.4MPa,所以大部分封油都通過低壓環6,由迴路Ⅳ回封油箱。該回油沒有與壓縮氣體接觸,因此是乾淨的,可以直接回油箱。為了使浮環與固定環貼緊,用彈簧將浮環壓向固定環。
浮環密封簡圖
二、浮環密封的原理
浮環與軸套之間充滿了封油,當軸轉動時,類似於滑動軸承工作原理,在偏心圓柱間隙內將形成油膜,產生流體動壓力,將浮環托起,浮環只能浮動而不能轉動。油膜的節流降壓作用,阻止了高壓側氣體向低壓側泄漏。由軸承油膜原理可知,如浮環與軸完全同心,則不會產生油膜浮力;如果浮環與軸偏心,則軸轉動時將產生油膜浮力。該浮力使浮環浮起而使偏心減小。當偏心小到一定程度,這時的浮力正好與浮環重量相等,便達到了動態平衡。由於浮環很輕,則動態平衡時的偏心很小,即浮環和軸自動保持基本同心,又形成了二者之間的液體摩擦狀態,避免了軸和浮環的磨損。因為浮環與軸有自動同心作用,故間隙可以很小,大大減少了泄油量。
三、浮環密封失效原因
1.從浮環密封的結構和原理可知,密封效果與浮環間隙有直接關係,從降低封油漏損,提高密封效能看,浮環間隙應盡量減小,但間隙太小又會導致浮環工作條件的惡化,乃至浮環抱軸故障的發生;浮環間隙過大,卸油量增加,導致封油、滑油互串,或者封油跑損。所以,浮環間隙一般在下列範圍選取:
內浮環半徑間隙S=(0.0005~0.001)D
外浮環半徑間隙S=(0.001~0.002)D
式中 D——浮環公稱直徑,mm
機組拆機時,各部位間隙如表1。
2.滑油進機壓力高,或者滑油油溫高,油的粘度下降而流動性得到改善,導致滑油串至封油,密封失效。
3.密封氣壓力波動大或者密封氣帶液,使封油串入機體,造成封油跑損;或者密封氣串入封油之中,造成封油和滑油的污染。
表1 壓縮機各部位浮環間隙
mm位置低壓缸高壓缸入口端出口端入口端出口端高壓環
間隙低壓環
間隙高壓環
間隙低壓環
間隙高壓環
間隙低壓環
間隙高壓環
間隙低壓環
間隙設計值
4月檢修數據
7月拆機數據0.06~0.09
0.08
0.10.19~0.22
0.21
0.210.06~0.09
0.09
0.130.19~0.22
0.2
0.210.06~0.09
0.1
0.150.19~0.22
0.21
0.240.06~0.09
0.09
0.090.19~0.22
0.19
0.19
4.封油油質差,粘度下降,流動性較好,油膜形成不好,各部位卸油量增加。
5.封油泵故障,封油壓力低,封油流量小,油膜形成不好,封油、滑油受到污染,甚至封油中斷,導致燒環。
6.由於機組檢修時裝配質量問題,或者零配件損壞,造成浮環卡死,浮環間隙不能形成環形密封油膜,密封氣夾帶封油,從油膜缺口處串入滑油,造成封油、滑油污染,密封失效。催化車間拆機時發現,高壓缸入口端浮環密封彈簧損壞,殘留部分碎屑,導致浮環無法限位,無法形成油膜;或者浮環卡死,油膜同樣遭到破壞,封、滑油互串,受到污染。
7.壓縮機流量波動頻繁,汽輪機轉速波動大,也會影響浮環密封油膜的形成,造成密封失效。
四、浮環密封失效的危害及預防措施
1.封油跑損嚴重,催化車間壓縮機平均每天跑油270kg,46#防鏽汽輪機油(4440元/噸),價值1199元。
2.滑油、封油受污染嚴重。滑油、封油受

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