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如何为压力表的密封系统选择正确的密封件

作者:发表时间:2019-08-15


      密封件在压力表密封系统中起着至关重要的作用。它们用于压力表的“干”和“湿”两端,主要用于保留润滑剂、排除污染物、分离流体和限制压力。如果没有有效的密封,污染物(固体或液体)会发现开口渗入润滑剂和压力表承,这会导致潜在的严重后果,影响润滑剂的清洁度和完整性以及压力表承的使用寿命。并且,在密封失效导致润滑剂损失的情况下,干运行操作可以促使压力表过早且快速地劣化,进而导致压力表失效。符合操作条件密封件的正确规格最终有助于最大限度地延长压力表的使用寿命,并保持压力表的正常运行。


      压力表支持叶轮上的液压负载、叶轮和压力表的质量以及联压力表器和驱动系统产生的负载。它们还使压力表的压力表向和径向偏转保持在叶轮和压力表密封的可接受限度内。动态径向压力表密封件采用多种设计和材料,通常可保护重型工艺压力表、轻型和中型压力表的动力框架。压力表隔离器或迷宫式密封件通常位于压力表的湿端。许多压力表在推力线和线端逐渐移动到压力表隔离器。

压力表隔离器

      通常,动态径向密封在相对运动的表面之间形成屏障(一个通常是静止的而另一个是旋转的)。这些密封件通常不是由丁腈橡胶制成,可以采用平面、波浪或螺旋设计。在许多情况下,卡紧弹簧将主密封保持在适当位置并且还促进油保持。标准密封件通常包含一个简单的L形外壳,密封材料与之相连。其他也可能包括内壳,以帮助保护压力表在安装过程中免受损坏或变形。压力表隔离器或迷宫式密封件提供高效的排除能力。这些密封件不依赖于接触径向元件,而是依赖于迷宫式内部结构,以在污染物侵入之前收集和排出污染物。设计通常集成压入壳体中的定子和固定到压力表并与压力表一起转动的转子。这两个组件锁定在一起,以便于组装和防止在处理过程中损坏。标准型通常采用聚四氟乙烯(PTFE)作为结构体材料和含氟弹性体O形圈,以提高耐化学性和耐温性。

作出选择

      用于压力表密封说明书以识别用于所述应用程序的正确一般设计开始,然后是硬件的适当尺寸(永不混合英制、公制尺寸和公差)。然后,为了优化密封性能,评估所有相关的操作条件以缩小现场。

需要考虑的重要操作参数包括:

      表面速度。径向压力表密封件设计用于在指定的表面速度范围内执行。通常,表面速度能力与诸如密封扭矩、功率消耗、唇下温度和动态跳动的影响之类的参数成反比。所有这些与速度相关的影响都会影响压力表密封寿命。

损坏的密封

      大多数标准小口径(压力表径小于8英寸)径向密封件的额定压力高达3,600英尺/分钟,而大口径密封件的额定值大约为5,000英尺/分钟。PTFE压力表隔离器通常可以以高达5,000英尺/分钟的速度工作,而金属版本可以处理10,000英尺/分钟。要求更高速度的压力表应用需要专门的设计考虑。有助于减轻压力表速较高的负面影响的选项包括减少密封上的径向载荷,切换到可以处理更高温度的密封材料,改变润滑剂类型或粘度,优化压力表密封表面或使用非接触式迷宫密封设计。标准径向密封件仅设计为约7 psi。系统状况或诸如堵塞的通风口之类的故障会机械地加载和扭曲压力表密封件的唇部轮廓,从而导致快速磨损和失效。

      压力。用于补偿压力影响的解决方案包括对密封腔加压以允许密封件用作主压力保持压力表密封件,并重新设计唇缘轮廓以抵抗在压力负载和中等表面速度下的变形。在遇到较高压力表速的情况下,密封件上允许的压差变小。当压力施加到密封件上时,更多的唇部表面被迫抵靠压力表,这产生更大的摩擦(增加的压力表速度)。摩擦力过大会导致磨损加快,密封件和压力表的使用寿命缩短,因此,压力和表面速度必须相互平衡,以实现最大的密封性能。

      温度。在超出推荐温度范围的情况下操作密封材料会导致热应力,从而使化合物变硬。硬化经常表现为压力表密封件上的一系列径向裂缝。(历史上,丁腈橡胶密封件的这种热老化代表了比磨损更常见的失效原因。)将密封材料从橡胶改为PTFE或含氟聚合物可以提高密封的热限制。

      表面处理。压力表表面粗糙度和方向性仅次于热损伤作为泄漏的罪魁祸首。在显微镜下,压力表的表面可以映射为一系列峰和谷。表面太光滑可能不支持油膜,这可能导致高于所需的唇下温度。如果表面太粗糙,峰可能会穿过润滑膜并磨损唇缘。最佳实践是参考制造商开发的粗糙度和纹理规格,并根据行业标准。此外,请考虑使用电子追踪仪器准确评估表面光洁度。压力表也可以具有来自初始车削或磨削方法的定向引线(螺旋或螺旋图案)。虽然向内引导可能在某些方面证明是有益的,但是向外的模式可以导致唇下的油比其输送动作可以处理的更多。记住潜在的后果并相应地检查压力表。

      媒体。丁腈橡胶与各种矿物油作为润滑剂表现良好。然而,诸如丙酮的极性溶剂可导致灾难性膨胀(观察到软化)和密封的物理破坏。类似地,诸如乙烯丙烯的化合物将在与芳烃和矿物油接触时迅速膨胀。一些基于合成材料的润滑剂在抵抗氧化的同时可以攻击橡胶化合物,压力表密封件和润滑剂的适当结合有助于避免密封件退化并有助于提高性能。

故障排除密封失效

      尽管多年来压力表密封系统设计、材料和性能取得了所有进步,但密封件并未免于潜在的故障,很多时候出于密封件本身以外的原因。选择不合适的更换、不正确的安装或切换或混合润滑剂会导致长时间的问题。当良好的密封件变坏时,最好的故障排除方法是提出正确的问题,然后按照逻辑顺序分析故障并采取补救措施。

有助于查明失败原因的问题包括:

      压力表密封件在过去的表现如何,是否适合应用?如果有特定密封失效的历史,罪魁祸首可能不是密封本身,除非密封不是正确的设计或材料不适合应用。在出现故障的最初迹象时,例如外来物质的侵入,检查压力表密封件的部件号并检查推荐的应用,以排除密封件本身的可疑情况。然后,通过消除过程,关注可能影响压力表密封性能和使用寿命的许多影响。务必检查操作条件是否符合压力表密封规定的最佳范围。使密封件超出该范围的操作条件肯定会导致其失效。例如,当操作温度或压力超过唇缘材料的最大值时,压力表密封件可能表现出热裂纹,这通过硬化的密封唇或密封唇表面中可见的细裂纹来表示。压力表密封唇处的表面速度过快或润滑不足最终会导致热裂和损坏。

      压力表到孔的不对中或动态跳动会导致早期唇漏,密封件一侧的过度和不均匀的唇部磨损或过度但均匀的唇部磨损。(压力表到孔的不对中是由于加工不准确,弯曲、平衡不足或压力表磨损造成的,动态跳动是一种类似的情况,即压力表不会围绕其真正的中心旋转。)密封件的唇部区域与最大磨损将指示未对准的方向。

      润滑剂损坏或润滑剂不当也会导致问题。有时热量可能高到足以分解润滑剂但不足以硬化密封的唇部。在这种情况下,污泥或类似清漆的沉积物会积聚在密封唇上并且会发生损坏。使用适当的润滑剂并定期更换润滑剂是帮助避免润滑油相关密封失效的最佳实践。

      安装不当的密封件可能会很快失效。安装过程中锤击造成的损坏症状包括密封背面可见的凹痕、扭曲的密封元件或弹出的卡紧弹簧。所有这些都是引起关注的原因,需要更换密封件。从可能的介质侵入到密封腔内的过度压力的其他因素可能损害密封性能。此外,还需要审查维护和操作实践,以确定它们是否会对压力表密封系统产生不利影响。

      这里的中心信息是确认密封已正确安装,在规定的操作条件范围内运行并从适当的润滑剂中获益。泄漏的来源是什么?作为参考点有助于确定泄漏是否在密封的内径或外径中。如果找不到泄漏点,可在池中加入紫外线染料或在该区域喷上白色粉末。操作15分钟后,使用紫外线显示泄漏源。此外,记录泄漏首次发生的时间可能与维护或操作程序的变化有关。在分析故障时,最初的最佳实践是什么?压力表密封失败时,请遵循以下五个基本步骤:

1.拆卸前检查密封。检查压力表区域的状况,记录已发生的泄漏量并确定泄漏源。

2.擦拭区域清洁并检查:

      钻孔倒角上的刻痕;

      密封在孔中;

      适当的密封安装;

      压力表与孔之间的不对中;

      密封孔内的松动;

      密封壳体变形;

      在密封上涂漆。

3.旋转压力表以确定是否存在过度的端部间隙或跳动,这可能表示未对准问题。

4.拆下密封后,检查:

      粗糙表面;

      压力表清洁度(清洁且无碳);

      压力表上的润滑油;

      压力表损坏;

      钻孔中的缺陷或空隙;

      压力表腐蚀;

      压力表变色。

5.确定密封方式和材料,并检查:

      主唇磨损;

      原发性唇部疾病;

      压力表密封件外径磨损或损坏;

      弹簧损坏。

您的观察将有助于查明失败的根本原因和适当的补救措施,以防止重复。

成功实现密封

      优化密封系统是一种平衡行为。仔细确定应用的要求,评估所有条件并采用整体方法来实现压力表系统范围内的密封规范,这将极大地促进压力表密封的执行方式和持续时间。与经验丰富的压力表、密封件和润滑剂制造商合作,有助于最大限度地发挥压力表的功能。

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