R400捏合机旋转接头泄漏原因分析及对策

作者简介：王昆，女，1973-01，籍贯：内蒙古，毕业于内蒙古教育学院机电一体化专业，专科，研究方向：化工机械设备

摘 要：R400捏合机是聚甲醛装置的关键设备，文章通过对旋转接头的原理和结构的研究，对旋转接头安装使用后就开始产生泄漏的原因和处置对策进行了分析，并按照分析出泄漏的原因，采用了角接触球轴承替代原使用的深沟球轴承，以及对静环的密封结构进行改造，采用新材料改变原密封圈的材质，最终改造试验成功，保证了设备的正常运行，减少了旋转接头因泄漏而造成的设备非计划停车，提高了使用可靠性，确保了聚甲醛厂的安、稳、长、满、优的运行。

关键词：旋转接头动环 泄漏 原因分析 对策

中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

神华宁煤集团煤化工分公司聚甲醛厂聚合装置的两台聚甲醛捏合机是由日本进口的专有设备。此设备的旋转接头是连接零件，是靠其中的机械密封达到阻漏效果，是由水通过它进行循环的冷却正在转动的轴。机械密封动环是固定动环组件上，动环组件上有两盘深沟球轴承，轴承通过卡环定位，静环为单一组件是靠密封腔内的弹簧上的垫片与一O型环靠静环尾部的锥形面胀开O型环与动环组件达到阻漏效果的（结构见图1）。它的工作压力为0.3-0.5MPa，工作温度为10-150℃，此零部件的运行状况直接影响R400捏合机的正常运行，对整个聚甲醛厂的生产有着重大的影响。

Inlet：入口；Outlet：出口；Casing：外壳；Seal ring：密封环；Bearing：轴承；Snap rings：卡环

图1

1 设备运行中存在的问题

2012年6月20日此设备在运行过程中旋转接头发生泄漏，聚甲醛厂停车随即进行了处理，可当时将旋转街头解体后发现静环已损坏（材质为石墨），动环端面（材质为陶瓷）已有不均匀的损坏，随即由聚甲醛厂外委进行了加工（将动环材质陶瓷改为硬质合金）。回装后还是有泄漏，考虑到生产方面的因素，再未对其进行处理。至今为止以对此部件进行了四次检修，但漏点还是没有消除。此旋转接头的泄漏严重影响R400捏合机的正常运行。

2 现场观察

2012年11月4日旋转接头泄漏增大不得不对其停车进行处理，新安装的动静环组件，动环为硬质合金，静环为不锈钢。经过现场观察发现此旋转接头与其它几个旋转接头有一点不大一样，其它选装接头旋转过程中不同心度很小，可此旋转接头不同心度很大，且旋转接头每转一圈泄漏一滴，由此可以判断是由动静环端面加工精度不高、轴承损坏、旋转接头腔体变形或旋转接头挠性金属管尺寸不符合要求发生以上现象。

3 泄漏原因分析

3.1轴承磨损严重，由于此旋转接头型号为RXH，是靠定期的加注润滑脂来对轴承进行润滑，轴承为两盘深沟球轴承，型号：6012ZC3。拆卸过程中确实发现轴承已损坏，轴承有干磨的痕迹，应为轴承一旦损坏就可能会引起动静密封环的不平行和密封啮合面的打开，进而导致泄漏或密封端面损坏，所以加强设备润滑管理工作势在必行。但对新轴承更换后还是泄漏，轴承损坏引起泄漏这一条可以排除。

3.2材料的影响，由于原始旋转接头动环的材料为陶瓷，当时为了生产不得不将其改为硬质合金，静环材质未变。对比两种材料发现，陶瓷与硬质合金的优点均为是耐腐蚀性好，硬度很高，耐磨性好，而硬质合金的最大的缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。固在零部件的原始部件与现有部件对比来看，也是影响静环组件损坏的原因之一，经过咨询发现将陶瓷改为硬质合金在此设备的工作条件下可以使用，故也可将此原因排除。

3.3原始安装管线应力的影响，在旋转接头的进口和出口均使用挠性金属管作为连接管线，在观察其他三个旋转接头时时，接头的不同心度明显小于此旋转接头或肉眼基本看不出有不同心，但通过细致观察发现，此旋转接头出口所连接的金属软管给了旋转接头一个外力，一直在拉着旋转接头不同心旋转，但通过查阅资料发现，应该注意不能安装扭曲的挠性管，挠性管的不正确安装会使旋转接头和挠性管的使用寿命大大缩短，同时亦有可能造成泄漏，但随后将固定管道与金属软管相连接的管托改造成导向管托，此问题依然没有解决，故此原因亦可排除。

3.4加工精度的误差，从最后回装与泄漏特点来看，动环端面的加工精度跟此次泄漏有着很大的关系，经过现场观察发现此旋转接头与其它几个旋转接头有一点不大一样，其它旋装接头旋转过程中不同心度很小，可此旋转接头不同心度很大，且旋转接头旋转一圈发生一滴泄漏。由于轴承是新更换的轴承，密封腔体是否变形现阶段无法测量，而根据部件使用说明书的要求如果出现不同心现象设备是不可以运转，应立即停止维修。最终断定为动环端面加工误差（加工的动环组件现场无法进行测量其平面度与粗糙度）和密封腔体变形引起的密封端面不同心运转（见图2）从而引起的泄漏和轴承损坏（密封泄漏轴承进水）。

图2 密封端面与轴向不同心

4 改进措施

4.1建立和完善岗位巡检制度，加强对重点设备的挂牌巡检力度；同时针对车间新进员工较多，操作水平参差不齐的实际情况加强岗位培训，动员经验丰富的老师傅做好传、帮、带工作把经验和技术传授给年轻员工，做到人人熟练掌握操作技能和專业知识，提高对所管设备的控制和驾驭能力。

4.2 因为此旋转部件为日本原装进口部件，加之现阶段采购国外备品备件周期长且价格昂贵，故建议在现有备件的基础上申请购买一套原装的备件，采购回来之后将原装备件解体，找加工质量高的国内生产单位，对像动环、静环、O行环、弹簧等部件进行测绘，并根据厂家所带说明书中的材料要求，找与国内材料标号相同或相近的材料进行代替，为了检验备件的质量，可以先加工几套进行试用，在不影响生产的情况下，进一步降低生产成本。

4.3改变轴承形式，由于现阶段缺乏原装备件，动静环加工精度无法测量（只能测量基本尺寸），考虑到现阶段密封组件的不同心旋转，可以将两盘深溝球轴承更改为角接触球轴承。原装部件为两盘6012ZC3深沟球轴承，由于深沟球轴承只可承受轻微的偏心现象（1/6度）且是两盘紧靠着安装，这种装配由于两盘轴承本身制造的差异，安装使用性能不是很好，再加上它允许使用的偏心度很小在旋转接头密封组件上使用很容易造成静环的损坏。但如果改为调心轴承效果最好，但是查询资料后调心轴承尺寸无法满足安装要求。由于7012AC的接触角是25°，角度越小对偏心的敏感度越小。故使用两盘SKF的7012C角接触球轴承（接触角为15°），面对面安装，则性能比深沟球轴承大可提高。由于角接触球轴承面对面安装虽然不能有像调心轴承那样的效果，但是要比深沟球轴承紧靠安装性能要好，且角接触轴承尺寸与深沟球轴承尺寸一致，从安装上保证了其可行。

4.4改变静环的材质，由于安装过程中的不确定因素和运行过程中的偏心很容易造成静环损坏，将静环材质由原石墨改为磷青铜，以磷青铜优良延展性，耐磨性、抗疲劳性，不易发热、确保安全同时具备很强的抗疲劳性，且机械加工性能优良，经查询相关资料和借鉴国内的部分机械密封改造情况，综合以上性能此方法可行。

4.5改变静环的密封形式，由于原密封形式是靠静环尾部的锥形面胀大O型环来达到密封效果（图3），此密封形式一但静环损坏，密封也就不能再密封。更改方案为将原始尺寸不变，在原静环上开一道O型环槽形成二道密封（见图4），O型环材质为聚四氟乙烯（耐磨），这样即使O型环下方的锥形面密封圈损坏，密封轴向的二道密封环还可以将介质密封住，以使其不产生泄漏，减少零部件损坏和泄漏，从而引起不必要的停车。

图3：改造前 图4：改造后

5 改进后效果

以上改造方案，从2013年实施以来，运行一年多时间，该设备机械密封未发生泄漏，证明改造是成功的，措施是正确有效的。

参考文献

[1]日本KURIMOTO株式会社栗本铁工所KRC捏合机使用说明书.

[2]SKF轴承手册

[3]温秉权.金属材料手册 ：电子工业出版社，2009年06月.

[4]田伯勤.新编机械密封使用手册：中国知识出版社.2005年11月.