轴封保护质量
预测维护问题
工厂不断面临着提高生产效率和设备可靠性的挑战。旋转轴密封件往往是一个容易被忽视的改进机会。它们不仅能防止泄漏，还能在效率、质量和维护方面发挥重要作用。《化学加工》杂志与首席工程师保罗·韦尔勒探讨了密封件的设计注意事项和优势。 Woodex 轴承公司 MECO Seal，缅因州乔治敦。问：低压反应器轴封的选择受哪些因素影响？答：它可能先是一个反应器，最后是一个干燥器；或者它本身就是一个干燥器，除了除湿之外没有其他反应。这是世界各地不同行业术语上的差异。我认为“真空应用”是比“低压”或“反应器”更常用的术语。我们能力范围之外的反应器压力很高，超过4巴。“低压”可能意味着较小的正压或惰性气体保护层，以英寸水柱或1到2磅/平方英寸表压来衡量。就密封件的选择而言，哪些因素会影响压力？工艺过程中的实际最小和最大压力是多少？压力如何随时间变化？非真空状态下是否仅处于大气压？在批次的不同压力循环中，轴是否旋转？如果不旋转，静止时的压力是多少？有时，假设会忽略这些变量，从而错失良机。 MECO的解决方案。
考虑所需的真空度以及物料的转变。物料在反应器内随时间推移的行为如何？是先变为液态，然后变得轻盈蓬松；还是变得粘稠致密；抑或是先呈块状致密，然后变成颗粒状？轴、驱动装置和搅拌器的尺寸是否考虑了安全系数以最大程度地减少弯曲变形？容器设计和轴封对于设备的使用寿命、产品质量和批次一致性至关重要。
另一个需要考虑的因素是：在没有真空泵的情况下，可接受的真空损失率是多少？真空损失可能发生在很多地方，例如轴封、门、人孔、阀门、进气口、仪表探头和切割器密封件等等。我们通常的目标值是每分钟损失 6 毫米汞柱（¼ 英寸汞柱）。设备的尺寸和完整性也会影响这个数值。我们为轴径在 40 毫米（ø1.5 英寸）到 420 毫米（ø16.5 英寸）之间的新旧真空干燥机安装分体式密封件。
我们还会考虑容器的额定压力。我们被要求密封额定压力为 1 或 2 bar 的容器。这两种压力都是制造商提供的常见的 ASME 焊接认证标准。该容器最初是为其他用途设计的，现在是否被重新用于其他用途？使用实际应用的上限压力，而不是容器的额定压力，是最佳选择。 MECO 聚合物面密封技术。
此外，对于二手设备，搅拌器、连接臂和主轴通常会在现场通过焊接进行维修。这些维修会增加轴的跳动——虽然我们的密封件可以容忍这种跳动，但这会影响密封屏障的流体消耗量和最大真空密封性能。有时，更换新设备才是最佳选择。
问：这类密封件有哪些问题经常被低估？
A. 轴封应确保每批次产品质量和生产周期的一致性，并具备可重复的趋势指标。这样可以预测预防性维护的必要性，避免在生产过程中或周末出现故障。我们都会遇到故障，这些故障通常源于逐渐磨损，并体现在趋势中。硬面机械密封依靠一层油膜润滑，保护其脆弱的密封面，且通常不会破裂。一旦硬面密封失去油膜，就会发生灾难性故障。相比之下， MECO 密封端面采用自润滑轴承级聚合物材料，完全剖分，具有良好的延展性，并紧密接触运行。您无需担心真空会将液膜从密封界面拉开。我们巧妙地利用真空，它有助于密封界面的闭合。因此，真空环境对我们来说是自然而然的。它看似不利，实则有利。此外，我们能够容忍轴的跳动。而传统的填料函（另一种常用于真空容器的密封件）则需要持续维护，因此无法做到这一点。
问：在使用和选择这些轴封时，常见的错误有哪些？
A正如前文所述，有时我们会收到容器上标明的ASME压力等级，但该等级仅代表最大压力。例如，有人可能会告诉我们，该容器适用于从完全真空到30 psi或2 bar的应用，但实际上，该容器的额定压力为30 psi，而其在实际工艺过程中遇到的最高压力仅为7 psi。有时，这会使我们无法提出解决方案，尤其是在较大轴径的情况下。或者，我们会为了更高的压力而过度设计，导致聚合物密封件过载，从而缩短使用寿命。这是我们遇到并将继续遇到的挑战，但它也开启了讨论——而讨论是长期成功和建立合作伙伴关系的关键。
可靠性工程师和旋转设备专家凭借在泵领域的丰富经验，对硬面机械密封的应用有着深刻的理解。这种经验与其他低剪切工艺机械有所不同。泵通常配备智能技术，转速一般在 1,150 至 3,600 rpm 之间。在这样的转速下，轴承和叶轮的平衡必须良好。智能技术会向控制器发出信号：“阀门已关闭，请勿启动”，或者“该储罐已空，无法抽取”。因此，泵会保持空转状态，从而保护密封件。而间歇式工艺机械的转速通常只有 5 至 100 rpm，并不具备上述所有保护密封件的优势。然而，在间歇式生产环境中，我们都必须考虑设备的特性和工艺缺陷。在比较硬面密封、填料函和我们的聚合物密封件时，与可靠性工程师和项目工程师合作，并分享这些设备差异至关重要。
例如，在进行改造时，同心度在真空应用中比在正压应用中更为重要。否则，
当轴旋转时，旋转密封面会产生类似跷跷板的晃动效应。泵的结构和转速很少允许密封件在这种安装条件下仍能正常工作——但我们的密封件可以。
问：还有其他特殊的设计考虑因素吗？
A. 有时，我们会在密封件前放置一个阻隔环，并沿轴注入少量压缩气体。这样可以减少产品沿轴的迁移。
批量操作过程中难免会出现非稳态或异常工况。停机、启动、装料、卸料以及物料特性变化都是造成这种情况的原因。这些操作会导致少量物料进入密封腔。虽然这不会立即造成问题，但随着时间的推移，物料量会逐渐增加；如果物料滞留在密封腔内，就会旋转并可能导致故障。在磨蚀性环境下，轴的使用寿命会延长。
我们建议客户在密封腔下方的端口处安装一个存水弯，用于收集碎屑。
操作人员应定期打开管道进行检查。这在发生已知故障后或按预防性维护计划进行时尤为重要。这有助于延长使用寿命，并提供另一个可追踪的指标。此外，气体阻隔液的管道尺寸、调节器的输出范围和压力表刻度都会对密封件的寿命和性能产生重要影响。
审查爆炸危险性至关重要。我们针对反应器中可能存在的各种危险，例如爆炸性粉末、气体或蒸汽，配备了静电放电刷、接地连接、泄压阀和热敏传感器接口。我们会进行风险评估以确定所需的功能，并可提供欧盟ATEX认证。
问：如何确保轴封拥有最长的使用寿命？
A. 多年前有人跟我说过：“密封件失效有三种情况。”它们会在运输过程中、启动时失效，或者发生一些灾难性事件时失效，例如轴承故障、搅拌器弯曲或阻隔液泄漏。前两种情况我们能更好地控制。我们会控制包装，以协助运输公司，并为安装提供支持。当阻隔液读数符合诊断要求时，安装即告完成。此外，我们还提供现场支持，以及电话、电子邮件或视频咨询服务。在延长运行时间的共同努力下，我们会在安装前、安装中、安装后以及后续阶段提供支持。
如果投资安装轴封，请在安装前检查轴承、驱动装置和端壁的状况。监测工艺和密封指标的变化趋势。利用前面提到的密封件下方的管道存水弯。对于任何密封件，都要尽可能提高密封件与轴的同心度。尽可能提高密封件与轴的垂直度以及密封件与机械端壁的平整度。
问：您还有什么要补充的吗？
A. 在密封件的整个生命周期内为客户提供支持，能够促进各方共同进步。我们始终致力于不断改进产品。分享经验有助于延长产品的使用寿命。沟通是建立牢固伙伴关系、推动各方共同发展的基石。
