機(jī)械密封在電廠鍋爐給水泵中的應(yīng)用及故障分析

焦陽 唐國軍

摘 要：為了保證水泵安全有效的運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械密封是關(guān)鍵的一環(huán)，應(yīng)分析使用機(jī)械密封的各種因素，使機(jī)械密封適用于各種泵的技術(shù)要求和使用介質(zhì)要求。機(jī)械密封的壽命和可靠性不僅取決于水泵運(yùn)行工況和工作環(huán)境，從某種意義上還取決于對故障的精確的判斷和故障的排除。本文總結(jié)了機(jī)械密封比較常見的滲漏原因，并提出了解決問題的具體措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；水泵；故障分析

引言

機(jī)械密封在泵類產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用，而隨著節(jié)約能源的要求和產(chǎn)品技術(shù)水平的提高，機(jī)械密封的應(yīng)用將更加廣泛。機(jī)械密封亦稱端面密封，其至少有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，該端面在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械外彈力的作用下，依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合，并相對滑動，并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。

一、機(jī)械密封泄漏分析

1.1機(jī)械密封的工作原理

水泵的機(jī)械密封是由2塊垂直于泵軸的密封元件（靜環(huán)和動環(huán)）組成，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度≤0.0009mm，金屬材料表面粗糙度Ra=0.02μm，非金屬材料表面粗糙度Ra=0.04μm。動環(huán)和靜環(huán)作相對轉(zhuǎn)動，摩擦副材料為石墨、氧化鋁陶瓷、碳化硅、氮化硅、碳化鎢硬質(zhì)合金等。工作時(shí)，靠彈簧和密封介質(zhì)（工作溶液）的壓力在旋轉(zhuǎn)的動、靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使兩端面緊密貼合，并在端面間產(chǎn)生一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的目的，液體膜具有外層流體動壓力與內(nèi)層靜壓力（或稱分子親和力），起著潤滑和平衡壓力作用。

1.2機(jī)械密封泄漏原因分析

1.機(jī)械密封由材質(zhì)原因造成的滲漏

水泵運(yùn)行環(huán)境惡劣，機(jī)械密封無法滿足工作溶液要求，在運(yùn)行一段時(shí)間后，機(jī)械密封被工作溶液腐蝕而發(fā)生泄漏。

①密封件損壞引起滲漏。大多數(shù)潛污泵機(jī)械密封拆解后，動、靜環(huán)的輔助密封件出現(xiàn)無彈性甚至已經(jīng)腐爛，造成了機(jī)械密封的大量滲漏甚至有磨軸的現(xiàn)象。由于溫度過高、工作溶液中的弱酸、弱堿對機(jī)械密封輔助密封件（橡膠）的腐蝕作用，就造成了機(jī)械滲漏過大。機(jī)械密封橡膠密封圈材料一般為丁腈-40，不耐高溫和酸堿，在高溫和酸性或堿性工作環(huán)境中，機(jī)械密封的輔助橡膠應(yīng)選擇性能耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。

②細(xì)小顆粒雜質(zhì)引起的機(jī)械密封滲漏。當(dāng)細(xì)小顆粒雜質(zhì)隨著工作溶液進(jìn)人密封端面，必然會劃傷或加快磨損密封端面，破壞兩端面緊密貼合而使機(jī)械密封出現(xiàn)滲漏。解決的最好方法是選用摩擦副材質(zhì)硬度相對高些的碳化鎢對碳化鎢的機(jī)械密封。

解決方案：選取材質(zhì)滿足水質(zhì)要求的機(jī)械密封。

2.安裝靜試時(shí)泄漏

離心水泵安裝調(diào)試好后，一般要進(jìn)行灌水靜試，檢查機(jī)械密封的泄漏量。當(dāng)泄漏量出現(xiàn)較小時(shí)，一般是機(jī)械密封輔助密封圈有問題；泄漏量出現(xiàn)較大時(shí)，一般是機(jī)械密封的動、靜環(huán)摩擦副間有問題。通過檢查機(jī)械密封的泄漏量、泄漏位置后，再盤動離心泵檢查機(jī)械密封，如果泄漏量無太大的變化，說明機(jī)械密封的輔助密封圈有問題；如盤動離心泵時(shí)泄漏量出現(xiàn)較大變化說明是機(jī)械密封的動、靜環(huán)摩擦副有問題；如果工作溶液沿著軸向泄漏，多為動環(huán)密封圈有問題，工作溶液沿著徑向泄漏，多為靜環(huán)密封圈有問題。

解決方案：彈簧壓縮量是有一定的規(guī)定的，過大或過小都會引起機(jī)械密封泄漏，一般偏差為±2mm，如果壓縮量過大會引起摩擦副端面比壓增高，增大摩擦熱量，引起摩擦副端面熱變形和磨損，如果壓縮量過小會引起摩擦副端面比壓降低，導(dǎo)至摩擦副端面不能密封。動環(huán)密封圈安裝時(shí)軸（或軸套）端面及靜環(huán)密封圈安裝時(shí)密封壓蓋（或殼體）的端面應(yīng)有安裝倒角并無行刺，避免安裝時(shí)劃破動、靜環(huán)密封圈。

3.運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)泄漏

①真空狀態(tài)運(yùn)行造成的機(jī)械密封泄漏。泵在起動、停機(jī)和進(jìn)口管漏氣，使得泵送的介質(zhì)中含有氣體，密封腔就可能出現(xiàn)負(fù)壓，如果密封腔內(nèi)是負(fù)壓，那么就會造成密封端面干摩擦，破壞密封端面，引起機(jī)械密封泄漏。

解決方案：采用雙端面機(jī)械密封，有助于改善潤滑條件，提高密封性能。

②在介質(zhì)為污泥的長時(shí)間運(yùn)行中，由于密封圈的磨損，污泥進(jìn)入彈簧里，堆積阻礙彈簧的伸縮補(bǔ)償；顆粒狀物質(zhì)進(jìn)入摩擦副，擦傷動、靜環(huán)密封端面，造成機(jī)械密封泄漏。

解決方案：定期更換密封圈，清理彈簧中的污泥。更換機(jī)械密封，在污泥容易進(jìn)人的位置選用摩擦副材質(zhì)硬度相對高些的碳化鎢對碳化鎢的機(jī)械密封。

③因漏氣、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起泵主軸軸向竄動量大，增大了輔助密封與軸過盈量，造成動、靜環(huán)磨損后，動環(huán)不能靈活移動而得不到補(bǔ)償位移。

解決方案：在安裝機(jī)械密封時(shí)，控制軸的軸向竄動量應(yīng)<0.1mm，在確保輔助密封與軸的徑向密封時(shí)又能使動環(huán)在軸上自由移動（彈簧能自由地伸縮）。

④密封面潤滑油量不足引起密封端面干摩擦或劃傷，應(yīng)使油室腔內(nèi)潤滑油面高于動、靜環(huán)密封面。因?yàn)檩S承座不同心（軸承磨損）和轉(zhuǎn)子不平衡及汽蝕造成轉(zhuǎn)子振動增大，會使機(jī)械密封滲漏產(chǎn)生和壽命縮短。這種問題可根據(jù)維修標(biāo)準(zhǔn)來糾正。

二、機(jī)械密封常見的幾個(gè)誤區(qū)

2.1彈簧壓縮量越大密封效果越好

彈簧壓縮量是有一定的規(guī)定的，如果壓縮量過大會引起摩擦副端面比壓增高，增大摩擦熱量，引起摩擦副端面熱變形和急劇磨損，如果壓縮量過小會引起摩擦副端面比壓降低，導(dǎo)至摩擦副端面不能密封。

2.2動環(huán)密封圈越緊密封效果越好

機(jī)械密封動環(huán)密封圈過盈量大。①使密封圈與軸（軸套）間的磨損加劇，出現(xiàn)泄漏；②造成動、靜環(huán)磨損后，動環(huán)不能靈活移動而得不到補(bǔ)償位移；③彈簧因過度疲勞而容易失效；④密封圈容易變形而失效。

2.3靜環(huán)密封圈越緊越好

靜環(huán)密封圈基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的：①引起靜環(huán)密封因過度變形；②靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；

三、結(jié)束語

平常的檢修和保養(yǎng)時(shí)是更好的方法，例如：選用合理的機(jī)械密封來減少運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的振動，加強(qiáng)工藝管理以確保工藝指標(biāo)的穩(wěn)定，防止壓力、溫度等條件的變化過大從而提高機(jī)械密封可靠性，保證機(jī)械密封系統(tǒng)的正確應(yīng)用，使機(jī)械密封長期有效的運(yùn)轉(zhuǎn)，提高機(jī)械密封穩(wěn)定性、長期性，節(jié)約能耗，提高效益。

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