離心泵機械密封泄漏原因及預防方法

王騰

摘要 ：離心泵是目前國內(nèi)外化工企業(yè)最常用的設(shè)備之一，離心泵最主要采用的密封方式為機械密封，本文介紹了機械密封的作用及工作原理，分析了離心泵機械密封泄漏的原因、處理方法及檢修過程中存在的誤區(qū)和注意的問題。

關(guān)鍵詞 ：離心泵；機械密封 ；泄漏

目前機械密封在離心泵中應(yīng)用非常廣泛 ，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行 ，尤其在化工生產(chǎn)過程中 ，由于生產(chǎn)的連續(xù)性 ，機械密封出現(xiàn)泄漏 ，將嚴重影響著生產(chǎn)的正常進行。

1、機械密封工作原理及泄漏的原因分析

1. 1 機械密封的工作原理

離心泵的機械密封是由 2 塊垂直于泵軸的密封元件 （靜環(huán)和動環(huán)） 組成的，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度≤0.000 9 mm，金屬材料表面粗糙度 Ra=0.02 μm，非金屬材料表面粗糙度Ra=0.04 μm。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，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?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 主要的泄漏點

主要泄漏點有： 軸套與軸間的密封 ； 動環(huán)與軸套間的密封；動、靜環(huán)間密封；對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；密封端蓋與泵體間的密封。

一般來說 ，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷 ，須在長期管理、維修實踐的基礎(chǔ)上 ，對泄漏癥狀進行觀察、分析、判斷 ， 才能得出正確結(jié)論。

1. 3泄漏原因分析及判斷

1.3.1安裝靜試時泄漏 機械密封安裝調(diào)試好后 ，一般要進行靜試 ，觀察泄漏量。如泄漏量較小 ，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題； 泄漏量較大時 ，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上 ，再手動盤車觀察 ，若泄漏量無明顯變化 ，則靜、動環(huán)密封圈有問題； 如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題 ；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射 ，則動環(huán)密封圈存在問題居多 ，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出 ，則多為靜環(huán)密封圈失效。

1.3.2試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏 泵用機械密封經(jīng)過靜試后 ，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力 ， 會抑制介質(zhì)的泄漏。因此 ，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后 ， 基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有： （ 1 ）操作中 ，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象 ，引起較大的軸向力 ，使動、靜環(huán)接觸面分離； （ 2 ）安裝機械密封時壓縮量過大 ，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷； （ 3 ）動環(huán)密封圈過緊 ，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量； （ 4）靜環(huán)密封圈過松 ，當動環(huán)軸向浮動時 ，靜環(huán)脫離靜環(huán)座； （ 5 ）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì) ，運轉(zhuǎn)中進入摩擦副 ，擦傷動、靜環(huán)密封端面； 上述現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn) ，有時可以通過適當調(diào)整靜環(huán)座等予以消除 ， 但多數(shù)需要重新拆裝 ， 更換密封。

1.3.3 正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏 離心泵在運轉(zhuǎn)中突然泄漏 ，少數(shù)是因正常磨損或已達到使用壽命 ， 而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。 （ 1） 抽空、氣蝕或較長時間憋壓 ， 導致密封破壞； （ 2 ）對泵實際輸出量偏小 ，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán) ，熱量積聚 ，引起介質(zhì)氣化 ，導致密封失效； （ 3 ）對較長時間停運 ，重新起動時沒有手動盤車 ， 摩擦副因粘連而扯壞密封面； （ 4 ）環(huán)境溫度急劇變化； （ 5 ）工況頻繁變化或調(diào)整； （ 6）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏 ，如不能及時發(fā)現(xiàn) ，往往會釀成較大事故或損失。

2、機械密封檢修中的幾個誤區(qū)

（1） 彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然 ，彈簧壓縮量過大 ，可導致摩擦副急劇磨損 ，瞬間燒損； 過度的壓縮使彈簧失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力 ，導致密封失效。

（2）動環(huán)密封圈越緊越好。其實動環(huán)密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損 ，過早泄漏；二是增大了動環(huán)軸向調(diào)整、移動的阻力 ，在工況變化頻繁時無法適時進行調(diào)整；三是彈簧過度疲勞易損壞； 四是使動環(huán)密封圈變形 ，影響密封效果。

（3）靜環(huán)密封圈越緊越好。靜環(huán)密封圈過緊也是有害的。一是引起靜環(huán)密封因過度變形； 二是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多 ，一般較脆 ，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難 ，極易損壞靜環(huán)。

（4）葉輪鎖母越緊越好。一般認為 ，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊 ， 其實導致軸間泄漏的因素較多 ，如軸間墊失效 ，偏移 ，軸間內(nèi)有雜質(zhì) ，軸與軸套配合處有較大的形位誤差 ， 接觸面破壞 ，軸上各部件間有間隙 ，軸頭螺紋過長等都會導致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效 ，相反適度鎖緊鎖母 ，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性 ，在運轉(zhuǎn)中鎖母會自動適時鎖緊 ，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。

（5）新的比舊的好。相對而言 ，使用新機械密封的效果好于舊的 ，在聚合性和滲透性介質(zhì)中 ， 靜環(huán)如無過度磨損 ，還是不更換為好。因為靜環(huán)在靜環(huán)座中長時間處于靜止狀態(tài) ，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體 ，起到了較好的密封作用。

3、機械密封泄露預防措施

（1）減少密封環(huán)熱裂紋預防措施

①保持泵的入口壓力，保證離心泵滿管進料。②機械密封冷卻水使用軟水，并且水壓足夠大，能及時帶走密封產(chǎn)生的摩擦熱和泵送熱流體傳導的熱量，減少水垢的產(chǎn)生。③采用抗摩擦，散熱眭好硅作密封面材料。

（2）減輕離心泵振動引起的機械密封失效的預防措施

①轉(zhuǎn)子部分的徑向跳動最大不超過 0.03-005mm。②電機單獨運轉(zhuǎn)時其振幅不超過 0.03mm；工作溫度下泵與電機的同心度，軸向口0.08mm，徑向口0.10mm。③泵運轉(zhuǎn)時振動恒值最大不超過值0.06mm。④覡場操作、維修、調(diào)節(jié)時，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，消除振動源。

（3）彈性元件失彈預防措施

①避免出現(xiàn)失彈的有效方法是選擇合理的波紋管材料及對其進行恰當?shù)臒崽幚?。高溫有腐蝕工況下工作的波紋管可用高鎳合金制造，如 Incone1718，這是機械密封中金屬波紋管最常使用的材料。②采用機械密封輔助系統(tǒng)，降低機械密封腔內(nèi)溫度。③彈簧損壞多半因腐蝕或使用過久，使彈簧失去彈力而影響密封，彈簧損壞后應(yīng)更換新彈簧。檢修時將彈簧清洗干凈后測其彈力.彈力變化應(yīng)不小于20%。

（4）傳動座打滑的預防措施

①將傳動座由頂絲傳動改為鍵傳動。②將傳動座由頂絲傳動改為柱銷傳動。

（5）靜環(huán)移位的預防措施

①更換新機械密封腔體，確保靜環(huán)不能移動。②制作合適的靜環(huán)定位銷，確保靜環(huán)不隨動環(huán)的旋轉(zhuǎn)而移位。③檢查機械密封輔助系統(tǒng)及補償系統(tǒng)，確保能正常工作。

4、結(jié)論

機械密封的應(yīng)用越來越廣泛，它是一種對設(shè)計、機械加工、裝配質(zhì)量都有很高要求的精密部件。在安裝機械密封時，應(yīng)充分地考慮到機械密封使用時的各種因素，使機械密封滿足于各種情況下泵的技術(shù)要求和工作環(huán)境下的使用要求，保證充足的潤滑條件，這樣才能保證機械密封長期安全、可靠地運行。

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