化工泵機(jī)械密封泄漏分析及檢修措施

李驁

（陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

各類化工泵是化工生產(chǎn)的核心部件之一，其能否進(jìn)行安全平穩(wěn)的運(yùn)行對(duì)于化工生產(chǎn)的順利實(shí)現(xiàn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，將直接影響到生產(chǎn)效率，并對(duì)化工企業(yè)的生產(chǎn)效益形成影響。在化工泵實(shí)際的工作過程中，由于化工工藝非常復(fù)雜，導(dǎo)致其工作環(huán)境非常惡劣，長(zhǎng)期處于這種環(huán)境中的化工泵極易發(fā)生不同程度的損壞。因此，為了確保化工泵能夠始終處于良好的工作狀態(tài)，就要根據(jù)其工作狀態(tài)的實(shí)際情況采取有針對(duì)性的檢修措施，確?；け檬冀K具有良好的機(jī)械密封性能，進(jìn)而為化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供可靠地保障。

1 化工泵的機(jī)械密封原理

化工泵機(jī)械密封的實(shí)現(xiàn)是建立在一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的環(huán)端面之上，這組環(huán)端面是由一個(gè)固定和一個(gè)隨軸運(yùn)動(dòng)的環(huán)端面組成。這兩個(gè)環(huán)端面之間相互緊密貼合，進(jìn)而能夠形成非常微小的軸向間的縫隙密封，這種密封形式就是機(jī)械密封。

通常情況下，化工泵機(jī)械密封的實(shí)現(xiàn)主要是在動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、密封元件以及壓縮元件的配合下實(shí)現(xiàn)的，其中靜環(huán)與動(dòng)環(huán)組成一對(duì)摩擦副。在化工泵的工作過程中，密封室內(nèi)的液體和壓緊元件的壓力將動(dòng)環(huán)與靜環(huán)緊緊地壓在一起，而且在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間還能形成一層液體膜進(jìn)一步增加了化工泵的密封效果。由于壓緊元件具有較高的壓力，在靜止的狀態(tài)下，泵的端面之間也能保持良好的貼合狀態(tài)，進(jìn)而避免密封介質(zhì)發(fā)生泄漏，而且還能有效防止雜質(zhì)進(jìn)入到密封端面之中。

2 化工泵機(jī)械密封泄漏原因分析

化工泵機(jī)械密封的失效原因多種多樣，不僅與機(jī)械密封的內(nèi)部有關(guān)，而且還會(huì)受到外部因素的影響。一般情況下，化工泵機(jī)械密封失效的原因主要有機(jī)械損壞、腐蝕損壞以及熱損壞等，由于機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)比較特殊，而且其工作環(huán)境普遍較為復(fù)雜，因此，實(shí)際上機(jī)械密封損壞形式具有多樣性，下面將分幾方面進(jìn)行介紹。

2.1 選型不當(dāng)

化工泵的型號(hào)選擇不合理極易對(duì)端面造成破壞，根據(jù)其密封形式的不同，機(jī)械密封主要可以分為：平衡型密封、單面密封、內(nèi)裝式密封、外裝式密封以及非平衡型雙端桌密封等多種不同形式的機(jī)械密封類型。如果沒有根據(jù)化工泵工作的實(shí)際需要進(jìn)行型式的選擇，就會(huì)導(dǎo)致端面壓力出現(xiàn)過大或過小的問題，進(jìn)而影響到端面的穩(wěn)定性，當(dāng)端面壓力過大時(shí)，就會(huì)不利于摩擦副間液膜的形成，造成端面之間的摩擦過大，進(jìn)而導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，造成密封件出現(xiàn)變形，導(dǎo)致泄漏的發(fā)生；當(dāng)端面壓力過小時(shí)，端面之間的摩擦就不能得到及時(shí)有效的補(bǔ)償，由于摩擦力過小，在工作過程中就會(huì)導(dǎo)致打滑的出現(xiàn)，不利于泵的正常工作。

2.2 材料選擇不合理

材料選擇的是否恰當(dāng)對(duì)于化工泵機(jī)械密封的實(shí)現(xiàn)也具有十分重要的影響，不同材料能夠適應(yīng)不同工作環(huán)境的要求，材料選擇的不合理就會(huì)造成密封裝置無(wú)法充分發(fā)揮出良好的密封作用，進(jìn)而造成密封的失效。例如，在選擇密封圈的時(shí)候，要對(duì)泵的工作環(huán)境、工作性質(zhì)、壓力以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度等因素進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)選適宜的密封圈材料，如果沒有結(jié)合泵實(shí)際工作的要求進(jìn)行密封圈材料的優(yōu)選，極易造成密封圈材料無(wú)法適應(yīng)泵的工作要求，不僅無(wú)法對(duì)化工泵起到良好的密封效果，而且還會(huì)造成密封圈壽命的大大縮短，進(jìn)而增加化工生產(chǎn)過程中的成本，加重了化工企業(yè)的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，不利于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.3 壓力

壓力對(duì)于化工泵機(jī)械密封的實(shí)現(xiàn)具有十分重要的作用，只有具有足夠的壓力才能確?；け脵C(jī)械密封可靠性。在化工泵的實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)存在真空狀態(tài)運(yùn)行產(chǎn)生了機(jī)械密封的泄漏，通常對(duì)其進(jìn)行雙端面的機(jī)械密封，不僅能夠有效改善化工泵的潤(rùn)滑條件，確?；け玫恼＿\(yùn)行，而且還能在一定程度上提高化工泵的機(jī)械密封性，避免滲漏情況的發(fā)展。在化工泵的裝配過程中，如果沒有嚴(yán)格按照規(guī)定的機(jī)型對(duì)彈簧進(jìn)行有效的壓縮，就可能導(dǎo)致相差較大情況的發(fā)生，進(jìn)而影響到化工泵的密封情況。為了確?；け玫母鱾€(gè)端面受力均勻，可以充分利用硬質(zhì)合金等具有較高耐壓強(qiáng)度的材料減少位移。

2.4 周期性的泄漏

周期性的泄漏也是導(dǎo)致化工泵密封失效的重要原因，對(duì)于化工泵的正常運(yùn)行也具有較大的影響。在化工泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于泵自身的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)所致，當(dāng)泵轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)量和周期性振動(dòng)較大時(shí)，就會(huì)對(duì)泵的平穩(wěn)運(yùn)行造成不良的影響，進(jìn)而導(dǎo)致輔助密封和軸的過盈量逐漸變大，隨著過盈量的不斷增大，導(dǎo)致動(dòng)環(huán)無(wú)法在軸上進(jìn)行靈活的移動(dòng)，從而導(dǎo)致泵的機(jī)械密封失效，引起周圍性的泄漏。同時(shí)，泵運(yùn)行過程中的振動(dòng)還會(huì)加劇轉(zhuǎn)子的磨損速度，隨著轉(zhuǎn)子磨損程度的不斷增大，化工泵就可能因此得不到有償位移，進(jìn)而影響到化工泵的正常運(yùn)行。

2.5 外部因素

在化工泵的運(yùn)行過程中，會(huì)受到多種外部因素的不良影響，如果沒有對(duì)其采取有針對(duì)性的改善措施，就會(huì)造成化工泵出現(xiàn)不同程度的泄漏，進(jìn)而影響化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。對(duì)化工泵的機(jī)械密封性能具有影響，導(dǎo)致其失效的外部因素主要有：第一，泵的軸向竄動(dòng)量比較大，化工泵機(jī)械密封的實(shí)現(xiàn)是建立在密封面承受一定比壓的基礎(chǔ)上，通常情況下，為了確保化工泵具有良好的機(jī)械密封性能，其泵軸的竄動(dòng)量要小于0．5mm，從而保證合理的比壓值。第二，泵用機(jī)械密封振動(dòng)幅度較大造成的泄漏。如果泵用機(jī)械密封的振動(dòng)幅度過大，那么就會(huì)使得機(jī)械密封失去其效果。通常情況是產(chǎn)生振動(dòng)幅度較大的原因在于設(shè)計(jì)的不合理性，徑向力過大，軸承精度不夠以及聯(lián)軸器平行度不夠高等。

2.6 操作不當(dāng)

在實(shí)際的工作過程中，生產(chǎn)工人操作失誤，同樣也會(huì)對(duì)化工泵的機(jī)械密封造成嚴(yán)重的影響，甚至導(dǎo)致機(jī)械密封失效。工人的操作不當(dāng)主要有以下幾方面。

（1）在操作過程中，由于氣蝕和抽空的影響，導(dǎo)致化工泵的軸向力較大，進(jìn)而造成動(dòng)環(huán)端面和靜環(huán)端面發(fā)生分離。

（2）在安裝化工泵的機(jī)械密封過程中，由于安裝工人沒有嚴(yán)格按照安裝要求進(jìn)行操作，導(dǎo)致泵的伸縮量過大，由此會(huì)造成摩擦副端面的磨損加劇，久而久之就會(huì)導(dǎo)致化工泵的機(jī)械密封失效。

（3）泵的動(dòng)環(huán)密封圈太近，造成彈簧不能自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)環(huán)軸向的浮動(dòng)量，而靜環(huán)密封圈如果太松，一旦動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，靜環(huán)就有可能和靜環(huán)座脫離。工作介質(zhì)中的顆粒一旦進(jìn)入動(dòng)環(huán)靜環(huán)摩擦副，就會(huì)使得動(dòng)環(huán)密封與靜環(huán)密封端座受到損傷。

3 提高化工泵機(jī)械密封性能的檢修措施

化工泵作為化工生產(chǎn)的重要設(shè)備，其工作狀態(tài)會(huì)對(duì)整個(gè)化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行造成嚴(yán)重影響。因此，化工泵的機(jī)械密封對(duì)設(shè)計(jì)、加工以及裝配質(zhì)量的要求都非常高。機(jī)械密封使用現(xiàn)場(chǎng)，盡可能的使得機(jī)械密封技術(shù)要求與使用條件同時(shí)得到滿足。泵的機(jī)械密封對(duì)維護(hù)人員的素質(zhì)要求也非常高。為了解決泵存在的機(jī)械密封問題，可以采用以下措施。

3.1 進(jìn)行材質(zhì)的優(yōu)選

在化工泵材質(zhì)的選擇過程中，要優(yōu)先選用硫含量較高的材料，而摩擦副則需要選擇碳化硅或者氮化硅的材質(zhì)，進(jìn)而能夠有效改善化工泵的機(jī)械密封性能。碳化硅材料的密度相對(duì)較低，具有強(qiáng)度高、耐磨性好、抗腐蝕、隔熱性好以及耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，因此，能夠用于摩擦副的制作。為了避免化工泵受到介質(zhì)的腐蝕，就要在其表面形成一個(gè)金屬保護(hù)層，通過保護(hù)層將機(jī)械密封金屬與泵中的介質(zhì)進(jìn)行有效的隔離，進(jìn)而避免腐蝕的發(fā)生。合金鋼是在鋼中除了鐵元素，碳元素之外加入其它的元素，合金鋼的強(qiáng)度高、韌性高、耐腐蝕、耐高溫、耐磨，但是其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，造價(jià)價(jià)高。因此，在化工泵機(jī)械密封材料的選擇上，要充分結(jié)合泵中介質(zhì)的性質(zhì)以及泵實(shí)際的工作環(huán)境進(jìn)行有針地性的選擇，確保所選擇的材料技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。

3.2 嚴(yán)格按照規(guī)范操作

為了避免操作失誤給化工泵的機(jī)械密封性能造成不良影響，就要盡可能的降低生產(chǎn)工人的操作失誤率。在對(duì)雙螺桿泵進(jìn)行操作的過程中，操作工人盡可能做到連續(xù)平穩(wěn)，避免對(duì)泵帶來(lái)不良的影響，同時(shí)，還要對(duì)泵的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，尤其是泵的振動(dòng)強(qiáng)度，更要通過測(cè)振儀進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，進(jìn)而對(duì)泵的振動(dòng)進(jìn)行科學(xué)合理的控制。

3.3 充分考慮振動(dòng)

振動(dòng)對(duì)于化工泵的機(jī)械密封性能具有十分嚴(yán)重的影響，因此，在其檢修過程中要對(duì)化工泵的振動(dòng)情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析，并根據(jù)泵的實(shí)際工作情況采取有針對(duì)性的改善措施，盡可能降低化工泵在工作過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)，進(jìn)而能夠避免振動(dòng)對(duì)化工泵機(jī)械密封造成的不利影響。為了盡可能降低泵軸撓度過大對(duì)化工泵機(jī)械密封性能造成的不利影響，要采取有效的措施降低兩端軸承之間的距離，同時(shí)，可以適當(dāng)增加化工泵軸的直徑，減小振動(dòng)對(duì)化工泵所造成的不良影響。

3.4 嚴(yán)格按照要求安裝機(jī)械密封

在化工泵的檢修工作完成后，要對(duì)其進(jìn)行有效的安裝，其安裝質(zhì)量對(duì)化工泵的密封性能具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，在安裝過程中，要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行，要對(duì)彈簧的伸縮量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保動(dòng)環(huán)能夠在軸上進(jìn)行自由的移動(dòng)，同時(shí)，還要確保靜環(huán)與動(dòng)環(huán)和輔助密封圈的接觸部分的表面粗糙度不超過5μm，內(nèi)孔或者外圓尺寸公差為H8。機(jī)械密封部分的軸向的跳動(dòng)公差不能超過0．06mm，機(jī)械密封軸向竄動(dòng)量不能超過0．3mm，同時(shí)安裝進(jìn)行密封時(shí)，表面粗糙度不能超過3．2μm。

4 化工泵機(jī)械密封檢修需要注意的問題

4.1 彈簧的壓縮量

對(duì)于化工泵的彈簧而言，要對(duì)其壓縮量進(jìn)行科學(xué)合理的控制，當(dāng)壓縮量過大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致摩擦副的摩擦力增加，進(jìn)而大大增加摩擦損失，隨著摩擦副損失的不斷增加，就會(huì)導(dǎo)致化工泵機(jī)械密封失效，甚至還可能造成摩擦副燒毀，對(duì)化工生產(chǎn)的安全進(jìn)行帶來(lái)嚴(yán)重的威脅；當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量過大時(shí)，就可能導(dǎo)致彈簧無(wú)法對(duì)動(dòng)環(huán)端面進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，進(jìn)而使得泵的機(jī)械密封失效，從而造成化工泵出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象。

4.2 動(dòng)環(huán)密封圈

化工泵動(dòng)環(huán)密封圈的張緊度要適當(dāng)，當(dāng)其過緊時(shí)，一方面，不僅會(huì)造成軸套與密封圈之間的摩擦力過大，進(jìn)而大大增加摩擦損失，造成化工泵的機(jī)械密封壽命的大大縮短，而且還會(huì)使得動(dòng)環(huán)軸向的調(diào)整以及移動(dòng)的阻力增加，在化工泵的工作過程中，當(dāng)泵的運(yùn)行速度增加后，就無(wú)法進(jìn)行適時(shí)的調(diào)節(jié)；另一方面，過緊還會(huì)造成化工泵彈簧出現(xiàn)過度的疲勞，長(zhǎng)期處于超負(fù)荷工作狀態(tài)中的彈簧其使用時(shí)間就會(huì)大大縮短，進(jìn)而導(dǎo)致密封的失效。

4.3 靜環(huán)密封圈

泵的靜環(huán)密封圈一般情況下處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此，適當(dāng)增加其張緊程度能夠在一定程度上提高密封效果，但是不容忽視的是，靜環(huán)密封圈過緊對(duì)化工泵的機(jī)械密封也存在著不利的影響。首先，長(zhǎng)期處于過緊狀態(tài)中的靜環(huán)密封圈會(huì)發(fā)生一定程度的塑性變形，進(jìn)而對(duì)其密封性能帶來(lái)不利的影響；其次，靜環(huán)密封圈大都采用石墨制作而成，由于材料的性質(zhì)，造成其質(zhì)脆易碎，當(dāng)其受力過度時(shí)極易發(fā)生破碎，而且靜環(huán)密封圈過緊會(huì)造成安裝，拆卸等操作的不便，從而使得靜環(huán)密封圈容易發(fā)生損壞。

4.4 葉輪鎖母并非越緊越好

在化工泵的機(jī)械密封泄露原因中，軸套與軸之間的泄漏所占的比例較高，因此，要對(duì)其給予足夠的重視。通常情況下，軸間泄漏主要是由葉輪鎖母未鎖緊所致，但是能夠造成泄漏的原因不僅限于此，例如，軸間墊圈失效、偏移以及軸與軸套配合處的形位誤差較大等。因此，鎖母過度鎖緊只會(huì)導(dǎo)致軸間墊圈過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊圈始終保持一定的壓縮彈性，在運(yùn)轉(zhuǎn)中鎖母會(huì)自動(dòng)適時(shí)鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。

4.5 新機(jī)械密封的選擇

在化工泵機(jī)械密封泄露的處理過程中，不能一味地對(duì)機(jī)械密封裝置進(jìn)行更換處理，而是要結(jié)合化工泵的實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的選擇。例如，對(duì)于輸送滲透性介質(zhì)的化工泵而言，如果化工泵的靜環(huán)沒有發(fā)生過度的磨損，就不必對(duì)其更換處理，這是由于靜環(huán)長(zhǎng)時(shí)間的處于靜止的狀態(tài)，這樣使得雜質(zhì)以及聚合物等沉積，從而使得機(jī)械密封的效果更好。

4.6 拆修總比不拆好

在處理化工泵機(jī)械密封失效的過程中，不能一開始就對(duì)其進(jìn)行拆修處理，要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析后，再?zèng)Q定是否要進(jìn)行拆修。部分發(fā)生一定程度泄漏的化工泵，其機(jī)械密封并沒有失效，仍處于良好的狀態(tài)之中，則不需要對(duì)其進(jìn)行拆修處理，只是通過對(duì)泵的運(yùn)行工況的調(diào)整或者對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就能夠?qū)C(jī)械密封泄漏問題消除，不僅能夠提高化工泵的檢修效率，大大節(jié)約化工泵的維修時(shí)間，能夠盡快恢復(fù)化工企業(yè)的生產(chǎn)，而且還能節(jié)約大量的維修成本，給化工企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，化工泵是化工企業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，其正常的運(yùn)行對(duì)于化工企業(yè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，化工泵的工作環(huán)境非常惡劣，長(zhǎng)期處于這種環(huán)境的化工泵，其機(jī)械密封就會(huì)出現(xiàn)不同程度的失效，進(jìn)而導(dǎo)致化工泵發(fā)生泄漏。為了對(duì)化工泵的泄漏采取科學(xué)合理的處理措施，就要對(duì)其實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，進(jìn)而采取有針對(duì)性的檢修措施，為化工泵的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供可靠的保障。

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