離心泵機(jī)械密封失效原因分析及安裝要求探討

尚登建 張麗

摘要：機(jī)械密封廣泛用于流體機(jī)械中，如何能夠更好的運(yùn)用機(jī)械密封是我們一直在努力的方向，離心泵是主要的集輸設(shè)備，經(jīng)過近幾年在離心泵維修的同時(shí)進(jìn)行了總結(jié)。本文介紹了常用的機(jī)械密封在日常使用中出現(xiàn)的故障及處理方式，對(duì)進(jìn)一步用好離心泵、提高利用率有一定的指導(dǎo)的意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封失效;原因分析;安裝要求

1 離心泵使用現(xiàn)狀

長慶油田采油三廠各作業(yè)區(qū)設(shè)備特征型號(hào)多、廠家多而且存在一個(gè)輸油站有2個(gè)廠家不同型號(hào)的外輸泵。我們知道離心泵輸油壓力平穩(wěn)而且泵效較高，經(jīng)過這幾年現(xiàn)場使用來看，崗位員工比較依賴于離心泵輸油，因?yàn)殡x心泵振動(dòng)相對(duì)較小，便于操作。

2 運(yùn)行中存在的問題

在現(xiàn)場的使用情況來看，在使用中仍然存在利用率較低、運(yùn)行不平穩(wěn)。離心泵機(jī)械密封失效是直接影響泵效的主要因素。許多站都在使用新型離心泵外輸，崗位員工在離心泵的使用上多數(shù)都是初次接觸，對(duì)于離心泵的各種特性不了解，因此大多數(shù)的時(shí)間用在因?yàn)闄C(jī)械密封失效進(jìn)行搶修離心泵的工作上，但是維修后在使用中仍然無法杜絕這樣的問題，嚴(yán)重的影響了現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化，降低的離心泵的使用率。

3 機(jī)械密封的工作原理

機(jī)械密封是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。

4 原因分析

離心泵失效的表現(xiàn)方式大都是泄漏，通過離心泵的工作原理圖來進(jìn)行分析，機(jī)械密封主要密封4個(gè)面，即：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)接觸面，動(dòng)環(huán)和機(jī)械密封軸套之間接觸面，靜環(huán)與靜環(huán)座之間接觸面和軸套之間的接觸面。

實(shí)際使用表明，密封元件失效最多的部位是動(dòng)，靜環(huán)的端面，離心泵機(jī)封動(dòng)，靜環(huán)端面出現(xiàn)裂縫是常見的失效現(xiàn)象，其主要原因有：（l）軸套與軸間的密封;（2）動(dòng)環(huán)與軸套間的密封;（3）動(dòng)、靜環(huán)間密封;（4）對(duì)靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封;（5）人為安裝錯(cuò)誤

4.1軸套與軸間的密封

兩軸套之間的主要是依靠0型密封圈密進(jìn)行封軸向泄漏密封，主要是因?yàn)椋?/p>

1）軸套上密封圈活動(dòng)處有腐蝕點(diǎn)。

主要是輸送介質(zhì)對(duì)于軸的腐蝕影響，導(dǎo)致在兩個(gè)軸套密封位置腐蝕成斑點(diǎn)，0型密封圈起不到對(duì)軸的密封作用.

2）使用的橡膠密封圈在超過許用溫度后，將會(huì)迅速老化、裂縫、變硬失彈?，F(xiàn)在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時(shí)容易損壞。

3）軸套1相對(duì)與軸套2產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的剪切力使O型密封圈變形，在軸套1和軸套2之間發(fā)生泄漏，這也是軸套之間密封失效的主要原因。

4.2動(dòng)環(huán)與軸套間的密封

1）密封圈材料選擇不當(dāng)，溶脹失彈;

主要是在機(jī)械密封選擇上一定要配套，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的材料要一致，目前我們使用的機(jī)械密封的材質(zhì)較多，有硬質(zhì)合金、碳石墨和高速鋼，這三種材料遇到高溫后的膨脹系數(shù)不一，在選用不當(dāng)?shù)那闆r下，將會(huì)嚴(yán)重的影響機(jī)械密封的效果。

2）動(dòng)環(huán)密封圈過緊，動(dòng)環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補(bǔ)償密封面的磨損;我們作業(yè)區(qū)投產(chǎn)的一臺(tái)YD25-50*6多級(jí)離心泵，在使用1個(gè)月后，機(jī)封開始泄漏而且泄漏量越來越大，頻繁的更換機(jī)封，調(diào)整沒有從根本上解決，最終核實(shí)原因是因?yàn)闄C(jī)械密封軸套結(jié)垢嚴(yán)重，機(jī)械密封上的彈簧從設(shè)備啟動(dòng)到停止，起不到作用，不能正常復(fù)位，導(dǎo)致泄漏嚴(yán)重。

3）動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸和動(dòng)環(huán)、靜環(huán)不匹配，損壞或未被壓緊;

4.3動(dòng)、靜環(huán)間密封

動(dòng)靜環(huán)密封面的泄漏，原因主要有：端面平面度，粗糙度未達(dá)到要求，或表面有劃傷;端面間有顆粒物質(zhì)，造成兩端面不能同樣運(yùn)行;安裝不到位，方式不正確。

1）因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時(shí)啟動(dòng)泵而發(fā)生干摩擦;

2）介質(zhì)的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑;

3）如介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢或阻塞時(shí)，由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。

4）液體介質(zhì)汽化膨脹，使兩端面受汽化膨脹力而分開，當(dāng)兩密封面用力貼合時(shí)，破壞潤滑膜從而造成端面表面過熱。

5）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大、端面比壓（包括彈簧比壓）過大等，都會(huì)縮短機(jī)械密封的使用壽命。目前作業(yè)區(qū)常用的機(jī)械密封材料是碳石墨、硬質(zhì)合金、高速鋼。

6）對(duì)于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進(jìn)入固體顆粒是導(dǎo)致使密封失效的主要原因。固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機(jī)械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進(jìn)入的主要原因。

7）安裝時(shí)密封面間隙過大，沖洗液來不及帶走摩擦副產(chǎn)生的熱量;沖洗液從密封面間隙中漏走，造成端面過熱而損壞。

4.4對(duì)靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封

靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座;靜環(huán)和靜環(huán)座是依靠靜環(huán)上的0型密封圈的張力進(jìn)行固定的，當(dāng)動(dòng)環(huán)在軸的帶動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于靜環(huán)的0型密封圈尺寸不規(guī)格，在動(dòng)環(huán)高速運(yùn)動(dòng)下會(huì)帶動(dòng)靜環(huán)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成液體從泄漏。

4.5人為安裝失誤

1）動(dòng)、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時(shí)碰傷、損壞;

在進(jìn)行安裝時(shí)造成動(dòng)環(huán)、靜環(huán)表面受損，不能實(shí)現(xiàn)完全接觸，存在間隙，在泵的出口壓力較高，液體容易沿動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的間隙泄漏。

2）動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸選型有誤、損壞或未被壓緊;0型密封圈是機(jī)械密封中不可缺少的一部分，作業(yè)區(qū)離心泵的使用種類較多，機(jī)械密封的型號(hào)不統(tǒng)一，每臺(tái)泵對(duì)應(yīng)的機(jī)械密封是唯一的型號(hào)，如果在安裝時(shí)所選的0型密封圈不是機(jī)械密封相對(duì)應(yīng)的或者是已經(jīng)變形，就起不到靜環(huán)和靜環(huán)座、動(dòng)環(huán)和機(jī)械密封軸套之間的密封作用。

3）動(dòng)、靜環(huán)表面有固體顆粒介質(zhì);

對(duì)于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進(jìn)入固體顆粒是導(dǎo)致使密封失效的主要原因。固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機(jī)械密封的平衡程度，都會(huì)隨之發(fā)生變化，起不到密封的作用。

4）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠;

軸套之間的密封圈是很關(guān)鍵的，但是軸套之間的密封圈也是最容易被安裝者忽視的，軸套之間的0型密封圈是機(jī)械密封中的最后一道密封，端蓋壓得太緊或者壓得不平都會(huì)導(dǎo)致泄漏.

5）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一。

5機(jī)械密封安裝使用要求

機(jī)械密封是精密部件，安裝精度都要求很嚴(yán)格，如果裝配不當(dāng)會(huì)影響密封性能，因此我們必須注意安裝機(jī)械密封部位的軸（或軸套）的技術(shù)要求：軸徑（mm）在10-50：徑向跳動(dòng)（mm）≤0.04;（如軸徑（mm）>50-120，徑向跳動(dòng)（mm）≤0.06）;表面粗糙度（Ra）≤1.6，轉(zhuǎn)軸軸向跳動(dòng)（mm）≤0.1。

1）安裝旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈的軸（或軸套）的端部應(yīng)倒角：（適用于加工單位）

2）安裝靜止環(huán)輔助密封圈的端蓋（或殼體）孔的端部及表面粗糙度應(yīng)按圖紙規(guī)定安裝：

3）密封零件、軸表面、密封腔體必須清洗干凈，并保證密封液管路暢通。

4）密封安裝之前，軸表面、磨擦副工作端面應(yīng)涂以低粘度潤滑油。

5）安裝時(shí)應(yīng)核對(duì)密封的安裝尺寸，一般單彈簧密封軸向安裝尺寸最大允差為±1.0mm多彈簧為±0.5mm.

6）安裝后用手盤動(dòng)旋轉(zhuǎn)環(huán)，保證靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，并有一定浮動(dòng)性。然后進(jìn)行靜壓試驗(yàn)和動(dòng)壓試驗(yàn)后，方可投入使用。

6結(jié)論

通過以上所述我們可以看出：機(jī)械密封在離心泵中的重要性，提高離心泵的效率主要就是要減少機(jī)械密封的泄露，保證離心泵機(jī)械密封在最佳的狀態(tài)下運(yùn)行，這樣對(duì)減少員工的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡國禎等主編.化工密封技術(shù).北京：化工出版社

[2] 沈錫華主編.密封材料手冊(cè).北京：中國石化出版社