機(jī)械密封在機(jī)泵中的應(yīng)用

黨平

摘要：機(jī)械密封是螺桿泵的主要部件，其主要優(yōu)點(diǎn)是泄漏量很小，密封可靠，生產(chǎn)成本低，從而改善了生產(chǎn)和工作環(huán)境，安全性、可靠性也得到提高。本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)螺桿泵機(jī)械密封的使用、維修情況，綜合分析機(jī)械密封的泄露原因，對(duì)延長(zhǎng)機(jī)械密封的使用周期、降低成本及保障生產(chǎn)的正常運(yùn)行提出了建議。希望通過(guò)本文能夠指導(dǎo)設(shè)備使用單位對(duì)機(jī)械密封系統(tǒng)正確選用，并為崗位員工在機(jī)械密封日常維護(hù)工作中提供理論依據(jù)，從而保證機(jī)械密封有良好的運(yùn)行效果，降低維修成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封;泄露原因;密封方式;安裝要求

1 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和原理

機(jī)械密封是螺桿泵的主要部件，是靠一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的環(huán)的端面相互貼合形成的微小軸向間隙來(lái)起到密封的作用。

機(jī)械密封通常由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對(duì)摩擦副，動(dòng)環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。

2 機(jī)械密封泄漏原因分析

2.1 機(jī)械密封泄漏內(nèi)部自身原因

2.1.1 機(jī)械密封的選材不當(dāng)

密封件摩擦副的磨損，輔助密封圈的老化、腐蝕、變形，彈簧的斷裂而導(dǎo)致泄露的現(xiàn)象十分普遍。這些現(xiàn)象與選材有直接的關(guān)系。

2.1.2 選型不當(dāng)，端面比壓過(guò)大

機(jī)械密封的類(lèi)型主要有單端面密封、雙端面密封，平衡型、非平衡型以及內(nèi)裝式、外裝式等。若由于選型不當(dāng)，端面比壓過(guò)大或過(guò)小均不合適。比壓過(guò)大，則摩擦副間的液膜不易形成，磨損加劇，密封件變形導(dǎo)致泄露。比壓過(guò)小，端面磨損得不到及時(shí)補(bǔ)償，甚至使接觸面分離而泄露。

2.1.3 安裝質(zhì)量的影響

合理的安裝工藝，良好的安裝質(zhì)量是保證機(jī)械密封正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)。由于采油隊(duì)各類(lèi)外輸泵型號(hào)繁多，檢修人員大多未經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)業(yè)培訓(xùn)，對(duì)于檢修作業(yè)存在著“摸著石頭過(guò)河”的普遍現(xiàn)象，造成許多更換機(jī)械密封操作不合理、蠻干，嚴(yán)重影響作業(yè)質(zhì)量。在我所在井區(qū)的增壓站點(diǎn)，一次對(duì)該站一臺(tái)2MPS2500-2.8油氣混輸泵進(jìn)行檢維修作業(yè)過(guò)程中，由于不清楚泵的構(gòu)造，導(dǎo)致機(jī)械密封安裝順序出現(xiàn)顛倒，對(duì)密封膠圈造成磨損，不得不再次更換一副機(jī)械密封后才確?；燧敱玫恼Ｊ褂?

2.2 機(jī)械密封泄漏外部的原因

2.2.1 泵軸的彎曲

機(jī)械密封安裝在軸端處，是一種端面接觸式動(dòng)密封，動(dòng)、靜環(huán)接觸面的貼合緊密程度直接影響密封效果。若由于各種原因?qū)е卤幂S產(chǎn)生較大的彎曲撓度，而影響機(jī)械密封端面的接觸受力情況，使接觸面的受力不均勻而產(chǎn)生偏磨，從而破壞摩擦副間的液膜，導(dǎo)致液體泄露。這種情況多發(fā)生在臥式多級(jí)離心泵中。

因此，在安裝、檢修過(guò)程中，要嚴(yán)格測(cè)量泵軸的撓度和摩擦副端面的垂直度。

2.2.2 軸向力和軸向竄動(dòng)量的影響

在機(jī)械密封工作過(guò)程中，要有穩(wěn)定的比壓值和一定的軸向竄動(dòng)量，才能保證機(jī)械密封長(zhǎng)期正常運(yùn)行。對(duì)于單吸式泵，特別是多級(jí)泵，由于結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)，在軸向產(chǎn)生軸向力，使軸發(fā)生軸向竄動(dòng)。為此，常常要用平衡裝置和推力軸承來(lái)平衡軸向力。若由于平衡裝置的設(shè)計(jì)選型不當(dāng)或損壞而不能平衡掉軸向力，或者由于異常產(chǎn)生較大的軸向竄動(dòng)量，都會(huì)直接影響機(jī)械密封的效果。

我所在的井區(qū)一次大班對(duì)接轉(zhuǎn)站外輸泵的檢修作業(yè)過(guò)程中，就遇到過(guò)這類(lèi)事件。當(dāng)時(shí)由于該站一臺(tái)型號(hào)為YQB-60/3.2的雙螺桿外輸泵外輸排量無(wú)法達(dá)標(biāo)，因此大班人員進(jìn)行檢泵作業(yè)，在檢修完畢試運(yùn)行后，第二天發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封泄漏嚴(yán)重超標(biāo)，最終再次檢泵作業(yè)，調(diào)整了平衡管后，泄漏終止。

2.2.3 操作故障

在泵運(yùn)轉(zhuǎn)中，若發(fā)生抽空、憋壓異?，F(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生較大的軸向力使摩擦副接觸面分離導(dǎo)致密封失效，或由于汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生使密封液中含有氣泡不能形成穩(wěn)定的液膜造成泄露。因此，保證泵正常、平穩(wěn)運(yùn)行可延長(zhǎng)機(jī)械密封的使用壽命。

3 機(jī)械密封的形式

3.1 平衡型和非平衡型密封

按介質(zhì)在端面引起的卸載情況可分為：平衡式和非平衡式。平衡型適用于高壓介質(zhì)的密封（通常指壓力大于1.0MPa）。

3.2 單端面和雙端面密封

按密封端面的對(duì)數(shù)可分為：?jiǎn)味嗣婧碗p端面。

單端面密封：只有一對(duì)摩擦副，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、拆裝容易，一般只需設(shè)置沖洗系統(tǒng)，不需要外供封液系統(tǒng)。

雙端面密封：有兩對(duì)摩擦副，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。需要外供封液系統(tǒng)，密封腔內(nèi)的緩沖液不加壓，工藝介質(zhì)對(duì)內(nèi)側(cè)密封起到潤(rùn)滑作用。雙端面機(jī)封主要用于高溫、易結(jié)晶、有粘度、含顆粒以及有毒揮發(fā)的介質(zhì)，雙端面機(jī)封應(yīng)向密封腔中注入隔離液，其壓力一般高于介質(zhì)壓力0.07～0.1MPa。

3.3 內(nèi)裝式和外裝式密封

按靜環(huán)位于密封端面內(nèi)側(cè)或外側(cè)可分為：內(nèi)裝式和外裝式。

由于內(nèi)裝式密封的受力情況好，比壓隨介質(zhì)壓力的增加而增加，其泄漏方向與離心力方向相反，因此一般情況均選用內(nèi)裝式機(jī)械密封。只有當(dāng)介質(zhì)腐蝕性極強(qiáng)時(shí)，且又不想考慮用有壓雙重密封時(shí)，才考慮選用外裝式機(jī)械密封。

3.4 旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封

旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封指補(bǔ)償環(huán)隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械密封。

靜止式機(jī)械密封指補(bǔ)償環(huán)不隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械密封。

一般情況下均選用旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封，但在軸徑較大，轉(zhuǎn)速較高（密封圓周速度5m/s），由于彈簧及其它旋轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生的離心力較大，動(dòng)平衡要求高，消耗的攪拌功率也大，應(yīng)選用靜止式機(jī)械密封。此外如果介質(zhì)受強(qiáng)烈攪動(dòng)易結(jié)晶時(shí)，也推薦采用靜止式機(jī)械密封。

3.5 單彈簧和多彈簧式機(jī)械密封