淺析水泵機(jī)械密封的滲漏原因及正確處理方法

郭 敏，周 斌，朱旭超，儲(chǔ)召翔，羅以東，張西巍，毛開(kāi)清

（安徽華菱汽車(chē)有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)分公司，安徽馬鞍山 243061）

0 引言

隨著社會(huì)生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展，日常生活生產(chǎn)活動(dòng)大量使用泵類產(chǎn)品，不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且減少了大量的勞動(dòng)成本，促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力的快速發(fā)展。在當(dāng)今機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中，需要傳輸?shù)慕橘|(zhì)很多，需要輸送的環(huán)境和過(guò)程也很多，如冷熱水、乳化液和清洗液等，常見(jiàn)的使用方法都是泵輸送。面對(duì)如此多的使用要求，普通的泵和密封無(wú)法滿足要求，隨著機(jī)械技術(shù)和工藝裝配水平的提高，機(jī)械密封也同日常工作密不可分，有了更好的發(fā)展，技術(shù)更先進(jìn)、密封效果更加顯著。同樣，機(jī)械密封的價(jià)格越來(lái)越多地被社會(huì)所接受，在各行各業(yè)中逐漸被廣泛運(yùn)用，積極作用日益為人們所知。討論和淺析水泵的正確使用和滲漏原因，為實(shí)現(xiàn)水泵的正常使用，減少維修、節(jié)省成本、提高工作穩(wěn)定性有非常重要的幫助作用。

1 機(jī)械密封概述

1.1 機(jī)械密封的定義

機(jī)械密封是通過(guò)兩個(gè)垂直于軸線的端面，在其他輔助力的作用下相對(duì)滑動(dòng)，阻止液體泄漏的裝置。由于有輔助力（彈簧）的作用，在發(fā)生輕微磨損的時(shí)候，可以自動(dòng)補(bǔ)償，從而延長(zhǎng)使用壽命。

1.2 機(jī)械密封的分類

按靜環(huán)位于端蓋內(nèi)或外的密封方式可分為內(nèi)裝式和外裝式，按介質(zhì)壓力卸荷能力可分為平衡式和非平衡式，按密封面分為單面密封和多面密封，按端面磨損狀況分為普通式和非接觸式，按受力彈簧運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為旋轉(zhuǎn)式和靜止式，按彈簧數(shù)量分單個(gè)彈簧和多個(gè)彈簧，按介質(zhì)滲漏方向分為內(nèi)泄式和外泄式。

1.3 機(jī)械密封的選型

機(jī)械密封作為水泵的重要部件，其運(yùn)行狀態(tài)會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行偏差。因此，為保證機(jī)械密封的性能及可靠性，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)都在優(yōu)化相關(guān)工藝以提高水泵的質(zhì)量。提高機(jī)械密封的質(zhì)量是提高水泵正常運(yùn)行的一種有效途徑，根據(jù)不同泵體內(nèi)的各種介質(zhì)，選擇不同的機(jī)械密封形式。

1.4 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)（圖1）

圖1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)

1.5 機(jī)械密封的用途

機(jī)械密封適用于各類場(chǎng)合，某公司使用的介質(zhì)有水、乳化液、清洗液和油等，應(yīng)用在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。它改變了以往傳統(tǒng)的密封效果差、使用周期短和浪費(fèi)大的缺點(diǎn)，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)節(jié)省了很大成本。

2 使用及處理方式

2.1 機(jī)械密封的運(yùn)行方式

機(jī)械密封是將比較容易泄漏的軸向密封改為端面密封的一種形式。當(dāng)泵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)動(dòng)環(huán)等零部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠彈簧的張緊力使動(dòng)環(huán)密封面緊緊地壓在靜環(huán)密封面上。泵運(yùn)行時(shí)，主軸與動(dòng)環(huán)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)在端蓋中靜止不動(dòng)，動(dòng)靜環(huán)密封端面相互接觸防止了介質(zhì)的滲漏。

2.2 機(jī)械密封的主要優(yōu)缺點(diǎn)

根據(jù)機(jī)械密封使用環(huán)境的要求，結(jié)合某公司各車(chē)間水泵使用及維修情況，總結(jié)機(jī)械密封有以下優(yōu)缺點(diǎn)。

（1）優(yōu)點(diǎn)：①便于維修和更換；②由于使用介質(zhì)為液體，對(duì)軸起到一定的潤(rùn)滑作用，摩擦損耗??；③使用橡膠材料作為密封介質(zhì)，能夠自動(dòng)找正；④機(jī)械密封的使用周期長(zhǎng)，在水類介質(zhì)中一般可使用3～4 年或更長(zhǎng)時(shí)間；⑤長(zhǎng)周期運(yùn)行中，密封狀態(tài)穩(wěn)定可靠，基本無(wú)泄漏；⑥廣泛應(yīng)用于各種液體介質(zhì)的傳輸。

（2）缺點(diǎn)：①不便于預(yù)防性維護(hù)；②密封端面的平面度要求較高；③更換操作的技術(shù)水平要求較高；④結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；⑤價(jià)格較高。

2.3 機(jī)械密封的安裝步驟及技術(shù)要求

（1）密封面潔凈完好。水泵的密封部位在安裝時(shí)應(yīng)保證絕對(duì)潔凈，密封零件應(yīng)檢查與清潔，密封端面要檢查完好，防止雜質(zhì)等進(jìn)入密封部位，保證無(wú)阻力運(yùn)行。零部件經(jīng)檢查、清潔干凈才可準(zhǔn)備安裝（圖2）。

圖2 干凈零部件

（2）接觸面涂抹潤(rùn)滑油。為保證能順利安裝，在與密封相接觸的表面應(yīng)涂一層潔凈、適量、適型號(hào)的潤(rùn)滑油。

（3）禁止敲擊。由于機(jī)械密封原材料的易碎特性，在整個(gè)安裝過(guò)程中禁止敲擊，保證機(jī)械密封密封面無(wú)破損，不影響密封效果。

（4）對(duì)稱緊固。在安裝靜環(huán)端蓋時(shí)，擰緊螺栓時(shí)必須受力均勻，螺栓要求均勻?qū)ΨQ緊固，保證靜環(huán)端蓋均勻的擰緊力。

（5）可靠定位。新動(dòng)環(huán)應(yīng)該按照原動(dòng)環(huán)安裝的位置進(jìn)行定位，完成安裝后用手推動(dòng)動(dòng)環(huán)，能使動(dòng)環(huán)在軸上伸縮自如，并有一定的伸縮量。動(dòng)環(huán)定位及緊固動(dòng)環(huán)定位螺栓（圖3），安裝過(guò)程中嚴(yán)禁敲打。

（6）檢查裝配效果。完成以上工作后轉(zhuǎn)動(dòng)泵軸，應(yīng)能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)，受力均勻，無(wú)輕重感覺(jué)。

（7）滿介質(zhì)運(yùn)行。水泵必須在滿介質(zhì)的情況下運(yùn)行，以防止動(dòng)環(huán)與靜環(huán)干磨使機(jī)械密封溫度過(guò)高導(dǎo)致密封面損壞。

圖3 動(dòng)環(huán)定位和緊固定位螺栓

（8）檢查運(yùn)行效果。水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后檢查徑向跳動(dòng)，應(yīng)＜0.04 mm，軸向竄動(dòng)量≯0.1 mm。

2.4 機(jī)械密封安裝的注意事項(xiàng)及分析

（1）彈簧伸縮量要適度。彈簧壓縮量過(guò)小，不能長(zhǎng)效地起到密封作用；彈簧壓縮量過(guò)大，失去調(diào)節(jié)動(dòng)靜環(huán)之間壓力的功能，導(dǎo)致密封端面加速磨損，瞬間燒損。

（2）動(dòng)環(huán)O 形圈要使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。動(dòng)環(huán)O 形圈裝配過(guò)緊：①加快O 形圈與軸套間的磨損；②加大動(dòng)環(huán)軸向調(diào)整、移動(dòng)的阻力，在泵運(yùn)行狀況變化頻繁時(shí)無(wú)法及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)；③使動(dòng)環(huán)O形圈受擠壓變形，影響密封效果，將大大縮短O(píng) 形圈使用壽命。動(dòng)環(huán)O 形圈裝配過(guò)松會(huì)出現(xiàn)O 形圈與軸之間密封不嚴(yán)或不能長(zhǎng)效起到密封作用，造成安裝失敗。

（3）靜環(huán)O 形圈要使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。靜環(huán)O 形圈裝配過(guò)緊雖然密封效果會(huì)好些，但是過(guò)緊也會(huì)有一定的影響：①安裝會(huì)造成O 形圈變形，影響密封效果；②靜環(huán)密封端面材質(zhì)以石墨居多，材質(zhì)較脆，安裝時(shí)過(guò)度受力極易引起碎裂；③不便于安裝拆卸，非常容易使靜環(huán)損壞。靜環(huán)O 形圈過(guò)松會(huì)出現(xiàn)O 形圈與靜環(huán)底座之間密封不嚴(yán)或不能長(zhǎng)效起到密封作用，造成安裝失敗。

（4）鎖緊螺母要按照規(guī)范緊固。鎖緊螺母的緊固力度適中，使軸間墊始終保持一定的伸縮量，始終保持較好的密封性能。在裝配過(guò)程中，有時(shí)會(huì)把鎖緊螺母緊固得太緊或者太松，鎖緊螺母過(guò)緊會(huì)導(dǎo)致軸間墊過(guò)早磨損失效，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)密封效果較差，導(dǎo)致滲漏；鎖緊螺母過(guò)松會(huì)導(dǎo)致軸位移、軸間內(nèi)有雜質(zhì)、軸與軸套配合間隙處形成較大的形位誤差、軸套接觸面磨損、軸上各部件配合出現(xiàn)間隙等，直接導(dǎo)致滲漏。

2.5 機(jī)械密封失效的主要原因

某公司各個(gè)水泵由于工況、使用等問(wèn)題，造成水泵運(yùn)行時(shí)機(jī)械密封受損產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象（圖4），主要原因如下。

（1）介質(zhì)雜質(zhì)顆粒磨損動(dòng)靜環(huán)密封面產(chǎn)生滲漏。由于介質(zhì)雜質(zhì)顆粒較多，導(dǎo)致機(jī)械密封密封面磨損（圖5、圖6）。

（2）技術(shù)水平的局限造成部件損壞。動(dòng)環(huán)安裝不當(dāng)造成損壞（圖7）。

圖4 機(jī)械密封磨損

圖5 顆粒磨損后的動(dòng)環(huán)

圖6 新舊動(dòng)環(huán)比較

圖7 動(dòng)環(huán)密封面損壞

（3）水泵運(yùn)行環(huán)境惡劣造成部件損壞。如環(huán)境溫度等。

（4）長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)造成泵的動(dòng)靜環(huán)磨損。

2.6 滲漏的各種原因分析及應(yīng)對(duì)方法（表1）

表1 水泵機(jī)械密封滲漏原因和應(yīng)對(duì)方法

2.7 根據(jù)實(shí)際情況制定維修方案

（1）是否更換新的機(jī)械密封。值得肯定的一點(diǎn)是，一般情況下使用新機(jī)械密封的效果肯定好于舊的，但若是新機(jī)械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇出現(xiàn)了問(wèn)題，會(huì)造成配合尺寸方面的誤差，直接影響機(jī)械密封的密封效果。在某些特殊的介質(zhì)中，如果靜環(huán)沒(méi)有太大磨損，建議不要更換，因?yàn)殪o環(huán)在端蓋座中長(zhǎng)時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)，使一些結(jié)晶體和雜質(zhì)沉積，會(huì)起到較好的密封性。

（2）是否需要立即拆開(kāi)。應(yīng)該仔細(xì)檢查水泵，查找滲漏的原因，因?yàn)橛袝r(shí)并不是機(jī)械密封出現(xiàn)故障，而只需調(diào)整運(yùn)行狀況或適當(dāng)調(diào)整密封位置即可消除滲漏，這樣既節(jié)約成本，又減少了拆修后帶來(lái)的其他新問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械密封作為水泵的重要組成部分，安裝和使用同等重要。分析機(jī)械密封的失效原因和使用注意事項(xiàng)，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的過(guò)程中，若發(fā)生機(jī)械密封泄漏問(wèn)題，可以采取的應(yīng)對(duì)措施。根據(jù)理論結(jié)合實(shí)際的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)更換機(jī)械密封的要領(lǐng)、機(jī)械密封維修和使用過(guò)程中存在的誤區(qū)，保證機(jī)械密封長(zhǎng)時(shí)間正常穩(wěn)定使用，減少維修工作周期，節(jié)省企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。