離心泵機械密封失效原因及應(yīng)對措施

白文清

（中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

引言：石化生產(chǎn)是我國國民經(jīng)濟(jì)的有效支柱產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展下的石油生產(chǎn)也在不斷地進(jìn)步。石油化工的合理發(fā)展離不開離心泵穩(wěn)定運行的支持，離心泵作為化工生產(chǎn)的重要設(shè)備，其密封性能直接關(guān)系到化工生產(chǎn)安全的穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)的運行。因此，在日常的生產(chǎn)管理過程中，要強化機械密封維護(hù)，對密封失效的原因深入分析，為機械的有效構(gòu)建提供可靠的依據(jù)。

一、機械密封工作的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

（一）機械密封的工作原理

機械密封是由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的斷面在補償機構(gòu)彈力與流體壓力的共同作用下，通過密封的配合，保持貼合并相對滑動而組成的防止液體泄露的端面密封裝置，因此又稱為端面密封。其工作原理是依靠彈性元件以及密封介質(zhì)的壓力，在靜環(huán)與動環(huán)的接觸端面上產(chǎn)生一定的壓緊力，使這兩個接觸單面緊密貼合并在密封端面形成一道微小的縫隙，當(dāng)縫隙之間通過有壓介質(zhì)時，此區(qū)域會形成非常稀薄的一道液膜，形成一定阻力，以避免介質(zhì)向外泄露，從而達(dá)到密封的目的。

（二）機械密封的基本結(jié)構(gòu)

機械密封的結(jié)構(gòu)主要包括：緊固件、防轉(zhuǎn)件、傳動件、輔助密封、彈性元件以及端面密封副元件等，端面密封副是使密封面緊密貼合的元件，由靜環(huán)與動環(huán)組成，其可以防止介質(zhì)發(fā)生泄漏，加強密封效果，靜環(huán)與動環(huán)的材料最好選用耐磨性好、質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的材料。彈性元件主要有彈簧與波紋管組成，其主要作用是緩沖、補償以及預(yù)緊。彈性元件必須保持穩(wěn)定的彈性來減緩輔助密封以及傳動件產(chǎn)生的動環(huán)、摩擦所帶來的慣性作用力，保證端面密封副的平穩(wěn)運行，因此其材料必須選用耐腐蝕性、耐疲勞的材質(zhì)。輔助密封一般由O 型圈與V 型圈等密封圈所組成，密封圈可以幫助靜環(huán)與動環(huán)加強其緊密性，同時還具有緩沖與浮動的作用，由于密封圈的工作環(huán)境較為復(fù)雜，因此其材料需要具有一定的抗熱性以及抗寒性。傳動件主要有傳動鍵、傳動座、傳動環(huán)以及傳動銷組成，其作用是將軸的轉(zhuǎn)矩傳達(dá)到動環(huán)上面，為了保證傳動件的性能，其材料需要擁有良好的耐磨性與耐腐蝕性。緊固件主要有軸套、壓蓋、彈簧座、固定螺釘組成，其作用是將靜環(huán)與動環(huán)進(jìn)行定位、緊固工作，進(jìn)一步加強密封效果，緊固件由于其使用頻繁，因此需要具備容易拆裝、可循環(huán)使用的特點。防轉(zhuǎn)件與防轉(zhuǎn)銷，其作用是避免靜環(huán)在轉(zhuǎn)動時與機器脫離，因此其需要具有一定的長度來保障，且做好定位，避免靜環(huán)隨著動環(huán)轉(zhuǎn)動而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

二、離心泵機械密封失效原因

（一）材料問題

材料的品質(zhì)直接決定了密封效果的質(zhì)量，如果材料不合理、匹配不到位，則會使密封端面的磨損加快，影響接卸密封的使用壽命與維護(hù)難度，因為在接卸的使用中，往往伴隨著劇烈的震動以及高溫，如果材料質(zhì)量達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)，極容易在使用過程中出現(xiàn)密封端面損壞、燒傷、開裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了離心泵機械的密封性，甚至?xí)χ苓叺墓ぷ魅藛T造成人身傷害，目前，市場上常用的材質(zhì)一般都采取碳石墨、碳化硅等硬度較大的材質(zhì)，以避免發(fā)生密封性不好的問題。除此之外，造成材料質(zhì)量問題的另一個原因是價格問題，由于離心泵機械密封材料的價格昂貴，因此，很多采買者往往會退而求其次，選用性能稍差一些的材料，如果應(yīng)付往常的工作也是可以，但是一旦工作量加大、使用頻率加快，就很容易引起密封性失效問題。

（二）腐蝕

在離心泵機械密封的實際應(yīng)用過程中，腐蝕會對密封產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。若離心泵在機械密封的過程中出現(xiàn)了腐蝕點、表面腐蝕或者化學(xué)腐蝕的情況，都會對離心泵的機械密封產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，具體表現(xiàn)為增加離心泵中密封之間的間隙，出現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況，對密封性能造成嚴(yán)重的后果。一方面，在表面出現(xiàn)腐蝕后，會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)彈簧不穩(wěn)定現(xiàn)象，增加密封端之間的間隙，對整體密封產(chǎn)生影響。另一方面，在進(jìn)行離心泵安裝施工過程中，若出現(xiàn)操作不當(dāng)，也會導(dǎo)致機械各個結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，嚴(yán)重情況會引發(fā)整體機械結(jié)構(gòu)的斷裂。在復(fù)雜環(huán)境下運行的離心泵，更容易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，這也是導(dǎo)致機械密封失效的主要原因，嚴(yán)重破壞離心泵的正常運行。

（三）機械摩擦

離心泵的機械結(jié)構(gòu)在實際的運行中，會產(chǎn)生摩擦，這樣就會對離心泵的機械密封產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，出現(xiàn)機械密封失效的情況。此外，機械結(jié)構(gòu)在經(jīng)過長期的摩擦作用下，也會導(dǎo)致一部分的密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)老化、變形，嚴(yán)重后會出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，這些都是造成機械密封失效的主要原因。因此，在機械設(shè)備進(jìn)行日常管理的過程中，相關(guān)人員要對此有高度的重視。

（四）對中不良

離心泵機械對中不良會直接造成軸承的磨損，甚至出現(xiàn)軸承跑套等現(xiàn)象，使整個機械的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形與偏口的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致機械的密封失效。在離心泵的實際振動過程中，最主要涉及三個方向的振動力，若在實際運行的過程中出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致機械零部件分離，直接影響機械的密封性能。因此，在離心泵機械密封的構(gòu)建過程中，要有效地避免出現(xiàn)對中不良的情況，控制離心泵的運行狀態(tài)，以免出現(xiàn)機械密封斷面出現(xiàn)磨損的情況[1]。

（五）人為因素

離心泵的機械密封的失效原因也有一部分是受人為的因素影響。在機械設(shè)備正常開展工作的過程中，若出現(xiàn)工作人員操作不當(dāng)或者出現(xiàn)人為失誤的情況，都會導(dǎo)致機械產(chǎn)生一定的故障，嚴(yán)重時，還會出現(xiàn)機械的零部件出現(xiàn)裂縫或者受高溫產(chǎn)生變形的現(xiàn)象。同時，若工作人員在實際的操作過程中，其責(zé)任意識不強，常常出現(xiàn)違規(guī)操作的行為，也不能夠嚴(yán)格地按照保養(yǎng)設(shè)備的管理規(guī)定進(jìn)行詳細(xì)的檢查，造成機械設(shè)備出現(xiàn)冷水不足的后果，就會使得機械密封帶出現(xiàn)高溫變形、甚至是斷裂等故障。

二、防止離心泵機械密封失效的有效對策

在石油化工的發(fā)展過程中，采用離心泵能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定開展。因此，在生產(chǎn)過程中要重視離心泵的作用，并實時地對離心泵的運行情況實施系統(tǒng)化的維護(hù)。定期開展預(yù)防檢測的維護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行及時維護(hù)與更換，最大程度地減少安全事故的發(fā)生概率[2]。

（一）嚴(yán)把機械材質(zhì)質(zhì)量

離心泵機械密封材質(zhì)的質(zhì)量是決定其密封質(zhì)量的重要因素，因此，在材料的選取中，一定要科學(xué)、合理，不可為了貪圖便宜而購買質(zhì)量較差的設(shè)備，因為，如果材料質(zhì)量發(fā)生問題，在日后機械的故障率會升高，而維修成本也會加劇，造成得不償失的局面。因此，在材料的選取上，一定要根據(jù)自身的工作環(huán)境以及使用頻率進(jìn)行考量，購買最為符合企業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量材質(zhì)。同時，加強工作人員的操作培訓(xùn)，使其規(guī)范使用器械，將器械發(fā)生故障的概率進(jìn)一步降低，并且做好器械的定期檢查，對于出現(xiàn)問題的或者隱患的部件，及時維修或更換，以避免因機械故障影響工作進(jìn)展。

（二）防腐蝕

由于化工企業(yè)生產(chǎn)工作環(huán)境具有一定的特殊性，也容易造成離心泵機械密封出現(xiàn)腐蝕，這是導(dǎo)致失效的重要原因。因此，在進(jìn)行化工離心泵的日常生產(chǎn)工作中，管理人員必須要針對腐蝕的問題完善管理制度。一方面，要在進(jìn)行日常的采購過程中，要結(jié)合化工企業(yè)的真實運行狀況購耐符合標(biāo)準(zhǔn)的材料。此外，也要保證在日常的工作中，嚴(yán)格落實防腐的監(jiān)管，并做好防腐檢修記錄的工作。另一方面，嚴(yán)格控制離心泵的日常運行環(huán)境，盡量避免離心泵在實際的運行中產(chǎn)生化學(xué)腐蝕的情況，進(jìn)而對離心泵的機械密封產(chǎn)生嚴(yán)重影響。同時，也要嚴(yán)格控制機械密封中冷卻水的溫度控制，防止出現(xiàn)由于機械密封的摩擦面，引發(fā)的高溫現(xiàn)象。最后，也要對已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕情況的機械結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行及時的更換。

（三）預(yù)防摩擦

在化工離心泵開展運行的過程中，機械出現(xiàn)摩擦情況是不可避免的，但嚴(yán)重的機械摩擦情況會導(dǎo)致機械密封出現(xiàn)失效的現(xiàn)象。一方面，要合理的選擇機械密封端面的材料，盡可能地保證機械密封材料具有強度與一定的耐磨性能，這樣的材料能最大程度地避免因機械裂縫導(dǎo)致密封失效的情況。另一方面，要及時地對機械密封端面進(jìn)行檢查，保證日常的良好維護(hù)與管理，如果在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)密封斷面出現(xiàn)較大的粗糙面或者是較差的平整度時，要及時進(jìn)行維修與更換。最后，在安裝離心泵機械設(shè)備過程中，也要盡量的避免機械的零部件表面出現(xiàn)雜質(zhì)，以免對機械的密封性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。機械密封在開啟運行時，導(dǎo)致密封失效最常見的原因就是出現(xiàn)摩擦，但在離心泵的實際運行過程中，會不可避免地受很多因素的影響產(chǎn)生摩擦現(xiàn)象。因此，在實際運行中，要增強機械維護(hù)的相關(guān)工作，不斷強化操作人員在設(shè)備運行中的行為規(guī)范，這樣才能有效地保證離心泵中機械密封的有效性[3]。

（四）合理密封

只有在充分保證機械密封的條件下，及機械零部件合理的安裝前提下，離心泵才能發(fā)揮有效的密封性能。一方面，要根據(jù)化工離心泵在其實際運行的環(huán)境下，通過運行溫度的壓力及各種工況的參數(shù)，科學(xué)合理的選擇機械密封的形式，才能全面提升機械密封的密封性能。另一方面，針對安裝離心泵的施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在實際的安裝過程中，要高度重視設(shè)備實際運行的狀態(tài)及實時的變化，并強化對設(shè)備的維護(hù)與檢修工作，定期進(jìn)行相關(guān)的檢測，從根本上避免設(shè)備運行中出現(xiàn)的問題；同時，在機械的密封結(jié)構(gòu)中存在很多精密的零件。因此，在實際的安裝過程中，相關(guān)操作人員要嚴(yán)格的按照規(guī)定的安裝流程進(jìn)行安裝操作，并保證安裝時的施工精準(zhǔn)度，保護(hù)好機械密封中的精密零部件，防止在設(shè)備的安裝過程中出現(xiàn)違規(guī)的操作情況。最后，不斷強化日常對設(shè)備的維護(hù)與管理工作，建立健全相關(guān)的設(shè)備維護(hù)管理制度，對機械的精密零件實施有效的維護(hù)與管理。

（五）防范人為因素

在預(yù)防人為因素的過程中，首先要提高相關(guān)工作人員的責(zé)任意識，規(guī)范操作人員的日常操作行為，要嚴(yán)格地按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做好機械運行的操作；完善日常的維護(hù)管理制度，建立相應(yīng)的崗位職責(zé)劃分，落實好機械各項零部件的管理工作，并劃分詳細(xì)的管理工作內(nèi)容；積極地開展科學(xué)維修工作，定期對離心泵的全面檢修，以避免出現(xiàn)安全事故。在檢測時對于故障問題出現(xiàn)的位置及故障的內(nèi)容進(jìn)行深入的分析，制定相關(guān)的預(yù)防措施與應(yīng)急對策，有針對性地進(jìn)行機械維護(hù)與修復(fù)；做好相應(yīng)的機械維護(hù)工作與管理工作，定期開展有關(guān)運行操作的培訓(xùn)，以提升相關(guān)人員的專業(yè)操作技能；建立健全相應(yīng)的考核機制，將考核結(jié)果與人員的職務(wù)晉升與薪酬等待遇掛鉤，以此提升工作人員的積極性。

結(jié)論：綜上所述，導(dǎo)致離心泵機械密封失效的原因有很多，是多種綜合因素造成的結(jié)果。因此，在日常的生產(chǎn)運行過程中，要對導(dǎo)致失效的問題進(jìn)行詳細(xì)的分析與探究，并針對失效的具體原因找出相關(guān)的解決措施，通過這些措施的貫徹落實，以此保障離心泵機械密封的良好性能。