離心泵機械密封失效原因分析及改進措施

張永海 殷啟超

（中國石油蘭州石化公司研究院，甘肅 蘭州730060）

在化工生產中，常常需要將流體從低處輸送到高處、從低壓輸送至高壓，或沿管道送至較遠的地方。為達到此目的，必須對流體加以外功，以克服流體輸送過程中的阻力。為流體提供能量的機械成為流體輸送機械，根據工作原理的不同通常分為四類，即離心式、往復式、旋轉式及流體動力作用式。而離心泵即為流體輸送機械中最為常見的一種動力機械。離心泵具有結構簡單、流量大而均勻、操作方便的優點。而機械密封則是這種流體輸送機械的軸封裝置，具有泄漏量小和壽命長等優點。

1 機械密封故障現象及分析

泵用機械密封種類繁多、型號各異，但泄漏點主要有五處：軸套與軸間的密封；動環與軸套間的密封；動、靜環之間的密封；靜環與靜環座間的密封；密封端蓋與泵體間的密封。

一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發現和解決，但需細致觀察，特別是當工作介質為液化氣體或高壓、有毒有害氣體時，相對困難些。其余的泄漏直觀上很難辨別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結論。

1.1 安裝靜試時泄漏

機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環或靜環密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題；如泄漏介質沿軸向噴射，則動環密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環密封圈失效。

1.2 試運轉時出現的泄漏

泵用機械密封經過靜試后，運轉時高速旋轉產生的離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環摩擦副受破壞所致。

引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現象，引起較大的軸向力，使動、靜環接觸面分離；

（2）對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；

（3）動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量；

1.3 正常運轉中突然泄漏

離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。主要有：

（1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞；

（2）對泵實際輸出量偏小，大量介質泵內循環，熱量積聚，引起介質氣化，導致密封失效；

（3）回流量偏大，導致吸人管側容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封。

2 機械密封失效原因分析與維修

2.1 周期性滲漏

（1）泵轉子軸向竄動量大,輔助密封與軸的過盈量大,動環不能在軸上靈活移動。在泵翻轉,動、靜環磨損后,得不到補償位移。

對策：在裝配機械密封時,軸的軸向竄動量應小于0.1mm,輔助密封與軸的過盈量應適中,在保證徑向密封的同時,動環裝配后保證能在軸上靈活移動(把動環壓向彈簧能自由地彈回來)。

（2）密封面潤滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

對策：油室腔內潤滑油面高度應加到高于動、靜環密封面。

（3）轉子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡,汽蝕或軸承損壞(磨損),這種情況會縮短密封壽命和產生滲漏。

對策：可根據維修標準來糾正上述問題。

2.2 由于壓力產生的滲漏

高壓和壓力波造成的機械密封滲漏由于彈簧比壓力及總比壓設計過大和密封腔內壓力超過3MPa時,會使密封端面比壓過大,液膜難以形成,密封端面磨損嚴重,發熱量增多,造成密封面熱變形。

對策：在裝配機封時,彈簧壓縮量一定要按規定進行,不允許有過大或過小的現象,高壓條件下的機械密封應采取措施。為使端面受力合理,盡量減小變形,可采用硬質合金、陶瓷等耐壓強度高的材料,并加強冷卻的潤滑措施,選用可用的傳動方式,如鍵、銷等。

2.3 由于介質引起的滲漏

大多數潛污泵機械密封拆解后,靜環和動環的輔助密封件無彈性,有的已經腐爛,造成了機封的大量滲漏甚至有磨軸的現象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對靜環和動環輔助橡膠密封件的腐蝕作用,造成了機械滲漏過大,動、靜環橡膠密封圈材料為丁腈—40,不耐高溫,不耐酸堿,當污水為酸性堿性時易腐蝕。

對策：對腐蝕性介質,橡膠件應選用耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。

3 結論

以上總結了機械密封比較常見的泄漏原因以及維修對策。機械密封本身是一種要求較高的精密部件,對設計、機械加工、裝配質量都有很高的要求。在實際使用過程中，應綜合考慮機械密封失效的各種因素，使裝配的機械密封適用于離心泵的技術要求和工藝要求,保證機械密封長期可靠地運轉。

［1］顧永泉.機械密封實用技術[M].北京:機械工業出版社,2002.

［2］林崢.實用密封手冊[M].上海:上海科學技術出版社,2008.

［3］魏龍.密封技術[M].2版.北京:化學工業出版社,2010.