機械密封在電廠鍋爐給水泵中的應用及故障分析

焦陽 唐國軍

摘 要：為了保證水泵安全有效的運轉，機械密封是關鍵的一環，應分析使用機械密封的各種因素，使機械密封適用于各種泵的技術要求和使用介質要求。機械密封的壽命和可靠性不僅取決于水泵運行工況和工作環境，從某種意義上還取決于對故障的精確的判斷和故障的排除。本文總結了機械密封比較常見的滲漏原因，并提出了解決問題的具體措施。

關鍵詞：機械密封；水泵；故障分析

引言

機械密封在泵類產品中被廣泛應用，而隨著節約能源的要求和產品技術水平的提高，機械密封的應用將更加廣泛。機械密封亦稱端面密封，其至少有一對垂直于旋轉軸線的端面，該端面在流體壓力及補償機械外彈力的作用下，依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合，并相對滑動，并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。

一、機械密封泄漏分析

1.1機械密封的工作原理

水泵的機械密封是由2塊垂直于泵軸的密封元件（靜環和動環）組成，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度≤0.0009mm，金屬材料表面粗糙度Ra=0.02μm，非金屬材料表面粗糙度Ra=0.04μm。動環和靜環作相對轉動，摩擦副材料為石墨、氧化鋁陶瓷、碳化硅、氮化硅、碳化鎢硬質合金等。工作時，靠彈簧和密封介質（工作溶液）的壓力在旋轉的動、靜環的接觸表面上產生適當的壓緊力，使兩端面緊密貼合，并在端面間產生一層極薄的液體膜而達到密封的目的，液體膜具有外層流體動壓力與內層靜壓力（或稱分子親和力），起著潤滑和平衡壓力作用。

1.2機械密封泄漏原因分析

1.機械密封由材質原因造成的滲漏

水泵運行環境惡劣，機械密封無法滿足工作溶液要求，在運行一段時間后，機械密封被工作溶液腐蝕而發生泄漏。

①密封件損壞引起滲漏。大多數潛污泵機械密封拆解后，動、靜環的輔助密封件出現無彈性甚至已經腐爛，造成了機械密封的大量滲漏甚至有磨軸的現象。由于溫度過高、工作溶液中的弱酸、弱堿對機械密封輔助密封件（橡膠）的腐蝕作用，就造成了機械滲漏過大。機械密封橡膠密封圈材料一般為丁腈-40，不耐高溫和酸堿，在高溫和酸性或堿性工作環境中，機械密封的輔助橡膠應選擇性能耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。

②細小顆粒雜質引起的機械密封滲漏。當細小顆粒雜質隨著工作溶液進人密封端面，必然會劃傷或加快磨損密封端面，破壞兩端面緊密貼合而使機械密封出現滲漏。解決的最好方法是選用摩擦副材質硬度相對高些的碳化鎢對碳化鎢的機械密封。

解決方案：選取材質滿足水質要求的機械密封。

2.安裝靜試時泄漏

離心水泵安裝調試好后，一般要進行灌水靜試，檢查機械密封的泄漏量。當泄漏量出現較小時，一般是機械密封輔助密封圈有問題；泄漏量出現較大時，一般是機械密封的動、靜環摩擦副間有問題。通過檢查機械密封的泄漏量、泄漏位置后，再盤動離心泵檢查機械密封，如果泄漏量無太大的變化，說明機械密封的輔助密封圈有問題；如盤動離心泵時泄漏量出現較大變化說明是機械密封的動、靜環摩擦副有問題；如果工作溶液沿著軸向泄漏，多為動環密封圈有問題，工作溶液沿著徑向泄漏，多為靜環密封圈有問題。

解決方案：彈簧壓縮量是有一定的規定的，過大或過小都會引起機械密封泄漏，一般偏差為±2mm，如果壓縮量過大會引起摩擦副端面比壓增高，增大摩擦熱量，引起摩擦副端面熱變形和磨損，如果壓縮量過小會引起摩擦副端面比壓降低，導至摩擦副端面不能密封。動環密封圈安裝時軸（或軸套）端面及靜環密封圈安裝時密封壓蓋（或殼體）的端面應有安裝倒角并無行刺，避免安裝時劃破動、靜環密封圈。

3.運行時出現泄漏

①真空狀態運行造成的機械密封泄漏。泵在起動、停機和進口管漏氣，使得泵送的介質中含有氣體，密封腔就可能出現負壓，如果密封腔內是負壓，那么就會造成密封端面干摩擦，破壞密封端面，引起機械密封泄漏。

解決方案：采用雙端面機械密封，有助于改善潤滑條件，提高密封性能。

②在介質為污泥的長時間運行中，由于密封圈的磨損，污泥進入彈簧里，堆積阻礙彈簧的伸縮補償；顆粒狀物質進入摩擦副，擦傷動、靜環密封端面，造成機械密封泄漏。

解決方案：定期更換密封圈，清理彈簧中的污泥。更換機械密封，在污泥容易進人的位置選用摩擦副材質硬度相對高些的碳化鎢對碳化鎢的機械密封。

③因漏氣、氣蝕、憋壓等異?，F象，引起泵主軸軸向竄動量大，增大了輔助密封與軸過盈量，造成動、靜環磨損后，動環不能靈活移動而得不到補償位移。

解決方案：在安裝機械密封時，控制軸的軸向竄動量應<0.1mm，在確保輔助密封與軸的徑向密封時又能使動環在軸上自由移動（彈簧能自由地伸縮）。

④密封面潤滑油量不足引起密封端面干摩擦或劃傷，應使油室腔內潤滑油面高于動、靜環密封面。因為軸承座不同心（軸承磨損）和轉子不平衡及汽蝕造成轉子振動增大，會使機械密封滲漏產生和壽命縮短。這種問題可根據維修標準來糾正。

二、機械密封常見的幾個誤區

2.1彈簧壓縮量越大密封效果越好

彈簧壓縮量是有一定的規定的，如果壓縮量過大會引起摩擦副端面比壓增高，增大摩擦熱量，引起摩擦副端面熱變形和急劇磨損，如果壓縮量過小會引起摩擦副端面比壓降低，導至摩擦副端面不能密封。

2.2動環密封圈越緊密封效果越好

機械密封動環密封圈過盈量大。①使密封圈與軸（軸套）間的磨損加劇，出現泄漏；②造成動、靜環磨損后，動環不能靈活移動而得不到補償位移；③彈簧因過度疲勞而容易失效；④密封圈容易變形而失效。

2.3靜環密封圈越緊越好

靜環密封圈基本處于靜止狀態，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的：①引起靜環密封因過度變形；②靜環材質以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；

三、結束語

平常的檢修和保養時是更好的方法，例如：選用合理的機械密封來減少運轉設備的振動，加強工藝管理以確保工藝指標的穩定，防止壓力、溫度等條件的變化過大從而提高機械密封可靠性，保證機械密封系統的正確應用，使機械密封長期有效的運轉，提高機械密封穩定性、長期性，節約能耗，提高效益。

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