離心泵機械密封泄漏原因及預防方法

王騰

摘要 ：離心泵是目前國內外化工企業最常用的設備之一，離心泵最主要采用的密封方式為機械密封，本文介紹了機械密封的作用及工作原理，分析了離心泵機械密封泄漏的原因、處理方法及檢修過程中存在的誤區和注意的問題。

關鍵詞 ：離心泵；機械密封 ；泄漏

目前機械密封在離心泵中應用非常廣泛 ，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行 ，尤其在化工生產過程中 ，由于生產的連續性 ，機械密封出現泄漏 ，將嚴重影響著生產的正常進行。

1、機械密封工作原理及泄漏的原因分析

1. 1 機械密封的工作原理

離心泵的機械密封是由 2 塊垂直于泵軸的密封元件 （靜環和動環） 組成的，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度≤0.000 9 mm，金屬材料表面粗糙度 Ra=0.02 μm，非金屬材料表面粗糙度Ra=0.04 μm。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 主要的泄漏點

主要泄漏點有： 軸套與軸間的密封 ； 動環與軸套間的密封；動、靜環間密封；對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。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷 ，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、判斷 ， 才能得出正確結論。

1. 3泄漏原因分析及判斷

1.3.1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。

1.3.2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： （ 1 ）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 ）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； （ 4）靜環密封圈過松 ，當動環軸向浮動時 ，靜環脫離靜環座； （ 5 ）工作介質中有顆粒狀物質 ，運轉中進入摩擦副 ，擦傷動、靜環密封端面； 上述現象在試運轉中經常出現 ，有時可以通過適當調整靜環座等予以消除 ， 但多數需要重新拆裝 ， 更換密封。

1.3.3 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。 （ 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 ）對較長時間停運 ，重新起動時沒有手動盤車 ， 摩擦副因粘連而扯壞密封面； （ 4 ）環境溫度急劇變化； （ 5 ）工況頻繁變化或調整； （ 6）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉中突然泄漏 ，如不能及時發現 ，往往會釀成較大事故或損失。

2、機械密封檢修中的幾個誤區

（1） 彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然 ，彈簧壓縮量過大 ，可導致摩擦副急劇磨損 ，瞬間燒損； 過度的壓縮使彈簧失去調節動環端面的能力 ，導致密封失效。

（2）動環密封圈越緊越好。其實動環密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損 ，過早泄漏；二是增大了動環軸向調整、移動的阻力 ，在工況變化頻繁時無法適時進行調整；三是彈簧過度疲勞易損壞； 四是使動環密封圈變形 ，影響密封效果。

（3）靜環密封圈越緊越好。靜環密封圈過緊也是有害的。一是引起靜環密封因過度變形； 二是靜環材質以石墨居多 ，一般較脆 ，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難 ，極易損壞靜環。

（4）葉輪鎖母越緊越好。一般認為 ，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊 ， 其實導致軸間泄漏的因素較多 ，如軸間墊失效 ，偏移 ，軸間內有雜質 ，軸與軸套配合處有較大的形位誤差 ， 接觸面破壞 ，軸上各部件間有間隙 ，軸頭螺紋過長等都會導致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效 ，相反適度鎖緊鎖母 ，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性 ，在運轉中鎖母會自動適時鎖緊 ，使軸間始終處于良好的密封狀態。

（5）新的比舊的好。相對而言 ，使用新機械密封的效果好于舊的 ，在聚合性和滲透性介質中 ， 靜環如無過度磨損 ，還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態 ，使聚合物和雜質沉積為一體 ，起到了較好的密封作用。

3、機械密封泄露預防措施

（1）減少密封環熱裂紋預防措施

①保持泵的入口壓力，保證離心泵滿管進料。②機械密封冷卻水使用軟水，并且水壓足夠大，能及時帶走密封產生的摩擦熱和泵送熱流體傳導的熱量，減少水垢的產生。③采用抗摩擦，散熱眭好硅作密封面材料。

（2）減輕離心泵振動引起的機械密封失效的預防措施

①轉子部分的徑向跳動最大不超過 0.03-005mm。②電機單獨運轉時其振幅不超過 0.03mm；工作溫度下泵與電機的同心度，軸向口0.08mm，徑向口0.10mm。③泵運轉時振動恒值最大不超過值0.06mm。④覡場操作、維修、調節時，嚴格執行操作規程，消除振動源。

（3）彈性元件失彈預防措施

①避免出現失彈的有效方法是選擇合理的波紋管材料及對其進行恰當的熱處理。高溫有腐蝕工況下工作的波紋管可用高鎳合金制造，如 Incone1718，這是機械密封中金屬波紋管最常使用的材料。②采用機械密封輔助系統，降低機械密封腔內溫度。③彈簧損壞多半因腐蝕或使用過久，使彈簧失去彈力而影響密封，彈簧損壞后應更換新彈簧。檢修時將彈簧清洗干凈后測其彈力.彈力變化應不小于20%。

（4）傳動座打滑的預防措施

①將傳動座由頂絲傳動改為鍵傳動。②將傳動座由頂絲傳動改為柱銷傳動。

（5）靜環移位的預防措施

①更換新機械密封腔體，確保靜環不能移動。②制作合適的靜環定位銷，確保靜環不隨動環的旋轉而移位。③檢查機械密封輔助系統及補償系統，確保能正常工作。

4、結論

機械密封的應用越來越廣泛，它是一種對設計、機械加工、裝配質量都有很高要求的精密部件。在安裝機械密封時，應充分地考慮到機械密封使用時的各種因素，使機械密封滿足于各種情況下泵的技術要求和工作環境下的使用要求，保證充足的潤滑條件，這樣才能保證機械密封長期安全、可靠地運行。

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