化工泵機械密封泄漏分析及檢修措施

李驁

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

各類化工泵是化工生產的核心部件之一，其能否進行安全平穩的運行對于化工生產的順利實現具有十分重要的現實意義，將直接影響到生產效率，并對化工企業的生產效益形成影響。在化工泵實際的工作過程中，由于化工工藝非常復雜，導致其工作環境非常惡劣，長期處于這種環境中的化工泵極易發生不同程度的損壞。因此，為了確保化工泵能夠始終處于良好的工作狀態，就要根據其工作狀態的實際情況采取有針對性的檢修措施，確保化工泵始終具有良好的機械密封性能，進而為化工生產的順利進行提供可靠地保障。

1 化工泵的機械密封原理

化工泵機械密封的實現是建立在一對相對運動的環端面之上，這組環端面是由一個固定和一個隨軸運動的環端面組成。這兩個環端面之間相互緊密貼合，進而能夠形成非常微小的軸向間的縫隙密封，這種密封形式就是機械密封。

通常情況下，化工泵機械密封的實現主要是在動環、靜環、密封元件以及壓縮元件的配合下實現的，其中靜環與動環組成一對摩擦副。在化工泵的工作過程中，密封室內的液體和壓緊元件的壓力將動環與靜環緊緊地壓在一起，而且在動環和靜環之間還能形成一層液體膜進一步增加了化工泵的密封效果。由于壓緊元件具有較高的壓力，在靜止的狀態下，泵的端面之間也能保持良好的貼合狀態，進而避免密封介質發生泄漏，而且還能有效防止雜質進入到密封端面之中。

2 化工泵機械密封泄漏原因分析

化工泵機械密封的失效原因多種多樣，不僅與機械密封的內部有關，而且還會受到外部因素的影響。一般情況下，化工泵機械密封失效的原因主要有機械損壞、腐蝕損壞以及熱損壞等，由于機械密封的結構比較特殊，而且其工作環境普遍較為復雜，因此，實際上機械密封損壞形式具有多樣性，下面將分幾方面進行介紹。

2.1 選型不當

化工泵的型號選擇不合理極易對端面造成破壞，根據其密封形式的不同，機械密封主要可以分為：平衡型密封、單面密封、內裝式密封、外裝式密封以及非平衡型雙端桌密封等多種不同形式的機械密封類型。如果沒有根據化工泵工作的實際需要進行型式的選擇，就會導致端面壓力出現過大或過小的問題，進而影響到端面的穩定性，當端面壓力過大時，就會不利于摩擦副間液膜的形成，造成端面之間的摩擦過大，進而導致磨損嚴重，造成密封件出現變形，導致泄漏的發生；當端面壓力過小時，端面之間的摩擦就不能得到及時有效的補償，由于摩擦力過小，在工作過程中就會導致打滑的出現，不利于泵的正常工作。

2.2 材料選擇不合理

材料選擇的是否恰當對于化工泵機械密封的實現也具有十分重要的影響，不同材料能夠適應不同工作環境的要求，材料選擇的不合理就會造成密封裝置無法充分發揮出良好的密封作用，進而造成密封的失效。例如，在選擇密封圈的時候，要對泵的工作環境、工作性質、壓力以及轉子的轉動速度等因素進行綜合考慮，優選適宜的密封圈材料，如果沒有結合泵實際工作的要求進行密封圈材料的優選，極易造成密封圈材料無法適應泵的工作要求，不僅無法對化工泵起到良好的密封效果，而且還會造成密封圈壽命的大大縮短，進而增加化工生產過程中的成本，加重了化工企業的生產負擔，不利于企業的長遠發展。

2.3 壓力

壓力對于化工泵機械密封的實現具有十分重要的作用，只有具有足夠的壓力才能確保化工泵機械密封可靠性。在化工泵的實際運行過程中，當存在真空狀態運行產生了機械密封的泄漏，通常對其進行雙端面的機械密封，不僅能夠有效改善化工泵的潤滑條件，確保化工泵的正常運行，而且還能在一定程度上提高化工泵的機械密封性，避免滲漏情況的發展。在化工泵的裝配過程中，如果沒有嚴格按照規定的機型對彈簧進行有效的壓縮，就可能導致相差較大情況的發生，進而影響到化工泵的密封情況。為了確保化工泵的各個端面受力均勻，可以充分利用硬質合金等具有較高耐壓強度的材料減少位移。

2.4 周期性的泄漏

周期性的泄漏也是導致化工泵密封失效的重要原因，對于化工泵的正常運行也具有較大的影響。在化工泵的運轉過程中，由于泵自身的運轉特點所致，當泵轉子的軸向竄動量和周期性振動較大時，就會對泵的平穩運行造成不良的影響，進而導致輔助密封和軸的過盈量逐漸變大，隨著過盈量的不斷增大，導致動環無法在軸上進行靈活的移動，從而導致泵的機械密封失效，引起周圍性的泄漏。同時，泵運行過程中的振動還會加劇轉子的磨損速度，隨著轉子磨損程度的不斷增大，化工泵就可能因此得不到有償位移，進而影響到化工泵的正常運行。

2.5 外部因素

在化工泵的運行過程中，會受到多種外部因素的不良影響，如果沒有對其采取有針對性的改善措施，就會造成化工泵出現不同程度的泄漏，進而影響化工生產的順利進行。對化工泵的機械密封性能具有影響，導致其失效的外部因素主要有：第一，泵的軸向竄動量比較大，化工泵機械密封的實現是建立在密封面承受一定比壓的基礎上，通常情況下，為了確保化工泵具有良好的機械密封性能，其泵軸的竄動量要小于0．5mm，從而保證合理的比壓值。第二，泵用機械密封振動幅度較大造成的泄漏。如果泵用機械密封的振動幅度過大，那么就會使得機械密封失去其效果。通常情況是產生振動幅度較大的原因在于設計的不合理性，徑向力過大，軸承精度不夠以及聯軸器平行度不夠高等。

2.6 操作不當

在實際的工作過程中，生產工人操作失誤，同樣也會對化工泵的機械密封造成嚴重的影響，甚至導致機械密封失效。工人的操作不當主要有以下幾方面。

（1）在操作過程中，由于氣蝕和抽空的影響，導致化工泵的軸向力較大，進而造成動環端面和靜環端面發生分離。

（2）在安裝化工泵的機械密封過程中，由于安裝工人沒有嚴格按照安裝要求進行操作，導致泵的伸縮量過大，由此會造成摩擦副端面的磨損加劇，久而久之就會導致化工泵的機械密封失效。

（3）泵的動環密封圈太近，造成彈簧不能自動調節動環軸向的浮動量，而靜環密封圈如果太松，一旦動環軸向浮動時，靜環就有可能和靜環座脫離。工作介質中的顆粒一旦進入動環靜環摩擦副，就會使得動環密封與靜環密封端座受到損傷。

3 提高化工泵機械密封性能的檢修措施

化工泵作為化工生產的重要設備，其工作狀態會對整個化工生產的順利進行造成嚴重影響。因此，化工泵的機械密封對設計、加工以及裝配質量的要求都非常高。機械密封使用現場，盡可能的使得機械密封技術要求與使用條件同時得到滿足。泵的機械密封對維護人員的素質要求也非常高。為了解決泵存在的機械密封問題，可以采用以下措施。

3.1 進行材質的優選

在化工泵材質的選擇過程中，要優先選用硫含量較高的材料，而摩擦副則需要選擇碳化硅或者氮化硅的材質，進而能夠有效改善化工泵的機械密封性能。碳化硅材料的密度相對較低，具有強度高、耐磨性好、抗腐蝕、隔熱性好以及耐高溫等優點，因此，能夠用于摩擦副的制作。為了避免化工泵受到介質的腐蝕，就要在其表面形成一個金屬保護層，通過保護層將機械密封金屬與泵中的介質進行有效的隔離，進而避免腐蝕的發生。合金鋼是在鋼中除了鐵元素，碳元素之外加入其它的元素，合金鋼的強度高、韌性高、耐腐蝕、耐高溫、耐磨，但是其生產工藝復雜，造價價高。因此，在化工泵機械密封材料的選擇上，要充分結合泵中介質的性質以及泵實際的工作環境進行有針地性的選擇，確保所選擇的材料技術上先進，經濟上合理。

3.2 嚴格按照規范操作

為了避免操作失誤給化工泵的機械密封性能造成不良影響，就要盡可能的降低生產工人的操作失誤率。在對雙螺桿泵進行操作的過程中，操作工人盡可能做到連續平穩，避免對泵帶來不良的影響，同時，還要對泵的運行情況進行實時監測，尤其是泵的振動強度，更要通過測振儀進行準確的測量，進而對泵的振動進行科學合理的控制。

3.3 充分考慮振動

振動對于化工泵的機械密封性能具有十分嚴重的影響，因此，在其檢修過程中要對化工泵的振動情況進行科學合理的分析，并根據泵的實際工作情況采取有針對性的改善措施，盡可能降低化工泵在工作過程中所產生的振動，進而能夠避免振動對化工泵機械密封造成的不利影響。為了盡可能降低泵軸撓度過大對化工泵機械密封性能造成的不利影響，要采取有效的措施降低兩端軸承之間的距離，同時，可以適當增加化工泵軸的直徑，減小振動對化工泵所造成的不良影響。

3.4 嚴格按照要求安裝機械密封

在化工泵的檢修工作完成后，要對其進行有效的安裝，其安裝質量對化工泵的密封性能具有十分重要的現實意義。因此，在安裝過程中，要嚴格按照國家相關標準規范的規定進行，要對彈簧的伸縮量進行嚴格的控制，確保動環能夠在軸上進行自由的移動，同時，還要確保靜環與動環和輔助密封圈的接觸部分的表面粗糙度不超過5μm，內孔或者外圓尺寸公差為H8。機械密封部分的軸向的跳動公差不能超過0．06mm，機械密封軸向竄動量不能超過0．3mm，同時安裝進行密封時，表面粗糙度不能超過3．2μm。

4 化工泵機械密封檢修需要注意的問題

4.1 彈簧的壓縮量

對于化工泵的彈簧而言，要對其壓縮量進行科學合理的控制，當壓縮量過大時，就會導致摩擦副的摩擦力增加，進而大大增加摩擦損失，隨著摩擦副損失的不斷增加，就會導致化工泵機械密封失效，甚至還可能造成摩擦副燒毀，對化工生產的安全進行帶來嚴重的威脅；當彈簧的伸長量過大時，就可能導致彈簧無法對動環端面進行有效的調節，進而使得泵的機械密封失效，從而造成化工泵出現泄漏的現象。

4.2 動環密封圈

化工泵動環密封圈的張緊度要適當，當其過緊時，一方面，不僅會造成軸套與密封圈之間的摩擦力過大，進而大大增加摩擦損失，造成化工泵的機械密封壽命的大大縮短，而且還會使得動環軸向的調整以及移動的阻力增加，在化工泵的工作過程中，當泵的運行速度增加后，就無法進行適時的調節；另一方面，過緊還會造成化工泵彈簧出現過度的疲勞，長期處于超負荷工作狀態中的彈簧其使用時間就會大大縮短，進而導致密封的失效。

4.3 靜環密封圈

泵的靜環密封圈一般情況下處于靜止狀態，因此，適當增加其張緊程度能夠在一定程度上提高密封效果，但是不容忽視的是，靜環密封圈過緊對化工泵的機械密封也存在著不利的影響。首先，長期處于過緊狀態中的靜環密封圈會發生一定程度的塑性變形，進而對其密封性能帶來不利的影響；其次，靜環密封圈大都采用石墨制作而成，由于材料的性質，造成其質脆易碎，當其受力過度時極易發生破碎，而且靜環密封圈過緊會造成安裝，拆卸等操作的不便，從而使得靜環密封圈容易發生損壞。

4.4 葉輪鎖母并非越緊越好

在化工泵的機械密封泄露原因中，軸套與軸之間的泄漏所占的比例較高，因此，要對其給予足夠的重視。通常情況下，軸間泄漏主要是由葉輪鎖母未鎖緊所致，但是能夠造成泄漏的原因不僅限于此，例如，軸間墊圈失效、偏移以及軸與軸套配合處的形位誤差較大等。因此，鎖母過度鎖緊只會導致軸間墊圈過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊圈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。

4.5 新機械密封的選擇

在化工泵機械密封泄露的處理過程中，不能一味地對機械密封裝置進行更換處理，而是要結合化工泵的實際情況進行有針對性的選擇。例如，對于輸送滲透性介質的化工泵而言，如果化工泵的靜環沒有發生過度的磨損，就不必對其更換處理，這是由于靜環長時間的處于靜止的狀態，這樣使得雜質以及聚合物等沉積，從而使得機械密封的效果更好。

4.6 拆修總比不拆好

在處理化工泵機械密封失效的過程中，不能一開始就對其進行拆修處理，要對其進行系統全面的分析后，再決定是否要進行拆修。部分發生一定程度泄漏的化工泵，其機械密封并沒有失效，仍處于良好的狀態之中，則不需要對其進行拆修處理，只是通過對泵的運行工況的調整或者對機械密封進行適當的調整就能夠將機械密封泄漏問題消除，不僅能夠提高化工泵的檢修效率，大大節約化工泵的維修時間，能夠盡快恢復化工企業的生產，而且還能節約大量的維修成本，給化工企業帶來良好的經濟效益。

5 結語

總而言之，化工泵是化工企業生產的重要設備，其正常的運行對于化工企業具有十分重要的現實意義。但是在實際的生產過程中，化工泵的工作環境非常惡劣，長期處于這種環境的化工泵，其機械密封就會出現不同程度的失效，進而導致化工泵發生泄漏。為了對化工泵的泄漏采取科學合理的處理措施，就要對其實際情況進行系統全面的分析，進而采取有針對性的檢修措施，為化工泵的安全平穩運行提供可靠的保障。

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