影響機械密封使用壽命幾種情況的探討及解決措施

馬 斌，張 偉

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山 243000）

1 概述

機械密封在轉(zhuǎn)動機械設(shè)備上應(yīng)用非常廣泛，在具有代表性的泵類產(chǎn)品設(shè)備中的應(yīng)用更為廣泛，而隨著設(shè)備產(chǎn)品技術(shù)要求水平的提高和安全、環(huán)保、節(jié)能的需求，機械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。然而機械密封在使用過程中密封效果下降或失效時，一般采取成套更換，價格比較昂貴，因此如何延長機械密封的在線使用壽命，成為企業(yè)安全生產(chǎn)、降本增效的重要課題。筆者通過分析在離心式高壓給水泵上使用機械密封遇到的幾種影響密封效果的情況，采取相應(yīng)合理的措施，提高了機械密封的在線使用壽命。

2 問題分析及措施

2.1 機封裝配前壓縮量預(yù)留不合理及采取的措施

機械密封的壓縮量一般都是廠家事先預(yù)留好的，或者是給個使用范圍，拿某電廠的給水泵3DJ-10為例，廠家給機械密封的壓縮量是4～8 cm之間為使用標(biāo)準(zhǔn)；但是給水泵已經(jīng)過數(shù)次大修，尺寸已發(fā)生變化，如果按照廠家的標(biāo)準(zhǔn)來實施安裝，已經(jīng)不符合現(xiàn)場的實際需要，因為機械密封壓縮量大，會使摩擦付壓死或者摩擦增大,從而導(dǎo)致機封面磨損，縮短使用壽命；壓縮量小了會泄漏，導(dǎo)致設(shè)備運行周期縮短。因此如何通過壓縮量的測量和調(diào)整，將密封端面比壓（P）控制在適宜范圍，是關(guān)系到機械密封使用壽命和密封性的一個直接且至關(guān)重要的因素，可以采用公式壓縮量L=B-A計算出最適合的機械密封壓縮量。公式中：A為動環(huán)在軸套上裝好后，以動環(huán)工作面到水泵首蓋或尾蓋外側(cè)端面的垂直距離；B為靜環(huán)在自由狀態(tài)下靜環(huán)工作面到靜環(huán)壓蓋內(nèi)側(cè)臺階面的垂直距離。

圖1 機械密封示意圖

如圖1所示機械密封調(diào)整前測得A=30.5 mm，B=35.5 mm，根據(jù)公式壓縮量L=B-A=5.0 mm。依據(jù)工作經(jīng)驗，實際壓縮量大于5.0 mm，彈簧緊力過大，也就是說機封端面比壓P過大，會造成不必要的磨損，壓縮量小于5.0 mm過多，彈簧緊力太小，也就是說機封端面比壓P小，會造成泄漏，因此，我們決定縮小壓縮量控至在4.5 mm左右 ，實踐證明調(diào)整后的機械密封的使用壽命達到2年以上。

2.2 泵軸的軸向竄量大及調(diào)整方法

機械密封的動靜環(huán)密封面必須存在一定的比壓值，這樣密封的效果才能體現(xiàn)出來，即機封裝置內(nèi)部的彈簧壓縮量是有標(biāo)準(zhǔn)的，它必須給密封端面一個在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的軸向力，當(dāng)動環(huán)旋轉(zhuǎn)起來可以使密封面得到密封所要求的比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，因此，我們的水泵軸竄量一般不能大于5.0 mm，否則這個比壓就會被破壞，造成密封作用力下降或失去密封作用。

一臺較長時間運行的水泵平衡盤與平衡座因摩擦產(chǎn)生磨損，間隙會逐漸增大，從而使得機封的動靜環(huán)間隙隨之逐漸增大，于是在軸向力的作用下，水泵低壓端側(cè)的密封面軸向壓緊力增加，加劇了機封動靜環(huán)密封面的磨損，特別是在水泵啟停時，水泵瞬間產(chǎn)生較大的沖擊力，在壓縮量較小的情況下竄動撞擊會造成機封密封面的損壞，使密封作用降低甚至失去密封作用；高壓端側(cè)機封也因為動靜環(huán)的密封面軸向壓緊力減小，密封效果降低達不到要求，如果水泵繼續(xù)運行將導(dǎo)致高低壓端兩側(cè)的機封失效失去密封作用，因此轉(zhuǎn)子的軸向竄量設(shè)定值需要適合給水泵機械密封的適用范圍。

我們以某廠3DJ-10型水泵為平衡盤和加裝推力瓦的結(jié)構(gòu)為例，廠家給定的轉(zhuǎn)子總竄量均為8 mm±1 mm，半竄量亦為B=A/2-0.50 mm；推力間隙為C=A/2-（0.44～0.46）mm 。根據(jù)水泵廠要求和多年的實際經(jīng)驗,3DJ-10型水泵的轉(zhuǎn)子總竄量應(yīng)是葉輪軸向位移最小值，所以該泵半竄值是轉(zhuǎn)子總竄量的1/2減去0.50 mm，一般我們?nèi)≈祬⒖荚?.0 mm左右，且不得大于B值，以確保葉輪出口寬度和導(dǎo)葉入口保持相對應(yīng),避免增加水泵的容積損失。由于給水泵年久多修，運行中受到磨損,有時動靜盤同時更換，原來的竄量數(shù)據(jù)值已經(jīng)不適合延用，所以我們必須重新進行半竄值的測量和調(diào)整，如果測得的值小于標(biāo)準(zhǔn)，就得將動盤工作面（圖2A面）磨削或車去差值；如果測得的值大于標(biāo)準(zhǔn)，可以磨削或車去輪轂結(jié)合面（圖2B面）差值，直到達到標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 機械密封冷卻水加裝新型濾網(wǎng)

圖2 平衡盤工作面示意圖

機械密封的冷卻水大都是采用工業(yè)水，工業(yè)水中的雜質(zhì)和懸浮物較多，這些細小的懸浮顆粒物會隨著水流進入機械密封，由于機械密封的動靜環(huán)的間隙極小，要求水質(zhì)中不能含有固體顆粒，否則會造成機械密封面的損壞，影響機械密封的使用壽命，而雜質(zhì)附著造成彈簧失去彈性、失去補償作用而失效，因此確保機封冷卻水水質(zhì)，是保證機械密封壽命的重要措施。經(jīng)過多次的摸索和實踐，我們更換了以往的老式濾網(wǎng)，采用新型不銹鋼過濾網(wǎng)，濾網(wǎng)的過濾精度200～800 μm之間，既不偏大也不偏小，不會因為極小的顆粒物堵塞濾網(wǎng)影響冷卻水流量，也不會將大的顆粒物放入磨損機械密封面，并且將清洗周期由以往的6個月一次改為3個月清洗一次，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3 應(yīng)用與數(shù)據(jù)

經(jīng)過上述改進后，2017年 我們對采取措施的給水泵機械密封進行了跟蹤取證，采取措施后機械密封失效次數(shù)僅1次/年。同時，我們對2016年采取措施前機械密封失效次數(shù)進行了統(tǒng)計，結(jié)果為7次/年，見表1。

表1 2016年采取措施前機械密封失效措施統(tǒng)計

4 結(jié)語

根據(jù)統(tǒng)計對比，我們采取的措施方法，消除了設(shè)備安全隱患，提高了設(shè)備安全生產(chǎn)運行周期，為企業(yè)的安全生產(chǎn)、環(huán)保、節(jié)能和降本增效做出了貢獻。節(jié)約材料成本可以估算如下：參照某廠設(shè)備網(wǎng)站機械密封的單只價格為 2.38萬元，那么（7-1）×2.38=14.28萬元，降低了生產(chǎn)成本；同時年減少設(shè)備啟停次數(shù)6次，降低了企業(yè)生產(chǎn)能耗和設(shè)備非正常操作頻次，說明我們采取的技術(shù)措施是行之有效的。