離心泵機械密封失效原因分析及安裝要求探討

尚登建 張麗

摘要：機械密封廣泛用于流體機械中，如何能夠更好的運用機械密封是我們一直在努力的方向，離心泵是主要的集輸設備，經過近幾年在離心泵維修的同時進行了總結。本文介紹了常用的機械密封在日常使用中出現的故障及處理方式，對進一步用好離心泵、提高利用率有一定的指導的意義。

關鍵詞：機械密封失效;原因分析;安裝要求

1 離心泵使用現狀

長慶油田采油三廠各作業區設備特征型號多、廠家多而且存在一個輸油站有2個廠家不同型號的外輸泵。我們知道離心泵輸油壓力平穩而且泵效較高，經過這幾年現場使用來看，崗位員工比較依賴于離心泵輸油，因為離心泵振動相對較小，便于操作。

2 運行中存在的問題

在現場的使用情況來看，在使用中仍然存在利用率較低、運行不平穩。離心泵機械密封失效是直接影響泵效的主要因素。許多站都在使用新型離心泵外輸，崗位員工在離心泵的使用上多數都是初次接觸，對于離心泵的各種特性不了解，因此大多數的時間用在因為機械密封失效進行搶修離心泵的工作上，但是維修后在使用中仍然無法杜絕這樣的問題，嚴重的影響了現場標準化，降低的離心泵的使用率。

3 機械密封的工作原理

機械密封是靠一對或數對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。

4 原因分析

離心泵失效的表現方式大都是泄漏，通過離心泵的工作原理圖來進行分析，機械密封主要密封4個面，即：動環、靜環接觸面，動環和機械密封軸套之間接觸面，靜環與靜環座之間接觸面和軸套之間的接觸面。

實際使用表明，密封元件失效最多的部位是動，靜環的端面，離心泵機封動，靜環端面出現裂縫是常見的失效現象，其主要原因有：（l）軸套與軸間的密封;（2）動環與軸套間的密封;（3）動、靜環間密封;（4）對靜環與靜環座間的密封;（5）人為安裝錯誤

4.1軸套與軸間的密封

兩軸套之間的主要是依靠0型密封圈密進行封軸向泄漏密封，主要是因為：

1）軸套上密封圈活動處有腐蝕點。

主要是輸送介質對于軸的腐蝕影響，導致在兩個軸套密封位置腐蝕成斑點，0型密封圈起不到對軸的密封作用.

2）使用的橡膠密封圈在超過許用溫度后，將會迅速老化、裂縫、變硬失彈。現在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時容易損壞。

3）軸套1相對與軸套2產生相對旋轉運動，產生的剪切力使O型密封圈變形，在軸套1和軸套2之間發生泄漏，這也是軸套之間密封失效的主要原因。

4.2動環與軸套間的密封

1）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈;

主要是在機械密封選擇上一定要配套，動環和靜環的材料要一致，目前我們使用的機械密封的材質較多，有硬質合金、碳石墨和高速鋼，這三種材料遇到高溫后的膨脹系數不一，在選用不當的情況下，將會嚴重的影響機械密封的效果。

2）動環密封圈過緊，動環與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損;我們作業區投產的一臺YD25-50*6多級離心泵，在使用1個月后，機封開始泄漏而且泄漏量越來越大，頻繁的更換機封，調整沒有從根本上解決，最終核實原因是因為機械密封軸套結垢嚴重，機械密封上的彈簧從設備啟動到停止，起不到作用，不能正常復位，導致泄漏嚴重。

3）動、靜環密封圈尺寸和動環、靜環不匹配，損壞或未被壓緊;

4.3動、靜環間密封

動靜環密封面的泄漏，原因主要有：端面平面度，粗糙度未達到要求，或表面有劃傷;端面間有顆粒物質，造成兩端面不能同樣運行;安裝不到位，方式不正確。

1）因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時啟動泵而發生干摩擦;

2）介質的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發生閃蒸，喪失潤滑;

3）如介質為易揮發性產品，在機械密封冷卻系統出現結垢或阻塞時，由于端面摩擦及旋轉元件攪拌液體產生熱量而使介質的飽和蒸汽壓上升，也造成介質壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。

4）液體介質汽化膨脹，使兩端面受汽化膨脹力而分開，當兩密封面用力貼合時，破壞潤滑膜從而造成端面表面過熱。

5）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數大、端面比壓（包括彈簧比壓）過大等，都會縮短機械密封的使用壽命。目前作業區常用的機械密封材料是碳石墨、硬質合金、高速鋼。

6）對于含有固體顆粒介質，密封面進入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因。固體顆粒進入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進入的主要原因。

7）安裝時密封面間隙過大，沖洗液來不及帶走摩擦副產生的熱量;沖洗液從密封面間隙中漏走，造成端面過熱而損壞。

4.4對靜環與靜環座間的密封

靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座;靜環和靜環座是依靠靜環上的0型密封圈的張力進行固定的，當動環在軸的帶動下作高速旋轉運動時，由于靜環的0型密封圈尺寸不規格，在動環高速運動下會帶動靜環進行相對運動，造成液體從泄漏。

4.5人為安裝失誤

1）動、靜環接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞;

在進行安裝時造成動環、靜環表面受損，不能實現完全接觸，存在間隙，在泵的出口壓力較高，液體容易沿動環和靜環之間的間隙泄漏。

2）動、靜環密封圈尺寸選型有誤、損壞或未被壓緊;0型密封圈是機械密封中不可缺少的一部分，作業區離心泵的使用種類較多，機械密封的型號不統一，每臺泵對應的機械密封是唯一的型號，如果在安裝時所選的0型密封圈不是機械密封相對應的或者是已經變形，就起不到靜環和靜環座、動環和機械密封軸套之間的密封作用。

3）動、靜環表面有固體顆粒介質;

對于含有固體顆粒介質，密封面進入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因。固體顆粒進入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機械密封的平衡程度，都會隨之發生變化，起不到密封的作用。

4）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠;

軸套之間的密封圈是很關鍵的，但是軸套之間的密封圈也是最容易被安裝者忽視的，軸套之間的0型密封圈是機械密封中的最后一道密封，端蓋壓得太緊或者壓得不平都會導致泄漏.

5）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一。

5機械密封安裝使用要求

機械密封是精密部件，安裝精度都要求很嚴格，如果裝配不當會影響密封性能，因此我們必須注意安裝機械密封部位的軸（或軸套）的技術要求：軸徑（mm）在10-50：徑向跳動（mm）≤0.04;（如軸徑（mm）>50-120，徑向跳動（mm）≤0.06）;表面粗糙度（Ra）≤1.6，轉軸軸向跳動（mm）≤0.1。

1）安裝旋轉環輔助密封圈的軸（或軸套）的端部應倒角：（適用于加工單位）

2）安裝靜止環輔助密封圈的端蓋（或殼體）孔的端部及表面粗糙度應按圖紙規定安裝：

3）密封零件、軸表面、密封腔體必須清洗干凈，并保證密封液管路暢通。

4）密封安裝之前，軸表面、磨擦副工作端面應涂以低粘度潤滑油。

5）安裝時應核對密封的安裝尺寸，一般單彈簧密封軸向安裝尺寸最大允差為±1.0mm多彈簧為±0.5mm.

6）安裝后用手盤動旋轉環，保證靈活轉動，并有一定浮動性。然后進行靜壓試驗和動壓試驗后，方可投入使用。

6結論

通過以上所述我們可以看出：機械密封在離心泵中的重要性，提高離心泵的效率主要就是要減少機械密封的泄露，保證離心泵機械密封在最佳的狀態下運行，這樣對減少員工的勞動強度和提高現場標準化有著重要的意義。

參考文獻：

[1] 胡國禎等主編.化工密封技術.北京：化工出版社

[2] 沈錫華主編.密封材料手冊.北京：中國石化出版社