離心泵機械密封泄漏現(xiàn)象及維護對策研究

彭 濤

（海裝沈陽局駐沈陽地區(qū)第四軍事代表室，沈陽 110000）

機械密封能夠增強離心泵的安全性與穩(wěn)定性，現(xiàn)已成為離心泵常用的密封方式。為了保障離心泵的使用效益，機械密封尤為關(guān)鍵。機械密封能夠降低離心泵故障的發(fā)生概率，避免給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟損失。

1 離心泵機械密封介紹

以A公司為例，探討離心泵機械密封的具體情況。

1.1 公司概況

A公司主要從事機械密封及輔助產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售等工作，享有當?shù)刂髽I(yè)的榮譽稱號。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、造紙以及冶金等多個領(lǐng)域，還包括制造設(shè)備及試驗裝置。

1.2 機械密封原理

機械密封技術(shù)原理，如圖1所示。圖1中，由動環(huán)、靜環(huán)等組成密封斷面，由波紋管等彈性元件組成緩沖補償機構(gòu)，由動環(huán)密封圈等組成輔助密封圈，這3部分是機械密封的主要結(jié)構(gòu)。A公司的機械密封產(chǎn)品種類豐富，型號各異，但基本結(jié)構(gòu)相差無幾。

圖1 機械密封技術(shù)原理圖

2 離心泵機械密封泄漏現(xiàn)象分析

由A公司機械密封技術(shù)原理分析可知，泄漏點集中于動環(huán)、靜環(huán)、動環(huán)密封圈以及靜環(huán)密封圈等結(jié)構(gòu)方面，如圖2所示。因此，及時觀察、研判機械密封泄露情況至關(guān)重要。結(jié)合實際情況，機械密封泄露現(xiàn)象包括以下幾個方面。

圖2 機械密封常見泄漏點

2.1 出廠前靜壓試驗時的泄露

機械密封出廠前要進行靜壓試驗，用于檢驗機械密封質(zhì)量是否合格。在1.25倍工作壓力、保壓時間不少于15 min的條件下，機械密封泄露表現(xiàn)為外接壓力表無法保壓。外接壓力表壓力下降明顯，說明密封端面存在問題的可能性較大；外接壓力表壓力緩慢下降，說明輔助密封圈存在問題的可能性較大[1]。如果泄露量測試不合格，機械密封無法出廠。

2.2 試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄露

從試運轉(zhuǎn)情況來看，若發(fā)生機械密封泄露現(xiàn)象，則與動環(huán)、靜環(huán)摩擦副受損有著密切關(guān)聯(lián)[2]。摩擦副密封故障主要表現(xiàn)為：動環(huán)密封圈過緊時，動環(huán)軸向浮動量較難掌握；靜環(huán)密封圈過松時，靜環(huán)較易與靜環(huán)座相互脫離；動環(huán)、靜環(huán)接觸面分離時，與憋壓、氣蝕以及抽空等異常現(xiàn)象引起的較大軸向力密切相關(guān)；顆粒狀物質(zhì)進入摩擦副時，動環(huán)、靜環(huán)密封端面出現(xiàn)擦傷；機械密封安裝壓縮量過大時，摩擦副端面受到磨損。

2.3 正常工況下的突然泄露

離心泵在正常運轉(zhuǎn)中突然泄露，主要原因如下：工藝條件頻繁變化，機械密封工作狀態(tài)不穩(wěn)定；含有雜質(zhì)顆粒的機械密封冷卻液進入密封斷面，造成斷面磨損、破裂；泵入口過濾器堵塞、泵抽空、泵內(nèi)氣蝕等，造成機械密封端面受損；出口閥門開度過小，引起泵殼內(nèi)大量介質(zhì)熱量積聚，造成密封端面出現(xiàn)高溫現(xiàn)象；設(shè)備內(nèi)介質(zhì)溫度急劇變化，熱脹冷縮，引起機械密封發(fā)生泄漏；設(shè)備啟動力矩過大，密封端面因粘連出現(xiàn)剝離現(xiàn)象；因停電或連鎖反應(yīng)等造成設(shè)備跳停，從而引發(fā)泄漏故障。

3 離心泵機械密封泄漏維護對策

結(jié)合A公司機械密封的泄露現(xiàn)象，現(xiàn)從以下幾個方面提出針對性的維護對策。

3.1 重視彈性元件失彈問題

彈性元件失彈對離心泵設(shè)備的影響較顯著，因此及時解決彈性元件失彈引起的相關(guān)問題尤為關(guān)鍵[3]。分析彈性元件的彈性缺失，一般包括：長期接觸高溫環(huán)境，受熱后加劇變形、磨損；未在離心泵的軸與動環(huán)彈簧座內(nèi)圈之間設(shè)置密封圈；未在彈簧座與彈簧護套之間設(shè)置密封圈等。諸如此類的問題較易造成動環(huán)彈簧座與護套內(nèi)部結(jié)垢，影響緩沖補償機構(gòu)的彈性。長期處于缺乏彈性的工作狀態(tài)，會增加泵內(nèi)介質(zhì)泄露問題的發(fā)生概率。

針對彈性元件失彈所引發(fā)的問題，可采取以下維護措施。第一，選用奧氏體不銹鋼彈簧或是耐熱性較強的彈簧元件，保證彈簧元件受力穩(wěn)定。第二，定期更換已出現(xiàn)磨損的彈簧，同時做好保養(yǎng)工作。第三，避免壓力太大或長期處于密封狀態(tài)，合理調(diào)整彈簧元件的松緊度，盡可能避免彈簧元件彈性缺失。第四，采用動環(huán)護套全封閉式機械密封，減少彈性元件的內(nèi)部結(jié)垢、腐蝕等問題，保障機械密封正常工作。

3.2 預(yù)防離心泵振動現(xiàn)象

由離心泵機械密封主要構(gòu)造及技術(shù)原理可知，未使用的動環(huán)與靜環(huán)端面之間存在著一層緩解摩擦損害的油膜[4]。動環(huán)、靜環(huán)端面產(chǎn)生的摩擦力會隨著離心泵的長期使用而不斷增大，從而導(dǎo)致油膜破裂、密封振動幅度加大，最終引發(fā)泄漏故障。除此之外，電機與離心泵不同心、滾動軸承失效以及轉(zhuǎn)子振動不平衡等均可能引起振動幅度增大。離心泵振動故障的誘因可概括如下：運轉(zhuǎn)時徑向力過大；機械密封的部件聯(lián)軸器之間平行度偏差過大；軸承徑向間隙過大、泵軸彎曲度超出規(guī)定范圍以及未按標準進行動靜平衡試驗等制造工藝上的缺陷。機組振動故障會導(dǎo)致密封端面過度磨損，從而使密封失效，因此難以滿足密封泄露維護工作的實際要求。

針對離心泵振動所導(dǎo)致的問題，可采取如下幾點對策。第一，控制離心泵與電機的同心度誤差（≤0.06 mm）。第二，離心泵運行過程中，保持液位在1/2以上，預(yù)防氣蝕現(xiàn)象。第三，定期做好護理工作，合理使用潤滑油，減少緩沖層振動。第四，定期檢查離心泵機組的連接和滾動軸承的工作情況，預(yù)防生銹、過載、磨損等現(xiàn)象。

3.3 提升安裝程序的規(guī)范性

在使用機械密封的過程中，安裝不當引起的密封泄露故障較為常見，對設(shè)備正常運轉(zhuǎn)造成的影響較大[5]。結(jié)合具體使用要求，安裝與使用不當通常表現(xiàn)如下：O型圈過緊，造成動環(huán)、靜環(huán)安裝產(chǎn)生偏心；機封壓縮量過大或過小，造成動環(huán)、靜環(huán)磨損或分離；機封沖洗液缺失，導(dǎo)致動環(huán)座內(nèi)雜質(zhì)堆積，降低了彈簧元件的補償性能；機封冷卻液流量過大，發(fā)生沖蝕現(xiàn)象，造成靜環(huán)產(chǎn)生缺口；輸送介質(zhì)含固體顆粒，進入密封端面后較易造成破壞；工藝條件改變造成設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)抽空、氣蝕等現(xiàn)象。

針對安裝不當引起的密封泄露問題，可采取如下對策。第一，依據(jù)實際工作要求，正式安裝前仔細檢查機械密封組件的型號、規(guī)格。第二，安裝時落實細節(jié)處理，如動環(huán)與靜環(huán)密封端的整潔性良好、選擇不易擦傷動環(huán)與靜環(huán)端面的脫脂棉或柔軟的紗布等工具、保證壓蓋與定位螺釘處于壓緊狀態(tài)以及保證密封蓋與軸中的倒角或圓角的亮度及光滑度等。第三，在安裝密封圈時，不宜用汽油或煤油浸泡，避免密封圈膨脹變形。第四，動環(huán)安裝后進行撥動處理，觀察其在軸上是否能夠自由移動，若移動受阻則要重新返工。第五，在各個部件上涂抹適量機油，避免出現(xiàn)零部件摩擦致?lián)p問題。第六，按照部件安裝順序要求，做好相應(yīng)部件的安裝工作，如防轉(zhuǎn)銷應(yīng)安裝在密封端蓋對應(yīng)孔的位置、靜環(huán)密封圈安裝完成后裝入密封蓋內(nèi)、逐次擰緊螺栓并保證每個螺栓都處于均勻緊湊狀態(tài)、在靜環(huán)凹槽內(nèi)合理布置防轉(zhuǎn)銷、旋轉(zhuǎn)部件安裝完成后將其組裝在軸套之上以及軸套安裝到軸承之上等。第七，盡可能避免動環(huán)與靜環(huán)密封面因運輸或安裝造成的輕微損傷、靜密封點上的膠圈安裝不合理以及機封壓縮量（彈簧壓縮總量的1/2左右）未調(diào)整等問題。

4 結(jié)語

綜上所述，離心泵在化工領(lǐng)域的使用范圍較廣，及時解決離心泵機械密封泄露問題，并做好機械密封泄露維護工作，便于更好地保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，對保障化工生產(chǎn)效益具有積極影響。