機械密封在工業(yè)泵中的使用及檢修

摘要：機械密封是冶金、石油、化工企業(yè)化工泵中常采用的密封結(jié)構(gòu)，筆者總結(jié)了長期現(xiàn)場工作經(jīng)驗，分析了機械密封泄漏的主要原因及維護檢修措施。

       隨著工業(yè)企業(yè)流程化、自動化水平的不斷提高，設(shè)備穩(wěn)定性、可靠性顯得尤為重要。據(jù)統(tǒng)計60％機械設(shè)備非計劃停車事故與密封故障造成泄漏有直接聯(lián)系，密封性能已成為評定機械產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。隨著密封技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)泵用密封正由傳統(tǒng)的填料密封向機械密封發(fā)展。機械密封技術(shù)以其性能可靠、泄漏量少、使用壽命長、功耗低、無需經(jīng)常檢修，應(yīng)用于冶金、石油、化工企業(yè)化工泵中。筆者通過近幾年的使用經(jīng)驗，總結(jié)出機械密封在工業(yè)泵上檢修、維護的一些經(jīng)驗，取得了治理泄漏的一些效果。

一、泵用機械密封結(jié)構(gòu)      

機械密封是靠一對或幾對垂直軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力（或磁力）作用下，保持接合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。工業(yè)泵常用的機械密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。防轉(zhuǎn)銷7固定在壓蓋9上以防止靜止環(huán)轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)還可根據(jù)它們是否具有軸向補償能力而稱為補償環(huán)或非補償環(huán)。

    機械密封中流體可能泄漏的途徑有4種，如圖1中  A、B、C、D 4個通道。其中C、D泄漏通道分別是靜止環(huán)與壓蓋、壓蓋于殼體之間的密封，二者均屬靜密封。B通道是旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸之間的密封。但端面磨損時，它僅能隨補償環(huán)沿軸向作微量的移動，實際上仍然是一個相對靜密封。因此，這些泄漏通道相對來說比較容易封堵。靜密封元件常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作為補償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)輔助密封，有時采用兼?zhèn)鋸椥栽�件功能的橡膠、聚四氟乙烯材料及金屬波紋管的結(jié)構(gòu)。A通道則是旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的斷面彼此結(jié)合作相對滑動的動密封。因此，對密封端面的加工要求很高（平面度為0.0009mm，表面粗糙度：硬環(huán)Ra≤0.1μm,軟環(huán)Ra≤0.2μm）。為了使密封端面間保持必要的潤滑油膜，必須嚴(yán)格控制端面上的單位面積壓緊力。端面上單位壓力過大，不易形成穩(wěn)定的潤滑液膜，會加速斷面的磨損。斷面上單位壓力過小，泄漏量增加。所以，要獲得良好的密封性能有較長的壽命，在安裝機械密封時，一定要保持端面單位壓力值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

二、泄漏原因分析及檢修      

1、安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調(diào)試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)密封圈存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則可判定式動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。

       2、試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏。泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排除軸間極端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的原因主要有：

     （1）操作中，因抽空、氣濁、憋壓等異�，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；

     （2）安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副斷面嚴(yán)重磨損、擦傷；

     （3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；

     （4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時,靜環(huán)脫離靜環(huán)座；

     （5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中進入摩擦副，擦傷動、靜環(huán)密封端面；

     （6）設(shè)計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。

       3、正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏。離心泵在運轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當(dāng)引起的。

     （1）抽空、氣濁或較長時間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；

     （2）泵實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；

     （3）回流量偏大，導(dǎo)致吸入管側(cè)容器（罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封；

     （4）較長時間停運，重新啟動時沒有手動盤車，摩薩副因粘連而扯壞密封面；

     （5）介質(zhì)中腐蝕性、聚合性、結(jié)膠性物質(zhì)增多；

     （6）環(huán)境溫度急劇變化；

     （7）工況頻繁變化或調(diào)整；

     （8）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，往往會釀成較大事故或損失，須予以重視并采取優(yōu)先措施。

       三、 泵用機械密封維護、檢修中應(yīng)注意的幾項問題

       1、潤滑

       對機械密封端面應(yīng)進行適當(dāng)潤滑，這樣可減少磨損和延長壽命，部分摩擦熱也可由潤滑劑帶走。一般潤滑劑可由介質(zhì)本身承擔(dān)，因此密封端面（動環(huán)、靜環(huán)）見彈簧壓力不應(yīng)過大。

       2、沖洗冷卻       泵用機械密封工作使端面上產(chǎn)生的熱量應(yīng)及時傳遞出去，否則端面間的液膜就會汽化而形成干摩擦，必須考慮沖洗冷卻措施。一般沖洗冷卻液采用內(nèi)部密封介質(zhì)，也可采用外部供水冷卻沖洗。在機械密封使用中應(yīng)絕對保證沖洗冷卻液的供應(yīng)及沖洗冷卻液的暢通，必要時應(yīng)定期清理。

       3、新舊密封更新

       相對而言使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇不當(dāng)時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性滲透性介質(zhì)中，靜環(huán)如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環(huán)在靜環(huán)座中長時間處于靜止?fàn)顟B(tài)，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體，起到了較好的密封作用。

       4、 密封拆修

     一旦出現(xiàn)機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調(diào)整工況或適當(dāng)調(diào)整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經(jīng)驗提高檢修質(zhì)量。

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