水泵機械密封失效原因及其處理對策

魯亞欽吉林省長春市熱力（集團）有限責(zé)任公司設(shè)計院

水泵機械密封失效原因及其處理對策

魯亞欽
吉林省長春市熱力（集團）有限責(zé)任公司設(shè)計院

本文主要介紹水泵機機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析水泵機密封失效的原因，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

機械密封；水泵；失效

水泵的密封形式與水泵的運行效率以及使用年限有重要關(guān)系，水泵密封的形式主要有兩種，一種是機械密封，一種是填料密封，其中機械密封因為比填料密封具有眾多優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。但是因為機械密封結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對安裝技術(shù)和加工精度有較高的技術(shù)要求，因此制造、安裝、使用不當(dāng)都可能會產(chǎn)生密封失效。因此研究機械密封失效的原因，尋求預(yù)防方法和處理對策，具有重要的意義。

1 機械密封的原理

機械密封又被稱為機封，是指在磁力和流體壓力，或者在補償及構(gòu)彈力的作用下，保持垂直于選準(zhǔn)軸線斷面保持貼合的狀態(tài)，進而實現(xiàn)密封的一種裝置，通常使用的機械密封結(jié)構(gòu)包括兩種，一種是單端面，另一種是雙端面，其中單端面機械密封結(jié)構(gòu)因為其結(jié)構(gòu)相對簡單、維護起來比較方便，因而比雙端面機應(yīng)用廣泛。其結(jié)構(gòu)主要包括：靜止環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、緊定螺釘、彈簧座、彈性元件、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈、壓蓋、靜止環(huán)輔助密封圈、防轉(zhuǎn)銷。

旋轉(zhuǎn)環(huán)隨軸一起旋轉(zhuǎn)做軸向運動，旋轉(zhuǎn)環(huán)依靠密封腔內(nèi)的壓力以及液體的壓力使其緊緊貼合在靜環(huán)端面，通過形成微小的軸向間隙達到密封的效果。旋轉(zhuǎn)環(huán)的密封端面和靜環(huán)的密封端面。壓蓋密封圈和靜環(huán)、軸密封圈和旋轉(zhuǎn)環(huán)形成二次密封，封閉了密封腔內(nèi)液體可能泄露的各種途徑。

2 機械密封失效的原因和解決方法

機械密封失效直接表現(xiàn)就是泄露，泄露一般發(fā)生在下面這些部位：①密封軸間和軸套的密封；②軸套和旋轉(zhuǎn)環(huán)間的；③靜環(huán)座和靜環(huán)間的密封；④旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)之間的密封；⑤泵體和密封端蓋間的密封。

2.1 設(shè)計方面

2.1.1 原因分析

（1）設(shè)計方面常出現(xiàn)端面寬度設(shè)計的不合理，端面寬度如果過大，就會導(dǎo)致摩擦增大，密封元件磨損嚴重，如果端面寬度設(shè)計偏小，就會直接導(dǎo)致機械密封失效。

（2）設(shè)計過程中，端面不夠平滑，導(dǎo)致端面無法緊密接觸，存在間隙，無法實現(xiàn)密封。

（3）設(shè)計過程中還有一種情況就是彈簧壓力設(shè)計不合理，彈簧壓力過大就會導(dǎo)致摩擦產(chǎn)生多余的熱量，導(dǎo)致端面磨損速度加快；反之，旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)端面壓力過?。粔毫Σ痪鶆驎?dǎo)致端面磨損。

2.1.2 處理對策

（1）如果端面寬度過大，就適當(dāng)減少彈簧壓力，縮小密封面寬度，使比壓降低。反之則增加比壓。

（2）保證端面形狀精度，確保接觸率良好。

（3）合理選擇彈簧，彈簧壓力不均都是彈簧產(chǎn)品不合格的原因?qū)е碌?，因此對于這種問題導(dǎo)致的泄露，更換彈簧即可。

2.2 安裝方面

2.2.1 原因分析

（1）安裝時發(fā)生損壞、碰傷，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)接觸面不平。

（2）旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)密封圈沒有壓緊、發(fā)生損壞、或者尺寸有誤。

（3）旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)表面有異物存在。

（4）旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)V形密封圈在安裝時裝反。

（5）軸套處壓緊力不足，或者密封圈沒有安裝。

（6）軸套上密封圈被腐蝕。

2.2.2 對策處理

（1）可以選擇更換旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)或者直接修復(fù)接觸面。

（2）更換旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)，調(diào)整壓緊力。

（3）清除旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)表面的異物，注意旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜環(huán)接觸面的干凈，避免磨損。

（4）重新安裝旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)V型密封圈，在安裝時注意V型密封圈的方向，避免再次安裝錯誤。

（5）檢查是否安裝密封圈，軸套處壓緊力是否合適，然后適當(dāng)?shù)淖鞒稣{(diào)整。

（6）更換軸套，并尋找發(fā)生腐蝕的原因，采取相應(yīng)的措施，避免軸套密封圈再次發(fā)生腐蝕。

2.3 工況方面

2.3.1 原因分析

（1）水泵在工作的過程中，因為結(jié)合或者安裝不當(dāng)、軸承或者軸不正常、喘振、以及氣穴作用，致使機械密封發(fā)生噪聲、震動。導(dǎo)致機械密封失效。同時還使傳動部件磨損，甚至破裂，嚴重影響水泵的正常使用。

（2）在水泵密封面處如果突然發(fā)生冷卻水中斷，或者發(fā)生干摩擦，雜質(zhì)進入密封面等情況，都會引起密封面溫度突然增加，進而產(chǎn)生裂紋，機械密封失效；對于使用碳-石墨環(huán)的機械密封裝置，如果溫度過大，就會在密封面處產(chǎn)生樹脂，進而樹脂發(fā)生炭化，機械密封就會失效；輔助密封件例如乙丙橡膠、全橡膠、氟橡膠等，如果溫度高于所承受的最高溫度就會迅速發(fā)生龜裂、老化、甚至是變硬、變碎，從而導(dǎo)致機械密封失效。

（3）壓力比或者高壓都會導(dǎo)致機械密封失效，彈簧比壓力大于設(shè)計的總比壓力，以及密封腔內(nèi)的壓力大于3Pa時，密封端面處就會因為壓力過大，無法形成液膜。致使端面磨損加重，產(chǎn)生過多熱量，最終導(dǎo)致密封面發(fā)生變形，機械密封失效；水泵在啟動或者停止的過程中，可能會發(fā)生抽送介質(zhì)中含有氣體或者泵進口堵塞，導(dǎo)致密封腔內(nèi)出現(xiàn)負壓現(xiàn)象，密封端面處就會出現(xiàn)摩擦的情況，從而導(dǎo)致機械密封失效。

2.3.2 處理對策

（1）在設(shè)計水泵的過程中，就充分考慮到振動問題，避免水泵在工作的過程中發(fā)生振動；在設(shè)計水泵的時候，嚴格按照操作標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，從根本上消除振動源；安裝水泵輔助設(shè)備例如管路、底座、電機等。保證安裝時的質(zhì)量，從根本上消除振動源。

（2）采取合理的冷卻措施，或者改變密封的形式，選擇合適的材質(zhì)；提高冷卻系統(tǒng)技術(shù)，從而降低密封處溫度；改善冷卻系統(tǒng)；更換材質(zhì)。

（3）安裝彈簧時保證彈簧的壓縮量適宜，不要偏小，也不要偏大；保證端面的受力均勻，避免端面變形的現(xiàn)象發(fā)生。選擇耐壓強度高的材料，比如硬質(zhì)合金、陶瓷等等材料；使用雙端面結(jié)構(gòu)密封，改善潤滑條件，提高機械密封的性能。

3 結(jié)束語

機械密封具有眾多優(yōu)點，彌補了傳統(tǒng)填料密封形式的不足之處，但是由于其結(jié)構(gòu)精密，對設(shè)計、安裝和使用都需要較高的技術(shù)要求，如果處理不當(dāng)也會導(dǎo)致機械密封失效，因此需要分析機械密封失效的原因，并針對問題，采取相應(yīng)的處理對策，充分發(fā)揮機械密封的性能，提高水泵的運行效率。

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[2]趙昕.機械密封失效的原因及其改進策略[J].機械研究與應(yīng)用,2011,01:104-106.

魯亞欽（1963-）男，吉林省長春人，高級工程師，大學(xué)本科，研究方向：供熱運行與管理。