離心泵機械密封失效原因分析

姜克彬（中國石化股份有限公司齊魯分公司塑料廠， 山東 淄博 255400）

離心泵機械密封失效原因分析

姜克彬（中國石化股份有限公司齊魯分公司塑料廠， 山東 淄博 255400）

離心泵機械密封失效的原因一直是研究的熱點問題，為此，本文主要分析了單級離心泵機械密封在實際工作中所發(fā)生的泄露問題，進而深入探究有效防止機械密封失效的對策，從而確保了機械密封長期地運作。

機械密封；離心泵；失效原因；對策

1 機械密封原理

所謂“機械密封”又叫“端面密封”，指的是一種仰仗彈性元件對動、預緊密封副（靜環(huán)端面）、壓緊彈性元件和介質(zhì)二者的壓力等方式，進而獲得密封效果的一種軸向端面密封裝置。

在很多時候，密封元件、壓緊元件、動環(huán)、靜環(huán)等一起組成了機械密封。而動、靜環(huán)的端面又共同構(gòu)成了一對摩擦副，借助于液體（位于密封室）的壓力，將動、靜環(huán)端面彼此壓緊，并且二者端面形成了一定比壓，也形成了一層薄膜，實現(xiàn)了密封的目的，這種薄膜是一種液體膜。由壓緊元件所形成的壓力，就能夠讓處于不運轉(zhuǎn)狀態(tài)的泵，也可以維持端面的貼合狀態(tài)，防止了介質(zhì)外漏的問題產(chǎn)生，另一方面，還能夠防止雜質(zhì)進入到密封端面去。密封圈發(fā)揮的作用是不容忽視的，其可以密封軸間隙和動環(huán)、壓蓋和靜環(huán)間的間隙，與此同時，其又能夠?qū)Ρ盟軟_擊、振動加以緩解。在實際的運作中，機械密封并不是一個單獨的部件，它的工作需要與其他零件一起組合，才能夠發(fā)揮作用。我們從這個工作原理可以發(fā)現(xiàn)，要想實現(xiàn)最優(yōu)化的密封效果，就需要營造一定的機械密封正常運行條件，應當注意排除以下一些條件：泵抽空或者汽蝕，液膜難以如平時那般有效形成于摩擦副端面；機械密封處會造成密封端面受力不均、泵軸振動異常之類外部情況，有必要借助于機械密封質(zhì)量來加以完善。

2 機械密封失效原因分析

（1）泵抽空或汽蝕 造成離心泵抽空的主要因素在于介質(zhì)大量汽化、液體不滿進入、空氣、啟動前未灌泵之類，主要有出口壓力接近零或者泵的入口壓力等表現(xiàn)，干或者半干就會導致機械密封摩擦副發(fā)生摩擦失效。進行拆卸和檢查之后可以發(fā)現(xiàn)，硬環(huán)表面有熱回火色、橡膠圈老化、石墨環(huán)有環(huán)狀溝紋之類狀況。

如果出現(xiàn)太高的介質(zhì)溫度，往往會造成葉輪入口低壓區(qū)介質(zhì)氣化、逸出的狀況，但是一旦流向高壓區(qū)的話，就會容易凝聚、氣泡破裂之類不良現(xiàn)象，在短時間內(nèi)，周圍流體也會向原氣泡空間高速沖擊，并形成較大壓強于沖擊處——即所謂“汽蝕”。后者主要的“與眾不同之處”在于能夠在離心泵運轉(zhuǎn)過程中形成較為強大的沖擊，表現(xiàn)出大幅度的波動，加大了泵的振動。

（2）泵振動過大 離心泵存在振動的原因，離不開制造和安裝精度。其中較為主要的原因就是軸承意外故障、機泵不同心、轉(zhuǎn)子失衡之類因素。量得最大振幅（軸承箱表面）應當不超過0.06毫米，一旦發(fā)現(xiàn)超過這個數(shù)值，就應當進行停泵處理的工作。振動可以以軸向、水平、垂直三個不同的方向?qū)χ右苑纸?，其中軸向振動是最易于危害密封的情況。在泵劇烈振動之際，就會出現(xiàn)動靜環(huán)分離的情況。而在分離瞬間，密封面就會在液膜壓力下開啟以至于出現(xiàn)泄漏，如在此際有固體顆粒存在于摩擦副附近介質(zhì)中的話，并且進到到密封端面間的話，那么就會造成密封端面的破壞。我們在拆卸檢查的時候可以發(fā)現(xiàn)，明顯的摩擦痕跡存在著硬密封面上，而進入到固體顆粒時也會造成各種形式的損傷。

（3）泵軸彎曲 “端面密封”是機械密封的別名——其實際上是接觸式動密封中的一種“旋轉(zhuǎn)軸向”形式。其工作原理可以理解為兩個密封端面（垂直在軸心線）在彈性和流體介質(zhì)一起作用下的緊密結(jié)合，并進而出現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)而獲得密封效果的過程，故而可以由此了解到兩個密封間必然會有著均勻的受力情況。在出現(xiàn)泵軸彎曲情況時，機械運轉(zhuǎn)過程中密封安裝處就會出現(xiàn)較大擾度，以至于密封面沒有均勻受力，密封效果也因此大打折扣，并進而增大泄漏的發(fā)生概率。若出現(xiàn)了機軸彎曲的話，動、靜環(huán)在軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中并未保持平行，就往往會造成難以保證均勻受力的情況，從而造成源于密封面貼合不完全的泄漏。

3 應采取的措施

（1）消除泵抽空和汽蝕的措施 這個層面的措施主要有下列三個方面的具體途徑：第一，對介質(zhì)的溫度進行控制，在常壓的狀態(tài)下，溫度應當不能超過80攝氏度。第二，就凝結(jié)水泵而言，可對其入口靜壓加以適當提高，從而保證超過1.5米的凝結(jié)水罐液位。第三，應保持0.2～0.4MPa的循環(huán)水泵入口壓力。

（2）消除泵振動過大的措施 第一，應限制轉(zhuǎn)子徑向跳動幅度在0.03～0.05mm這一范圍內(nèi)。第二，對“電機同心度”這一問題加以重視，在單獨運轉(zhuǎn)電機過程中，應限制振幅于0～0.03mm這一范圍內(nèi)；就泵、電機的同心度（工作溫度下）情況而言，軸向不宜超過0.08毫米；徑向不宜超過0.10毫米；第三，泵在運轉(zhuǎn)的時候振動恒值在最高的時候不應當超過0.06毫米；第四，應當嚴格根據(jù)相關(guān)的操作規(guī)程，規(guī)范現(xiàn)場操作和維修等相關(guān)的工作，將振動源消除。

4 結(jié)語

通過本文的分析得知，機械密封失效的原因除了自身等內(nèi)因外，還涉及到操作環(huán)境、工藝條件、運行工況之類一系列的外在方面原因，為此有必要深入分析各種機械密封的因素，深入觀察機械密封受損情況和運行狀況，針對其中的諸方面原因，將負面因素加以重點控制，如此方盡可能地確保密封有效地運轉(zhuǎn)。

［1］王偉平.離心泵機械密封失效的原因與對策探索［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，（07）.

［2］李雪飛.通用離心泵機械密封裝置的故障分析及對策［D］.黑龍江：東北石油大學，2015.