氧化鋁生產(chǎn)工藝中機械密封的使用維護

張青偉

（國家電投集團山西鋁業(yè)有限公司，山西 忻州 034100）

1 機械密封的主要結(jié)構(gòu)

某拜耳法氧化鋁廠，離心泵多達到960余臺，其中約98%的離心泵軸封使用的是機械密封。日常工作中一半以上的工作量是離心泵的維修，而機械密封故障則是主要故障。機械密封的作用原理是依靠彈性元件對靜、動環(huán)端面密封副的預(yù)緊，動環(huán)和靜環(huán)是機械密封的核心，其中動環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動處于動態(tài)，靜環(huán)隨機體處于靜態(tài)，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合起到密封作用，阻止介質(zhì)泄露[1]。彈簧一直處于壓緊狀態(tài)，對動環(huán)提供軸向推力，使動環(huán)緊貼靜環(huán)，并在動靜環(huán)出現(xiàn)磨損后，自動補償密封面的磨損量。機械密封其他的必要輔助結(jié)構(gòu)還包括：壓蓋、推環(huán)（動環(huán)座）、定位環(huán)、軸套、動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈、軸套密封圈等。

2 安裝前的檢查注意事項

（1）檢查泵軸和軸承。泵軸和軸承作為離心泵轉(zhuǎn)動的核心部件，對機械密封的壽命有較大影響。安裝前，應(yīng)在轉(zhuǎn)子處架設(shè)百分表，檢查軸的軸向竄動量和徑向彎曲。一般要求軸向竄動量和徑向彎曲均不得超過0.05mm。否則就應(yīng)該及時解體軸承箱，更換軸承，甚至泵軸。

（2）檢查機封箱。機封箱在長期使用之后，會出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致機械密封出現(xiàn)異常泄露。①機封箱與機械密封的靜密封結(jié)合處磨損，導(dǎo)致O型圈密封不嚴(yán)，引起泄露。②泵殼上固定機封箱的螺栓孔磨損，導(dǎo)致機封箱與泵軸同心度超差，進而引起機械密封轉(zhuǎn)動部位和靜止部位不同心，引起動靜環(huán)偏磨、水封偏磨，發(fā)生泄漏。③機封箱上固定機械密封的螺栓孔磨損，導(dǎo)致機械密封同心度超差，引起機械密封動靜環(huán)偏磨、水封偏磨，發(fā)生泄漏。

（3）檢查機械密封。檢查機械密封的動環(huán)、靜環(huán)的端面是否被碰傷。各元件需用汽油清洗干凈，保持元件表面無塵、鐵屑或異物。檢查機械密封的其他元件是否有損壞或缺失。常見的缺陷為機械密封的O型密封圈有缺陷，或缺失。

3 安裝時的注意事項

3.1 要注意避免安裝過程中產(chǎn)生的偏差

①應(yīng)先進行軸系找正，后固定機械密封。機械密封的固定螺栓應(yīng)均勻緊固，用塞尺檢查機械密封與機封箱的結(jié)合面，各點誤差不大于0.05毫米。防止動環(huán)、靜環(huán)貼合端面偏斜。動、靜環(huán)不平行，將產(chǎn)生各種流體的動靜壓效應(yīng)，造成密封面受到的承載力過大而打開，導(dǎo)致機械密封泄露。②檢查機械密封與軸或軸套外徑的配合間隙(即同心度)，四周要均勻。要求同心度偏差不大于0.05mm。

3.2 要注意機械密封預(yù)緊力的調(diào)整

機械密封的彈簧壓縮量要符合使用要求的規(guī)定，同時結(jié)合離心泵的揚程。揚程高的離心泵，泵腔壓力大壓縮量應(yīng)適當(dāng)加大。彈簧壓縮量過大或過小均會影響機械密封的使用壽命，要求誤差為2mm。壓縮量過大會增加動靜環(huán)貼合端面壓力，加速磨損。過小會造成壓力不足，動靜環(huán)貼合面打開，起不到密封作用。

3.3 機械密封安裝后盤車檢查

機械密封安裝后須手動盤車檢查，保證離心泵的轉(zhuǎn)動部位無卡塞，動環(huán)隨軸靈活轉(zhuǎn)動，將動環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自動彈回來，方可繼續(xù)回裝離心泵。

4 使用過程中的注意事項和維護調(diào)整

4.1 啟動前的檢查事項

①離心泵安裝完畢，在啟動前須盤車檢查葉輪的轉(zhuǎn)動情況，是否轉(zhuǎn)動靈活、無卡塞。如有異常，要及時排除，主要是裝配過程中的配合尺寸的問題。常見故障包括彈簧壓縮量過大，盤車?yán)щy，或軸系靠前或靠后，導(dǎo)致離心泵轉(zhuǎn)子與泵殼摩擦，或者部分機械密封出廠時有預(yù)調(diào)整壓片，安裝后未及時拆除。②檢查冷卻水，一般要求冷卻水小口進、大口出，防止機械密封內(nèi)部憋壓，導(dǎo)致水封過早磨損出現(xiàn)泄漏。離心泵啟動前，應(yīng)先開冷卻水。水質(zhì)應(yīng)符合使用要求，不應(yīng)含有雜質(zhì)。③檢查離心泵輸送的流體系統(tǒng)。要求啟動前要先開啟泵的進口閥，使泵輸送的流體充滿整個泵腔。

4.2 運轉(zhuǎn)過程中的注意事項

（1）離心泵泵啟動后如果出現(xiàn)輕微泄漏現(xiàn)象，應(yīng)先觀察一段時間，不宜急于拆卸，頻繁拆卸對機械密封和泵都有損傷的風(fēng)險。

（2）離心泵輸送的流體應(yīng)供料充足、穩(wěn)定，避免發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，更不可打空泵。供料不足將導(dǎo)致機械密封的動靜環(huán)干磨，損壞摩擦副及其他密封元件。如使用的是無水機封，打空泵幾分鐘便可導(dǎo)致機械密封動靜環(huán)溫度過高而燒毀。

（3）離心泵運轉(zhuǎn)過程中提速和操作壓力應(yīng)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)速提升過快，或壓力波動過大，將可能導(dǎo)致彈簧補償?shù)膲毫Σ患皶r，引起機械密封的動靜環(huán)瞬間張開，發(fā)生泄漏。要求操作操作過程中壓力波動不大于0.1MPa。如因提速過快、或壓力不穩(wěn)定發(fā)生泄漏，一般只需及時停泵，待設(shè)備停止、冷卻水變清澈后，再重新啟動泵便可解決泄漏，不需隔離檢修。

（4）對于使用超過3個月的機械密封，由于部分工廠使用的冷卻水含雜質(zhì)較多，或因動靜環(huán)磨損，將導(dǎo)致機械密封內(nèi)部彈簧提供的壓力不足，發(fā)生泄漏。此時要分析原因，及時處理。如水質(zhì)不合格結(jié)垢嚴(yán)重，應(yīng)及時用稀酸，通過機械密封的進水口、出水口沖洗機封內(nèi)部，消除水垢，恢復(fù)彈簧作用。如動靜環(huán)磨損導(dǎo)致彈簧預(yù)緊力不足，應(yīng)向電機側(cè)調(diào)整泵軸，增加機械密封內(nèi)部彈簧的壓縮量。

5 拆卸時的注意事項

在拆卸機械密封時要小心謹(jǐn)慎，不可使用蠻力，更不可使用手錘和扁鏟，以免磕碰到傳動軸，使拆卸更滑困難，甚至導(dǎo)致傳動軸彎曲，影響下次使用。拆不下時，多數(shù)原因是離心泵葉輪與機械密封之間的橡膠密封件損壞，料漿進入機械密封的軸套與傳動軸之間，結(jié)垢導(dǎo)致。應(yīng)先進行清洗，再進行拆卸。如清洗后仍然無法拆下，可對機械密封進行加熱，利用溫差拆卸。但加熱過程中必須對傳動軸進行冷卻，一方面更好的利用溫差，另一方面避免傳動軸超過退火溫度，影響傳動軸的性能。

6 總結(jié)

隨著科學(xué)的不斷進步，機械密封的制造和使用技術(shù)已經(jīng)很成熟，有的機械密封可以無故障運行多年。生產(chǎn)中，因機械密封自身制造缺陷造成的故障并不多見，我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況，綜合考慮安裝、使用、檢修、維護等多方面的因素，時刻牢記機械密封是一個非常精密脆弱的東西，仔細(xì)認(rèn)真地分析，逐步排查存在問題，避免異常故障，減少檢修工作量。

參考文獻

［1］ JB/T 1472-2011，《泵用機械密封》，[S]中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；