泵機(jī)械密封運(yùn)行過程的維護(hù)與檢修研究

張忠磊 沈陽耐蝕合金泵股份有限公司

李建 上海連成（集團(tuán)）有限公司遼寧分公司

一、泵機(jī)械密封運(yùn)行管理的傳統(tǒng)方法

在研究機(jī)械密封的功能之前，了解形成該密封的其他方法很重要。仍然廣泛使用的一種這樣的方法是填料密封。壓蓋填料是圍繞軸封裝的編織繩狀材料——物理填充軸和泵殼之間的間隙。

出于以下原因，越來越多的泵機(jī)械采用機(jī)械密封件：在許多應(yīng)用中仍普遍使用填料密封：隨著時(shí)間的推移，軸旋轉(zhuǎn)的摩擦力在填料上磨損，這導(dǎo)致泄漏增加，直到填料被調(diào)整或重新包裝；軸的摩擦也意味著包裝也需要用大量的水沖洗以保持冷卻；為了減少泄漏，填料需要壓在軸上，這意味著泵需要更多的驅(qū)動(dòng)力來轉(zhuǎn)動(dòng)軸；因?yàn)樘盍闲枰c軸接觸，所以最終會(huì)在其中磨入一個(gè)凹槽。

二、泵機(jī)械密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基本的機(jī)械密封包含三個(gè)密封點(diǎn)。密封件的靜止部分通過靜態(tài)密封裝配到泵殼體上，可以用固定部分和泵殼體之間夾緊的O形環(huán)或墊圈密封。通常用O形圈將密封件的旋轉(zhuǎn)部分密封到軸上。由于密封件的這部分與軸一起旋轉(zhuǎn)，因此該密封點(diǎn)也可以被視為靜止的。機(jī)械密封本身是密封件的靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分之間的界面。密封件的一部分（無論是靜止部分還是旋轉(zhuǎn)部分）總是彈性安裝和彈簧加載以適應(yīng)任何小的軸偏轉(zhuǎn)，由于軸承公差導(dǎo)致的軸運(yùn)動(dòng)以及由于制造公差導(dǎo)致的不垂直對(duì)齊。

（一）密封點(diǎn)

雖然密封設(shè)計(jì)中的兩個(gè)密封點(diǎn)是簡(jiǎn)單的靜態(tài)密封，但旋轉(zhuǎn)和靜止構(gòu)件之間的密封需要多一點(diǎn)考慮。這種主密封是所有密封設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且對(duì)其有效性至關(guān)重要。主密封本質(zhì)上是一個(gè)彈簧加載的垂直軸承——由兩個(gè)極其平坦的面組成，一個(gè)固定，一個(gè)旋轉(zhuǎn)，彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。使用密封流體的液壓力和密封設(shè)計(jì)的彈簧力將密封面推到一起。以這種方式形成密封件以防止泵的旋轉(zhuǎn)（軸）區(qū)域和靜止區(qū)域之間的過程泄漏。密封面的表面被重疊成高度的平坦度；通常2-3個(gè)氦光帶（0.00003/ 0.0008mm）。如果密封面彼此旋轉(zhuǎn)而沒有某種形式的潤(rùn)滑，則由于面摩擦和熱量產(chǎn)生，它們會(huì)磨損并迅速失效。由于這個(gè)原因，在旋轉(zhuǎn)和靜止密封面之間需要某種形式的潤(rùn)滑；這被稱為流體膜。

（二）流體膜

在大多數(shù)機(jī)械密封件中，通過在密封面之間保持流體薄膜來保持表面的潤(rùn)滑。流體可以來自泵送的過程流體或來自外部來源。流體膜允許足夠的潤(rùn)滑劑在密封面之間流動(dòng)，而允許面之間的污染物可能損壞密封件本身。這是通過在兩個(gè)面之間保持精確的間隙來實(shí)現(xiàn)的，該間隙足夠大以允許少量的清潔潤(rùn)滑液但足夠小以防止污染物進(jìn)入密封面之間的間隙。表面之間的間隙只有1微米。 由于間隙非常小，顆粒無法進(jìn)入，而通過此空間泄漏的液體量非常小。使用彈簧和液壓力將這個(gè)微小間隙保持在一起，以將密封面推到一起，同時(shí)面（液膜）之間的液體壓力將它們推開。如果沒有壓力將它們推開，那么兩個(gè)密封面將會(huì)完全接觸，這就是所謂的干運(yùn)行，并且會(huì)導(dǎo)致密封快速失效。沒有過程壓力（以及彈簧的力）將面推到一起，密封面將分離得太遠(yuǎn)，并允許流體泄漏。機(jī)械密封工程通過確保高質(zhì)量的潤(rùn)滑液，并通過為被泵送的工藝選擇適當(dāng)?shù)拿芊饷娌牧蟻碓黾又髅芊饷娴膲勖?/p>

三、泵機(jī)械密封運(yùn)行過程的維護(hù)與檢修

（一）端面機(jī)械密封

端面機(jī)械密封也稱為機(jī)械面密封，但通常簡(jiǎn)單地稱為機(jī)械密封，是用于旋轉(zhuǎn)設(shè)備（例如泵，混合器，鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)）中的一類密封件。當(dāng)泵運(yùn)行時(shí)，液體可能會(huì)從旋轉(zhuǎn)軸和固定泵殼體之間的泵泄漏出去。由于軸旋轉(zhuǎn)，防止這種泄漏可能是困難的。較早的泵使用機(jī)械密封（也稱為壓蓋密封）來密封軸。 端面機(jī)械密封使用剛性元件和柔性元件，這些元件在密封界面處保持接觸并彼此滑動(dòng)，從而允許旋轉(zhuǎn)元件穿過密封外殼。 這些元件都通過液壓和機(jī)械加載彈簧或其他裝置來保持接觸。 對(duì)于使用彈性元件的類似設(shè)計(jì)。

（二）機(jī)械密封件基礎(chǔ)

機(jī)械密封由旋轉(zhuǎn)和靜止部件組成，通過機(jī)械和液壓力緊緊壓在一起。

所有機(jī)械密封都具有旋轉(zhuǎn)元件和固定元件，并包括以下基本組件：密封環(huán)；次級(jí)密封元件；硬件。

密封環(huán)和配合環(huán)有時(shí)被稱為主密封表面。主密封面是端面機(jī)械密封的核心。主密封表面的常見材料組合是硬質(zhì)材料，例如碳化硅、陶瓷或碳化鎢和較軟的材料，例如碳。根據(jù)壓力，溫度和被密封液體的化學(xué)性質(zhì)，可以使用許多其他材料。密封環(huán)和配合環(huán)緊密接觸，一個(gè)環(huán)隨軸旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)環(huán)靜止。任一環(huán)都可以旋轉(zhuǎn)或靜止。而且，任何一個(gè)環(huán)都可以由硬質(zhì)或軟質(zhì)材料制成。這兩個(gè)環(huán)使用稱為研磨的工藝進(jìn)行加工，以獲得必要的表面光潔度和平整度。 密封環(huán)在軸向上是柔性的。根據(jù)定義，密封環(huán)是機(jī)械密封的軸向柔性部件。密封環(huán)的設(shè)計(jì)必須考慮到次級(jí)密封元件，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，彈簧和組裝的便利性，使變形最小化和傳熱最大化。許多密封環(huán)包含密封面直徑，但這不是主環(huán)的要求。密封環(huán)總是包含平衡直徑。根據(jù)各種設(shè)計(jì)特征的結(jié)合，密封圈的形狀可能會(huì)有很大的變化。實(shí)際上，密封環(huán)的形狀通常是密封件最明顯的識(shí)別特征。配合環(huán)也是機(jī)械密封的非柔性部件。配合環(huán)的設(shè)計(jì)必須考慮到最大限度地減小變形和最大限度地傳熱，同時(shí)考慮組裝和靜態(tài)二次密封元件的便利性。配合環(huán)可以包含密封面直徑，但這不是配合環(huán)的要求。為了使主環(huán)的運(yùn)動(dòng)最小化，配合環(huán)必須穩(wěn)固地安裝，并且應(yīng)該形成垂直的平面以使主環(huán)運(yùn)行。像密封環(huán)一樣，配合環(huán)有許多不同的形狀。

四、結(jié)語

機(jī)械密封性是機(jī)泵穩(wěn)定運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)，同時(shí)也是保障機(jī)械使用壽命的必要條件。減少機(jī)泵的泄露故障，將有效降低設(shè)備后期的維修和運(yùn)行成本。而泵的機(jī)械密封維護(hù)和檢修是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要在實(shí)踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高檢修水平。