离心泵机械密封失效原因及维护

　　一、机械密封的工作原理和特点
　　机械密封，也称为端面密封，是旋转轴的动态密封。它依靠弹簧和密封介质的压力，在旋转动环和静环的接触面上产生适当的挤压力，使两个端面紧密贴合(端面之间保持很薄的油膜，润滑动环和静环)。因此，介质通过密封端面的阻力很大，从而防止液体或气体物质的泄漏，达到密封的目的。
　　机械密封具有性能可靠、泄漏小、使用寿命长、功耗低、无需频繁维护、对轴磨损小的优点，能够满足生产自动化和高温、低温、真空、高速以及各种强腐蚀介质和含固体颗粒介质等恶劣工况的密封要求。因此，机械密封是世界上这些设备最重要的轴封方式。但机械密封结构复杂，制造安装精度高，成本高，对维修人员技术要求高。因此，保证机械密封的可靠性和延长其使用寿命至关重要。
　　二、机械密封的结构特点
　　机械密封一般由四部分组成：即由动环和静环组成的密封端面(摩擦副);辅助密封圈(多为O型圈);弹性元件为主要零件的缓冲补偿机构;使动环随轴旋转的传动机构。密封分为单密封和双密封两种形式，单密封为一套密封只有1对动静环，靠物料冷却密封面，不需要密封水;双密封为一套密封有2对动静环，靠密封水冷却，适合物料温度较高的场合使用。我厂使用的密封多为双密封形式。
　　1、摩擦副,即动环和静环的总称,是构成机械密封的主要元件,在很大程度上决定了机械密封的使用性能。
　　2、机械密封的辅助密封圈共有两个，即动环和轴套之间的密封以及静环与压盖之间的密封。由它造成的故障就是泄漏量大。他们一般属于静密封，但当密封端面和轴的中心线不垂直时，轴向运动的位移量就比较大。辅助密封圈的材料大多是合成橡胶或柔性石墨、聚四氟乙烯，在轴向力的反复作用下，它们会逐渐老化、磨损、断裂，丧失密封性能。
　　3、缓冲补偿机构的主要零部件是弹性元件，即具有一定屈服系数的弹簧或波纹管，其作用是保持密封端面的贴合，其中波纹管可采用橡胶、聚四氟乙烯和焊接金属等材料制作。
　　4、传动机构。轴套对机械密封的影响主要是轴套表面的磨损和定位螺栓的脱落失效。轴套表面磨损后会使轴套外径变小，密封没有过盈力而产生泄漏，磨损同时也会使轴套表面出现沟槽导致密封圈和轴套之间的摩擦力增大，弹性力不足以克服该阻力，失去补偿作用。有些密封补偿机构有定位螺栓，螺栓脱落后会导致补偿机构带着动环及其密封圈与轴套之间打转，从而破坏动环密封圈、轴套和补偿机构，从而导致密封泄漏和损坏。
　　三、机械密封常见故障及处理
　　在安装运行过程中常见的机械密封失效现象有以下几种：
　　1、 加水或静压试验时发生泄漏
　　泵的机械密封安装完成后，要进行水压试验，以检查机械密封的安装质量。一般来说，只要熟悉泵的结构和细心观察，就可以从泄漏量或泄漏部位来正确判断泄漏的原因。
　　⑴机械密封泄漏量较小，说明动环或静环的密封圈在安装过程中出现了问题，若泄漏量偏大，则表明动环和静环之间的接触面不平，或安装时发生碰伤及损坏，导致密封失效，不能形成紧密的密封面。
　　⑵泄漏量较小，盘车后泄漏量没有增大，说明动环或静环的橡胶密封圈在安装时强行挤入导致损坏;若盘车后泄漏量增大，说明动环和静环的接触面不平或损坏。
　　⑶泄漏的水顺着泵轴的方向漏出，说明动环密封圈出现了问题;若水从四周漏出，则说明静环密封圈失效。
　　2、 生产运行过程中发生泄漏
　　在离心泵发生的故障当中，发生最多的水泵在运行过程中突然发生的机械密封泄漏。总结运行过程中发生机械密封泄漏的主要原因：
　　⑴离心泵入口有金属颗粒或异物进入动静环之间的密封端面，造成密封面磨损。
　　⑵机械密封安装时过紧，在泵体启动后高速运转时，导致动静环之间的密封面严重磨损。
　　⑶弹簧压缩量调整不合适。调整弹簧的压缩量就是调整机械密封的端面比压，是关系到密封性能及使用寿命的重要参数，与密封的结构形式、弹簧大小以及介质压力有关。端面比压过大将损坏摩擦副，过小则容易泄漏。
　　⑷动环密封圈松紧。动环密封圈过紧有害无益，一是加剧密封圈和轴套之间的磨损，过早泄漏;而是增大了动环轴向调整、位移的阻力，在工作状况变化频繁时无法适当调整;三是弹簧弹簧过度疲劳容易损坏;四是使密封圈变形，影响密封效果。
　　⑸静环密封圈松紧。静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧密封效果会好一些，特别是有些没有静环防转销的密封，必须保证静环密封圈有一定的过盈量，从而给静环一定的预紧力，防止静环打转。但过紧将导致：一是引起静环密封过度变形影响密封效果;二是有些静环材料为石墨、陶瓷，材质较脆，过度受力容易引起碎裂;三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。因此，静环的内劲一般比轴径大1～2mm，O型圈的过盈量比孔径大0.6mm左右为适;如是石墨、陶瓷材质静环采用静环套，其过盈量在0.4～0.5mm为适。密封圈装配时的松紧程度以涂上润滑脂后以双手压入为准。手能很轻松压入则太松，双手用力压入则太紧。
　　⑹泵空转或密封水管脱落、密封水过小。这种情况的发生主要是由于操作工的操作不精心造成的，在我厂大部分密封损坏都是此原因造成的，占密封损坏的70%～80%。泵空转只要1～2分钟会使单密封由于密封面温度过高而烧坏;对于双密封而言，长时间空转才可能烧坏物料端的密封面。泵密封水管脱落则会使双密封电机端的密封很快烧坏，物料端的密封也会因物料温度高而快速上升烧损。总之泵空转和密封水管脱落会使密封面处于干磨状态，造成石墨材质的密封面出现深而粗的环状沟槽，碳化硅、硬质合金、陶瓷材质等硬材质的密封面出现径向裂纹或断裂、崩落，辅助密封圈老化、龟裂、变色、粘结，热装式硬质合金密封环脱落。我厂大部分物料温度在50～80℃，如密封水过小则会使密封面温度升高，密封附近水份汽化发生气蚀，导致泵打不走料，从而损坏机械密封，造成泄漏，这种情况在我厂板框间的三级泵上发生比较频繁。
　　3、 机械密封本身质量问题引发的泄漏。
　　⑴密封面精度不够。更换机械密封时，要认真检查所换的机械密封，特别是动静环的密封面光洁度是否良好。一般来说，动环、静环密封面的平面度应在≤0.0009mm以内。
　　⑵动环的弹簧是否好用。应注意弹簧压缩比是否合适，弹簧与轴或轴套之间的间隙是否合理。传动方式是否有问题，端面宽度是否合理以及摩擦副的配对情况等。
　　4、 检修不当引发的泄漏
　　在更换机械密封过程中，一定要注意检修质量，维修人员对于动静环的密封面和密封圈等的安装要特别小心，经常出现操作不当造成密封面划伤、密封圈损坏等问题。对于我厂通过锥套和锁紧套联接的SPS系列泵，一定要保证锥套锁紧、电机轴承完好、泵径向跳动≤0.04mm。
　　四、日常检修中的安装、维护
　　1、机械密封安装使用的一般原则
　　⑴弄清设备的情况。要了解设备转轴的转速、轴径;要对设备制造精度和密封腔尺寸，设备本身的使用寿命以及设备在生产工艺中的地位等方面做全面均衡的考虑。
　　⑵估算介质压力。泵的密封腔一般不是泵的出口压力，而是低于泵的出口压力，约为泵出口压力的1/3。
　　⑶弄清密封介质的情况。要了解密封介质的状态，输送介质是气态还是液态，介质是否含颗粒物及颗粒状况;了解介质的性质、温度，以便合理选型及采用必要的冷却、冲洗、润滑措施。
　　2、机械密封安装使用的技术要求
　　⑴安装机械密封部位的轴或轴套的径向跳动应符合下表要求。轴和轴或轴套外径径向跳动公差￠10～50mm0.03mm≥￠50～120mm0.05mm轴套的表面粗糙度应符合技术要求。
　　⑵传动轴的轴向串动不超过0.2mm。
　　⑶密封腔体端面对轴表面的跳动公差应符合下表要求：轴或轴套外径径向跳动公差￠10～50mm0.03mm≥￠50～120mm0.05mm
　　⑷对于某些靠弹簧传动的机械密封必须注意弹簧的旋向，即轴旋转方向应使弹簧越来越紧，否则密封失效，弹簧旋向的旋转由下述方法确定：由静环向动环看，轴顺时钟旋转用右旋弹簧，反之，则选用左旋弹簧。
　　3、机械密封的安装方法及注意事项
　　机械密封部件在制造精度或安装精度上要求都很严格，如果安装不当，就会影响密封的使用寿命和密封性能，严重时将使密封迅速失效。
　　⑴安装前的准备工作及安装注意事项
　　a、检查要进行安装的机械密封型号、规格是否正确，零件是否缺少。
　　b、检查机械密封各元件是否有损失，特别是动静环的密封端面是否碰伤，如发现损坏，须进行返修或更换。各密封元件用汽油或煤油清洗干净，保证各元件表面无灰尘、异物。
　　c、轴或轴套表面及密封腔内壁、密封端盖内表面是否有毛刺、异物等，如发现毛刺应修平、打光，并进行清洗，保持清洁。
　　d、不要用不干净的布或棉纱擦洗密封面，应使用干净柔软的纱布、脱脂棉之类的东西擦洗。
　　e、装配时应保持清洁，保证密封面不被划伤、碰坏，为便于安装，可在密封面及密封圈和与其配合处抹少量的润滑脂，以免启动瞬间产生干磨。
　　⑴、机械密封的装配顺序：
　　a、密封静环的安装：先将防转销装入静环座中，再将静环装入静环座中，注意将静环上的凹槽对准防转销。
　　b、密封动环的安装：将密封的旋转部件按先后次序组装到轴上。若有轴套则先把动环部件装入轴套，然后把装有动环的轴套装到轴上。
　　c、端盖装在密封体上，用螺丝均匀拧紧。
　　d、盘动试车是否轻松，若盘不动或吃力，则需要检查装配尺寸是否正确。
　　五、机械密封的启动与运行维护
　　运转设备的正常运转是系统安全运行的基础，因此，在日常生产中只要从细微入手，才能保证设备的正常运转。
　　1、启动前的检查：
　　a、全面检查机械密封以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。
　　b、机械密封启动前应进行静压试验，检查密封是否有泄漏。如泄漏较多，应查清原因予以消除。
　　c、按泵旋转方向盘车，检查是否轻松均匀。如盘车吃力或卡死，应检查装配尺寸是否有误。启动前盘车还可防止应突然启动造成密封环碎裂现象发生。
　　d、启动前应保持密封腔内充满液体，排气。
　　2、启动及运行时的注意事项：
　　a、启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时泄漏量仍不减少，须停泵检查。
　　b、在运行中，应避免物料打空抽干和密封水脱落的现象，以免造成密封干磨损坏。
　　c、经常巡视检查密封情况，如泄漏严重且无好转趋势，则应进行停泵检查。
　　六、结束语
　　针对化工离心泵机械密封出现的问题，总结了机械密封比较常见的渗漏原因。在使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用与各种泵的技术要求和使用要求，以保证密封长期可靠运行，切实节约生产成本。