機(jī)械密封在工業(yè)泵中的使用及檢修

摘要：機(jī)械密封是冶金、石油、化工企業(yè)化工泵中常采用的密封結(jié)構(gòu)，筆者總結(jié)了長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，分析了機(jī)械密封泄漏的主要原因及維護(hù)檢修措施。

       隨著工業(yè)企業(yè)流程化、自動(dòng)化水平的不斷提高，設(shè)備穩(wěn)定性、可靠性顯得尤為重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)60％機(jī)械設(shè)備非計(jì)劃停車事故與密封故障造成泄漏有直接聯(lián)系，密封性能已成為評(píng)定機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。隨著密封技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)泵用密封正由傳統(tǒng)的填料密封向機(jī)械密封發(fā)展。機(jī)械密封技術(shù)以其性能可靠、泄漏量少、使用壽命長(zhǎng)、功耗低、無(wú)需經(jīng)常檢修，應(yīng)用于冶金、石油、化工企業(yè)化工泵中。筆者通過(guò)近幾年的使用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出機(jī)械密封在工業(yè)泵上檢修、維護(hù)的一些經(jīng)驗(yàn)，取得了治理泄漏的一些效果。

一、泵用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)      

機(jī)械密封是靠一對(duì)或幾對(duì)垂直軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下，保持接合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。工業(yè)泵常用的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。防轉(zhuǎn)銷7固定在壓蓋9上以防止靜止環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)還可根據(jù)它們是否具有軸向補(bǔ)償能力而稱為補(bǔ)償環(huán)或非補(bǔ)償環(huán)。

    機(jī)械密封中流體可能泄漏的途徑有4種，如圖1中  A、B、C、D 4個(gè)通道。其中C、D泄漏通道分別是靜止環(huán)與壓蓋、壓蓋于殼體之間的密封，二者均屬靜密封。B通道是旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸之間的密封。但端面磨損時(shí)，它僅能隨補(bǔ)償環(huán)沿軸向作微量的移動(dòng)，實(shí)際上仍然是一個(gè)相對(duì)靜密封。因此，這些泄漏通道相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易封堵。靜密封元件常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作為補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)輔助密封，有時(shí)采用兼?zhèn)鋸椥栽�件功能的橡膠、聚四氟乙烯材料及金屬波紋管的結(jié)構(gòu)。A通道則是旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的斷面彼此結(jié)合作相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)密封。因此，對(duì)密封端面的加工要求很高（平面度為0.0009mm，表面粗糙度：硬環(huán)Ra≤0.1μm,軟環(huán)Ra≤0.2μm）。為了使密封端面間保持必要的潤(rùn)滑油膜，必須嚴(yán)格控制端面上的單位面積壓緊力。端面上單位壓力過(guò)大，不易形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑液膜，會(huì)加速斷面的磨損。斷面上單位壓力過(guò)小，泄漏量增加。所以，要獲得良好的密封性能有較長(zhǎng)的壽命，在安裝機(jī)械密封時(shí)，一定要保持端面單位壓力值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

二、泄漏原因分析及檢修      

1、安裝靜試時(shí)泄漏。機(jī)械密封安裝調(diào)試好后，一般要進(jìn)行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較大時(shí)，則表明動(dòng)、靜環(huán)密封圈存在問(wèn)題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動(dòng)盤車觀察，若泄漏量無(wú)明顯變化則可判定式動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問(wèn)題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動(dòng)環(huán)密封存在問(wèn)題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細(xì)致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。

       2、試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏。泵用機(jī)械密封經(jīng)過(guò)靜試后，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會(huì)抑制介質(zhì)泄漏。因此，試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封泄漏在排除軸間極端蓋密封失效后，基本上都是由于動(dòng)、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的原因主要有：

     （1）操作中，因抽空、氣濁、憋壓等異�，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離；

     （2）安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過(guò)大，導(dǎo)致摩擦副斷面嚴(yán)重磨損、擦傷；

     （3）動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊，彈簧無(wú)法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量；

     （4）靜環(huán)密封圈過(guò)松，當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí),靜環(huán)脫離靜環(huán)座；

     （5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)入摩擦副，擦傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面；

     （6）設(shè)計(jì)選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時(shí)可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。

       3、正常運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達(dá)到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護(hù)不當(dāng)引起的。

     （1）抽空、氣濁或較長(zhǎng)時(shí)間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；

     （2）泵實(shí)際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；

     （3）回流量偏大，導(dǎo)致吸入管側(cè)容器（罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封；

     （4）較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，重新啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有手動(dòng)盤車，摩薩副因粘連而扯壞密封面；

     （5）介質(zhì)中腐蝕性、聚合性、結(jié)膠性物質(zhì)增多；

     （6）環(huán)境溫度急劇變化；

     （7）工況頻繁變化或調(diào)整；

     （8）突然停電或故障停機(jī)等。離心泵在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，往往會(huì)釀成較大事故或損失，須予以重視并采取優(yōu)先措施。

       三、 泵用機(jī)械密封維護(hù)、檢修中應(yīng)注意的幾項(xiàng)問(wèn)題

       1、潤(rùn)滑

       對(duì)機(jī)械密封端面應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)潤(rùn)滑，這樣可減少磨損和延長(zhǎng)壽命，部分摩擦熱也可由潤(rùn)滑劑帶走。一般潤(rùn)滑劑可由介質(zhì)本身承擔(dān)，因此密封端面（動(dòng)環(huán)、靜環(huán)）見(jiàn)彈簧壓力不應(yīng)過(guò)大。

       2、沖洗冷卻       泵用機(jī)械密封工作使端面上產(chǎn)生的熱量應(yīng)及時(shí)傳遞出去，否則端面間的液膜就會(huì)汽化而形成干摩擦，必須考慮沖洗冷卻措施。一般沖洗冷卻液采用內(nèi)部密封介質(zhì)，也可采用外部供水冷卻沖洗。在機(jī)械密封使用中應(yīng)絕對(duì)保證沖洗冷卻液的供應(yīng)及沖洗冷卻液的暢通，必要時(shí)應(yīng)定期清理。

       3、新舊密封更新

       相對(duì)而言使用新機(jī)械密封的效果好于舊的，但新機(jī)械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇不當(dāng)時(shí)，配合尺寸誤差較大會(huì)影響密封效果；在聚合性滲透性介質(zhì)中，靜環(huán)如無(wú)過(guò)度磨損，還是不更換為好。因?yàn)殪o環(huán)在靜環(huán)座中長(zhǎng)時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體，起到了較好的密封作用。

       4、 密封拆修

     一旦出現(xiàn)機(jī)械密封泄漏便急于拆修，其實(shí)，有時(shí)密封并沒(méi)有損壞，只需調(diào)整工況或適當(dāng)調(diào)整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費(fèi)又可以驗(yàn)證自己的故障判斷能力，積累維修經(jīng)驗(yàn)提高檢修質(zhì)量。

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