姜克彬（中國(guó)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(jī)械密封失效原因分析

姜克彬（中國(guó)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(jī)械密封失效的原因一直是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，為此，本文主要分析了單級(jí)離心泵機(jī)械密封在實(shí)際工作中所發(fā)生的泄露問(wèn)題，進(jìn)而深入探究有效防止機(jī)械密封失效的對(duì)策，從而確保了機(jī)械密封長(zhǎng)期地運(yùn)作。

機(jī)械密封；離心泵；失效原因；對(duì)策

1 機(jī)械密封原理

所謂“機(jī)械密封”又叫“端面密封”，指的是一種仰仗彈性元件對(duì)動(dòng)、預(yù)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(jìn)而獲得密封效果的一種軸向端面密封裝置。

在很多時(shí)候，密封元件、壓緊元件、動(dòng)環(huán)、靜環(huán)等一起組成了機(jī)械密封。而動(dòng)、靜環(huán)的端面又共同構(gòu)成了一對(duì)摩擦副，借助于液體（位于密封室）的壓力，將動(dòng)、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(shí)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(yùn)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(wèn)題產(chǎn)生，另一方面，還能夠防止雜質(zhì)進(jìn)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(dòng)環(huán)、壓蓋和靜環(huán)間的間隙，與此同時(shí)，其又能夠?qū)Ρ盟軟_擊、振動(dòng)加以緩解。在實(shí)際的運(yùn)作中，機(jī)械密封并不是一個(gè)單獨(dú)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(gè)工作原理可以發(fā)現(xiàn)，要想實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的密封效果，就需要營(yíng)造一定的機(jī)械密封正常運(yùn)行條件，應(yīng)當(dāng)注意排除以下一些條件：泵抽空或者汽蝕，液膜難以如平時(shí)那般有效形成于摩擦副端面；機(jī)械密封處會(huì)造成密封端面受力不均、泵軸振動(dòng)異常之類外部情況，有必要借助于機(jī)械密封質(zhì)量來(lái)加以完善。

2 機(jī)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(jìn)入、空氣、啟動(dòng)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(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封摩擦副發(fā)生摩擦失效。進(jìn)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(huì)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(huì)容易凝聚、氣泡破裂之類不良現(xiàn)象，在短時(shí)間內(nèi)，周圍流體也會(huì)向原氣泡空間高速?zèng)_擊，并形成較大壓強(qiáng)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(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中形成較為強(qiáng)大的沖擊，表現(xiàn)出大幅度的波動(dòng)，加大了泵的振動(dòng)。

（2）泵振動(dòng)過(guò)大 離心泵存在振動(dòng)的原因，離不開(kāi)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(jī)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(yīng)當(dāng)不超過(guò)0.06毫米，一旦發(fā)現(xiàn)超過(guò)這個(gè)數(shù)值，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行停泵處理的工作。振動(dòng)可以以軸向、水平、垂直三個(gè)不同的方向?qū)χ右苑纸?，其中軸向振動(dòng)是最易于危害密封的情況。在泵劇烈振動(dòng)之際，就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)靜環(huán)分離的情況。而在分離瞬間，密封面就會(huì)在液膜壓力下開(kāi)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(jìn)到到密封端面間的話，那么就會(huì)造成密封端面的破壞。我們?cè)诓鹦稒z查的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)，明顯的摩擦痕跡存在著硬密封面上，而進(jìn)入到固體顆粒時(shí)也會(huì)造成各種形式的損傷。

（3）泵軸彎曲 “端面密封”是機(jī)械密封的別名——其實(shí)際上是接觸式動(dòng)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(gè)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(jìn)而出現(xiàn)相對(duì)旋轉(zhuǎn)而獲得密封效果的過(guò)程，故而可以由此了解到兩個(gè)密封間必然會(huì)有著均勻的受力情況。在出現(xiàn)泵軸彎曲情況時(shí)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中密封安裝處就會(huì)出現(xiàn)較大擾度，以至于密封面沒(méi)有均勻受力，密封效果也因此大打折扣，并進(jìn)而增大泄漏的發(fā)生概率。若出現(xiàn)了機(jī)軸彎曲的話，動(dòng)、靜環(huán)在軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中并未保持平行，就往往會(huì)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(yīng)采取的措施

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

（2）消除泵振動(dòng)過(guò)大的措施 第一，應(yīng)限制轉(zhuǎn)子徑向跳動(dòng)幅度在0.03～0.05mm這一范圍內(nèi)。第二，對(duì)“電機(jī)同心度”這一問(wèn)題加以重視，在單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)過(guò)程中，應(yīng)限制振幅于0～0.03mm這一范圍內(nèi)；就泵、電機(jī)的同心度（工作溫度下）情況而言，軸向不宜超過(guò)0.08毫米；徑向不宜超過(guò)0.10毫米；第三，泵在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候振動(dòng)恒值在最高的時(shí)候不應(yīng)當(dāng)超過(guò)0.06毫米；第四，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)的操作規(guī)程，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)操作和維修等相關(guān)的工作，將振動(dòng)源消除。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的分析得知，機(jī)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(yùn)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(jī)械密封的因素，深入觀察機(jī)械密封受損情況和運(yùn)行狀況，針對(duì)其中的諸方面原因，將負(fù)面因素加以重點(diǎn)控制，如此方盡可能地確保密封有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。

［1］王偉平.離心泵機(jī)械密封失效的原因與對(duì)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(jī)械密封裝置的故障分析及對(duì)策［D］.黑龍江：東北石油大學(xué)，2015.