楊揚 杜江波

摘 要 離心泵是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中十分重要的一種設(shè)備，在各行各業(yè)的自動化生產(chǎn)中都有著廣泛的應(yīng)用。而對于離心泵設(shè)備來說，機械密封結(jié)構(gòu)是保證設(shè)備正常運行的重要組成部分，同時也是在運行過程中比較容易出現(xiàn)故障的部位。因此，離心泵用機械密封的常見故障問題加以總結(jié)，提高技術(shù)人員對于常見故障問題的維修效率，對于保證正常生產(chǎn)十分重要。本文從離心泵機械密封的基本原理入手，介紹了幾種常見的離心泵機械密封故障問題，并針對這些故障提出相對應(yīng)的處理方法，旨在為工業(yè)生產(chǎn)中提高離心泵使用壽命，提高工業(yè)生產(chǎn)效率提供一點幫助。

關(guān)鍵詞 離心泵 機械密封 故障分析

中圖分類號：TH111 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）05-0018-02

1 離心泵密封概述

常見的機械密封也被稱為端面密封，被廣泛應(yīng)用于各種泵類設(shè)備的動態(tài)密封中，應(yīng)用在離心泵中可以有效避免泵內(nèi)的流體介質(zhì)流出泵體，進而引發(fā)設(shè)備故障與環(huán)境污染。常見的離心泵結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，機械密封裝置在彈簧以及密封介質(zhì)的壓力下，對動環(huán)以及靜環(huán)端面造成一定程度的積壓，進而將兩個端面始終保持在貼合狀態(tài)下，并在端面間保持一層油膜，有利于靜環(huán)與動環(huán)端面之間接觸時保持一定的潤滑，介質(zhì)通過機械密封端面時，會受到很大的阻力影響，能有效防止液體泄漏，最終達到密封的目的。

2 離心泵機械密封常見故障

2.1 波紋管失去彈性或者斷裂

波紋管是機械密封的重要部分，在實際情況中，隨著使用時間的增加，機械密封波紋管的彈性與強度會逐漸下降，這種現(xiàn)象被稱為失彈現(xiàn)象，是不可逆的。而當(dāng)波紋管的失彈量達到臨界值時（不同材質(zhì)的波紋管失彈臨界值有所不同，但常見的波紋管失彈臨界值為原設(shè)計壓縮量的20%），就會導(dǎo)致離心泵機械密封出現(xiàn)故障，進而導(dǎo)致離心泵泄漏。需要注意的是，設(shè)備運行溫度的變化也會對波紋管的失彈產(chǎn)生影響，當(dāng)設(shè)備溫度低于200℃時，波紋管的失彈現(xiàn)場比較不明顯，當(dāng)設(shè)備溫度高于200℃時，則會加劇波紋管的失彈現(xiàn)象。此時，拆卸設(shè)備觀察波紋管可以發(fā)現(xiàn)，波紋管的整體部件比設(shè)備運行之初要低1～2mm，面對這一問題，檢修人員除了要定時觀察設(shè)備的運行溫度外，還應(yīng)定時對波紋管進行更換。[1]

波紋管故障導(dǎo)致的離心泵密封故障問題還有一種原因是波紋管的斷裂。這一故障問題的成因現(xiàn)對復(fù)雜，常見的問題主要有以下三種：第一，波紋管的接觸比壓限度超出限制范圍;第二，波紋管實際壓縮量過大，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)在長期壓力下受損;第三，波紋管所處運行環(huán)境的溫度變化較大，進而導(dǎo)致設(shè)備材質(zhì)受損。

2.2 腐蝕造成的故障問題

在離心泵的實際工作環(huán)境往往較為復(fù)雜，因此機械密封不可避免的需要在各種腐蝕性場合中工作，這就使得腐蝕造成的故障問題也是機械密封常見的故障原因。在一般情況下，腐蝕造成的機械故障主要有以下幾種：第一，表面腐蝕，機械密封元件在腐蝕作用下很容易出現(xiàn)表面腐蝕，在嚴(yán)重情況下會進而產(chǎn)生點蝕穿孔，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)被破壞。表面腐蝕問題在彈性元件上表現(xiàn)更為明顯，彈簧等部件收到腐蝕就會出現(xiàn)彈性失效的問題，進而引發(fā)機械密封的泄漏問題。針對表面腐蝕，最為直接簡單的方法就是在材料選擇上盡可能使用不銹鋼材質(zhì)，從而有效降低表面腐蝕;第二，應(yīng)力腐蝕，在機械密封正常運行情況下，彈性元件會存在應(yīng)力，而長時間出于應(yīng)力腐蝕以及介質(zhì)腐蝕的雙重作用下，波紋管以及彈簧等元件就很容易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，進而引發(fā)機械密封的故障問題。[2]針對這一問題，如果在檢修過程中發(fā)現(xiàn)彈性元件經(jīng)常斷裂，可以通過加大彈簧線徑的方式來進行處理;第三，電化學(xué)腐蝕，這一故障問題的出現(xiàn)主要是當(dāng)機械密封的材質(zhì)為活潑性不同的異種金屬時，就很容易引起電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕會造成異種金屬元件之間出現(xiàn)松動，進而出現(xiàn)機械密封的泄漏。針對這一問題，最有效的做法就是在異種金屬元件的連接處涂黏結(jié)劑來固定密封元件。

2.3 離心泵振動造成的故障問題

在設(shè)備運行之初，機械密封動環(huán)與靜環(huán)之間的端面是光滑的，并且端面之間還有一層油膜，這樣就能夠在一定程度上避免兩者相互摩擦造成的損害。但是隨著設(shè)備運行時間的增加，端面就會逐漸變得粗糙，進而加大了動環(huán)與靜環(huán)之間的摩擦力，同時又由于動環(huán)、靜環(huán)與密封腔之間的間隙較窄，這就會導(dǎo)致機械密封的振動頻率以及振動幅度不斷加大，長時間的大幅振動就會導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)被破壞，進而引發(fā)故障問題。此外，當(dāng)離心泵運轉(zhuǎn)時徑向力過大或者是軸承自身的精確度較低時，都會導(dǎo)致離心泵振動過大引發(fā)泄漏問題。

2.4 安裝和使用不當(dāng)造成的故障問題

在離心泵機械密封的使用過程中，由于安裝或使用不當(dāng)造成的故障問題也是十分常見的，歸納起來主要有以下幾種：第一，靜環(huán)或動環(huán)安裝不到位，如果O型圈安裝過緊或者未對準(zhǔn)，就會導(dǎo)致靜環(huán)或動環(huán)安裝不到位，導(dǎo)致密封效果差，引發(fā)泄漏故障;第二，整機壓縮量不合適，當(dāng)整機壓縮量過小時就會導(dǎo)致動環(huán)與靜環(huán)縫隙過大，當(dāng)整機壓縮量過大是，就會導(dǎo)致動環(huán)與靜環(huán)之間的摩擦加大;第三，離心泵內(nèi)輸送介質(zhì)存在雜質(zhì)，如果介質(zhì)內(nèi)含固體顆?；蚪橘|(zhì)易結(jié)晶，使雜質(zhì)顆粒進入密封端面，破壞密封端面引起泄漏。

3 離心泵機械密封的維修與改造建議

3.1 優(yōu)化密封位置結(jié)構(gòu)設(shè)計

為降低離心泵機械密封的故障率，可以在結(jié)構(gòu)上盡可能的進行優(yōu)化，要在保證密封效果的基礎(chǔ)上，盡可能對密封元件進行保護，設(shè)計人員可以在設(shè)計中采用機械結(jié)構(gòu)來對密封元件進行保護。例如，在端蓋扣合面位置可以利用金屬臺肩來對密封元件進行保護，從而降低流體對密封元件的腐蝕。此外，還可以通過優(yōu)化離心泵內(nèi)機械密封周邊的液體流動環(huán)境，盡可能減少密封元件之間的縫隙以及孔洞等，降低液體的沖刷力，使密封元件之間受到的液體流動摩擦力均衡、穩(wěn)定，減少局部位置快速損壞問題發(fā)生的概率。

優(yōu)化機械密封的設(shè)計還可以從優(yōu)化密封元件的材料選擇上入手。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)不斷突破原有思維的限制，了解市場上最前沿的材料技術(shù)，積極采用各種新材料來進行離心泵密封元件的設(shè)計，從而提高密封元件的抗腐蝕能力、抗應(yīng)力能力，最終達到提高設(shè)備使用壽命的目標(biāo)。

3.2 離心泵機械密封狀態(tài)檢測

針對離心泵機械密封的故障診斷維修技術(shù)，結(jié)合信息化技術(shù)的狀態(tài)檢測是未來發(fā)展的主要趨勢。通過構(gòu)建完善的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測體系，借助計算機信息技術(shù)建立包括離心泵在內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)平臺，提高故障診斷的水平。在狀態(tài)檢修實施過程中，技術(shù)人員要對設(shè)備的狀態(tài)信息進行準(zhǔn)確地分析判斷，在此基礎(chǔ)上堅持成本效益和診斷檢修技術(shù)的優(yōu)化，根據(jù)所獲取的離心泵設(shè)備信息進行規(guī)范地檢修作業(yè)。在通過信息化技術(shù)可以實現(xiàn)多方面數(shù)據(jù)資源的整合集中，檢修技術(shù)人員通過對監(jiān)測信息的分析，充分了解設(shè)備的運行狀態(tài)在此基礎(chǔ)上采取針對性的檢修策略。[3]此外，狀態(tài)監(jiān)測要配合專家故障分析，每一次檢修的數(shù)據(jù)都要進行上傳，總結(jié)檢修經(jīng)驗為后續(xù)的檢修計劃制定提供參考。對于容易出現(xiàn)磨損老化的設(shè)備零部件要適當(dāng)縮短故障檢修的周期，促進檢修綜合效益的提升。

4 結(jié)語

機械密封是離心泵的主要組成部分，具備精密度較高并且容易受損出現(xiàn)故障的特點，因此在設(shè)備日常運轉(zhuǎn)過程中，檢修人員一定要注意對離心泵機械密封故障的分析，結(jié)合設(shè)備運行的實際情況，及時發(fā)現(xiàn)故障并根據(jù)故障進行相應(yīng)的維修，從而在確保設(shè)備能夠滿足日常生產(chǎn)需要的同時，延長設(shè)備的使用壽命。

參考文獻：

[1] 郝麗霞.化工離心泵機械密封失效原因分析[J].中國設(shè)備工程，2020（03）：143-145.

[2] 白浪，離心泵機械密封改造及運行過程中的問題探討[J].水力采煤與管道運輸，2019（03）：138-139.

[3] 王偉平.離心泵機械密封失效的原因與對策探索[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，14（07）：64-65.