徐志明

（華能國際電力江蘇能源開發(fā)有限公司南通電廠，江蘇 南通 226000）

高壓水泵裝置會(huì)結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)際需求對(duì)控制開關(guān)閥門，以此大幅度的削弱了裝置的使用壽命。在此過程中，密封面也會(huì)產(chǎn)生較大的磨損，水泵的機(jī)械密封裝置時(shí)常會(huì)產(chǎn)生泄漏的概率。機(jī)械密封失效將會(huì)給企業(yè)帶來無法估量的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)危害工作人員參與施工的安全性。而高壓水泵裝置的不合理使用，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)來說像一顆定時(shí)炸彈，不利于企業(yè)的健康發(fā)展。對(duì)此情況，需要將傳統(tǒng)機(jī)械密封裝置，進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，提升裝置的使用年限，為設(shè)備的長遠(yuǎn)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

一、機(jī)械密封

（一）概述

機(jī)械密封包括靜環(huán)和動(dòng)環(huán)兩個(gè)元件，這兩個(gè)元件共同垂直于同一平直且無凸起或者是凹坑的光滑軸表面上，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)互相貼合并且在設(shè)備運(yùn)行過程中進(jìn)行相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而達(dá)到密封的效果。該技術(shù)也被稱為端面密封。機(jī)械密封裝置除了關(guān)鍵的密封元件外，還包括螺釘、密封圈、防轉(zhuǎn)銷、間隔套、螺栓、彈簧、后鏟板以及彈簧座等構(gòu)件。當(dāng)將機(jī)械密封技術(shù)應(yīng)用于供水廠水泵中時(shí)，在設(shè)備的運(yùn)行過程中，水流所產(chǎn)生的壓力以及彈簧彈力所產(chǎn)生的機(jī)械外力會(huì)共同作用于機(jī)械密封裝置的動(dòng)靜環(huán)的接觸面上，此時(shí)，壓緊力產(chǎn)生，端面會(huì)更加緊密地貼合在一起，并進(jìn)行相對(duì)的滑動(dòng)。機(jī)械密封裝置密封元件的接觸端面上會(huì)設(shè)置一層厚度非常薄的液體膜，其作用是避免液體泄漏導(dǎo)致的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)失效。接觸面上的液體膜同時(shí)具備靜、動(dòng)兩種不同形式的壓力，具有潤滑和密封的雙重作用。供水廠所使用的輸送懸浮物在30mg/L 以下的水泵均可以使用機(jī)械密封技術(shù)，且可以滿足供水廠大多數(shù)水泵的運(yùn)行工況。

（二）密封原理

在水泵設(shè)備當(dāng)中運(yùn)用密封技術(shù)時(shí)，一定要注重對(duì)于端面的處理工作，保證兩個(gè)端面能夠緊密結(jié)合，不留一絲余隙，以免出現(xiàn)液體外泄問題。水泵設(shè)備進(jìn)行工作是依靠傳動(dòng)軸進(jìn)行鏈接。實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備一同運(yùn)行。然而在實(shí)際工作當(dāng)中，在內(nèi)外設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，難免會(huì)產(chǎn)生一些圓周間隙，同時(shí)生產(chǎn)工作當(dāng)中所使用的材料又以流體形式而存在。在材料向機(jī)械內(nèi)部運(yùn)送時(shí)，設(shè)備內(nèi)部大氣壓小于外界，使得空氣向設(shè)備內(nèi)部流入，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部壓力大于外界時(shí)，水泵材料會(huì)由設(shè)備內(nèi)部向外滲漏，導(dǎo)致對(duì)水泵生產(chǎn)工作造成嚴(yán)重干擾。

（三）應(yīng)用意義

要想保證機(jī)械設(shè)備具有較好的工作性能，企業(yè)管理人員就需要對(duì)水泵設(shè)備進(jìn)行有效檢查和改造。一旦發(fā)現(xiàn)水泵運(yùn)行期間存在密封性問題，就要及時(shí)進(jìn)行維修。為確保水泵能夠在非真空條件下穩(wěn)定工作，需要其允許介質(zhì)內(nèi)含有較多固體成分以及微塵顆粒，同時(shí)還要保證水泵使用時(shí)具有較強(qiáng)的抗沖擊能力和耐腐蝕能力。為滿足這些條件，就必須使用波紋管機(jī)械密封的方法進(jìn)行密封。這種密封方法存在一定彈性且穩(wěn)定性相對(duì)較好，可以保證水泵長期處于高效運(yùn)行狀態(tài)。

二、機(jī)械密封的常見故障

（一）水垢較多

水泵進(jìn)行期間，大分子物質(zhì)不能分解以后，長時(shí)間停留在密封表層進(jìn)行長時(shí)間停留，長時(shí)間就會(huì)有水垢形成。實(shí)際理論上指出，水進(jìn)行工作期間，不可避免會(huì)產(chǎn)生水垢，有效開展清理工作，設(shè)備使用年限將不會(huì)因?yàn)樗付a(chǎn)生影響。借助實(shí)踐觀察，我們可以得出結(jié)論，高壓水泵密封面會(huì)有大量水垢殘留，一定程度上遠(yuǎn)超于水流過后造成的量。造成此類問題產(chǎn)生的原因，主要在于高壓水泵在進(jìn)行操作期間，受到高溫的作用下，水流密度程度會(huì)有不均勻情況，過分向一個(gè)方向進(jìn)行流入，使得流入方向存在大量的水垢。長時(shí)間設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因而，會(huì)使得機(jī)械密封磨損面積，在此區(qū)域內(nèi)不斷增加。

（二）磨損原因

由于設(shè)備的損耗會(huì)逐漸引起密封部位動(dòng)、靜環(huán)端面之間的貼合效果，使得密封效果降低。如果是配合端面間存在磨損問題，則會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)軸每次轉(zhuǎn)動(dòng)密封件發(fā)生嚴(yán)重的軸向、徑向偏移或擺動(dòng)問題。若是零部件之間配合性良好，密封區(qū)域內(nèi)的磨損痕跡較為均勻，與表明傳動(dòng)裝置同軸度良好。若在端面位置處有材料外泄情況，還有可能并非密封部分本身的因素，判斷外泄量如果是常數(shù)，則代表該問題是由其他因素導(dǎo)致的，通常是由于在安裝過程中，設(shè)備安裝不當(dāng)而造成的影響問題。

（三）部分裝置失效

在長期高溫條件下，動(dòng)靜環(huán)會(huì)受到損傷，隨后受到水泵機(jī)械的影響而出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)熱量聚集問題，長期處于這個(gè)環(huán)境下，動(dòng)靜環(huán)就會(huì)直接損壞。彈性補(bǔ)償裝置是水泵機(jī)械密封的重要設(shè)備，其主要功能是用于解決水泵機(jī)械的端面壓力補(bǔ)償問題，一旦出現(xiàn)彈性裝置失效的情況，會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行可靠性產(chǎn)生負(fù)面的影響，彈性裝置出現(xiàn)故障，也會(huì)進(jìn)一步引發(fā)運(yùn)行故障安全事故，所以需要特別注意其穩(wěn)定性。除此之外，葉輪、泵軸等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失效時(shí)，根據(jù)失效的類型，也有導(dǎo)致密封泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

（四）平面度較差

在水泵運(yùn)行過程中，一旦出現(xiàn)平面度下降的情況，勢必會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的密封失衡，很容易出現(xiàn)局部泄漏的問題。比如說出現(xiàn)局部的劃痕、折斷曲線等都可能會(huì)導(dǎo)致這個(gè)問題。除此之外，結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來看，導(dǎo)致平面度下降的原因也是多方面的，除了常見的水泵機(jī)械生產(chǎn)過程中封頭損壞之外，還包括有密封片損傷等等，如螺栓本身的強(qiáng)度不足導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)大規(guī)模的形變等等，也可能是由于密封面本身就存在一些細(xì)小的劃痕，在使用過程中不平衡摩擦?xí)M(jìn)一步增加劃痕的數(shù)量與深度。一些機(jī)械設(shè)備在使用過程中存在細(xì)小的摩擦，這些摩擦?xí)?dǎo)致密封面劃痕聚集，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度增加，局部出現(xiàn)滑動(dòng)部件受影響膨脹的情況，最終導(dǎo)致密封面的形變量增加，平面度得不到合理控制。

三、水泵維修中機(jī)械密封技術(shù)的應(yīng)用

（一）選擇合適的軸套

技術(shù)人員在管理過程中需要選擇合適的軸套，保證水泵長期處于高效運(yùn)行狀態(tài)。如果套管長度不一致、內(nèi)徑不一致，技術(shù)人員需要改變內(nèi)徑，而且還要保證其他套管與原套管保持一致狀態(tài)。完成以上套管維修工作，可在一定程度上減少泵泄漏的可能性，控制水泵后期維修的工作量。若套管的長度和內(nèi)徑不一致，而且與原機(jī)械密封存在較大差異時(shí)，現(xiàn)場維修人員可以選用最接近原機(jī)械密封設(shè)備的尺寸維修設(shè)備。雖然這種方法可以提高泵在運(yùn)行過程中的密封性能，但也會(huì)導(dǎo)致連接增加，增加密封工作量。

（二）避免檢修的誤區(qū)

一是彈簧壓縮量與機(jī)械密封效果并不是正相關(guān)，壓縮量過大并不會(huì)使密封效果提升，反而可能導(dǎo)致摩擦磨損的增大，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備的損毀，除此之外，過度的壓縮還可能致使彈簧調(diào)節(jié)能力的失效，進(jìn)而導(dǎo)致密封效能的缺失；二是動(dòng)環(huán)密封環(huán)并不適宜過緊，當(dāng)密封環(huán)過緊時(shí)，可能造成軸套與密封圈磨損的加劇、移動(dòng)阻力的增強(qiáng)、密封裝置彈簧的疲勞以及密封圈的變形，因而要合理設(shè)置動(dòng)環(huán)與密封圈的緊度；三是靜環(huán)的密封圈也不宜過緊，由于該密封元件在水泵運(yùn)行過程中長期處于靜止?fàn)顟B(tài)因而可以適當(dāng)進(jìn)行鎖緊，但是，要避免過緊導(dǎo)致的安裝拆卸困難、元件變形和密封元件破碎損壞；四是葉輪鎖母緊度要適當(dāng)，并不是所有的軸間泄漏問題都是由于葉輪的鎖母不夠緊，在實(shí)際的水泵機(jī)械密封中，如果鎖母過緊反而會(huì)導(dǎo)致軸間墊的故障；五是不要以元件更換作為常規(guī)維修措施，也盡量少進(jìn)行拆修，并不是所有的元件更換都會(huì)取得預(yù)期效果，因而機(jī)械密封裝置要保證較高的適配性，如果不得不進(jìn)行零部件的更換，必須確保零件與原裝置誤差合理。

（三）不良動(dòng)作維修

一方面，需要做好原材料的控制，通過選擇更為可靠的o 型圈，能夠提升設(shè)備的耐磨性能與整體的穩(wěn)定性，比如說選擇高質(zhì)量橡膠來制作o 型圈，就能夠起到良好的加固效果。除此之外，根據(jù)硬度指標(biāo)選擇高質(zhì)量的橡膠也是解決水泵機(jī)械密封泄漏問題的重要途徑，隨著數(shù)值強(qiáng)度的增加，防擠壓性能就會(huì)增加，出現(xiàn)形變的可能性也會(huì)相應(yīng)減少；另外一方面，選擇更匹配的密封系統(tǒng)。靜止型密封作為一種旋轉(zhuǎn)密封系統(tǒng)，其具有很強(qiáng)的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，可以隨著設(shè)備的運(yùn)行而發(fā)生變化。在實(shí)際作用過程中，密封件很容易出現(xiàn)形變，特別是強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的變化會(huì)得到強(qiáng)化，進(jìn)而引發(fā)密封泄漏的問題。但是從客觀上來看，靜止型密封能夠很好地避免攪拌強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的影響問題，從而更好地維持整體的密封處理效果。解決上述兩個(gè)方面的問題后，再做好沖洗與不良動(dòng)作的摩擦控制，就可以進(jìn)一步解決高溫導(dǎo)致的局部形變，更好的保護(hù)水泵機(jī)械密封穩(wěn)定性。

（四）加大設(shè)備改進(jìn)

通過有關(guān)設(shè)備優(yōu)化，可以大幅提高設(shè)備的使用效果。想要有效地改善設(shè)備，在平時(shí)要做到與設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，保證改進(jìn)的效果正確且高效。例如，某次對(duì)DH302 塔的循環(huán)水泵進(jìn)行改善處理的過程當(dāng)中，在更換設(shè)備后因密封環(huán)與葉輪扣環(huán)間隙設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致出現(xiàn)摩擦問題，最終破壞了密封效果。導(dǎo)致該問題發(fā)生的主要因素是，因摩擦而造成運(yùn)動(dòng)偏移，引起泵的震動(dòng)，導(dǎo)致干擾密封效果。因此在進(jìn)行設(shè)備改造優(yōu)化的過程中，以保證正常使用效果為基礎(chǔ)，控制扣環(huán)配合間隙在0.14cm，能夠很好地避免問題的發(fā)生。例如，這類經(jīng)驗(yàn)就是經(jīng)過實(shí)踐獲取而來的，就有更高的使用價(jià)值。

（五）壓力產(chǎn)生的泄露的處理

在處理時(shí)的方案為選取雙端面進(jìn)行機(jī)械密封，潤滑條件進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，確保密封性能夠得到改善。在此期間需要對(duì)材料進(jìn)行控制，選取耐磨強(qiáng)度高、耐高溫、抗變性能好的材料。高溫高壓產(chǎn)生的泄露。實(shí)際設(shè)計(jì)彈簧的比值過大或者是密封腔內(nèi)壓力值大于3MPa，那么端面的比壓力大，端面就不能夠匯總形成液體膜，端面會(huì)產(chǎn)生磨損，大量的熱量聚集受到摩擦力的影響產(chǎn)生作用，就像水泵機(jī)械密封端面受到高溫影響，發(fā)生變形，滲漏等情況。對(duì)高溫高壓造成的。密封故障進(jìn)行解決，主要辦法是對(duì)水泵機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安裝期間，需要結(jié)合需求設(shè)定彈簧壓縮量。壓縮量需要控制在一定范圍內(nèi)。密封安裝前期階段，需要對(duì)彈簧的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行確認(rèn)，如順時(shí)針，還是逆時(shí)針進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。處在高壓環(huán)境下，想要確保機(jī)械密封端面合乎規(guī)定與要求，降低和預(yù)防變形發(fā)生的概率，可以選取陶瓷的。耐壓強(qiáng)度高的材料進(jìn)行施工，以便獲取最佳施工效果。

結(jié)語：由于水泵泄露問題會(huì)造成水泵使用年限穩(wěn)定性不佳，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)產(chǎn)生無法估量的損失。工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，需要深刻認(rèn)識(shí)水泵的密封性，提高維修技術(shù)水平，充分重視機(jī)械密封的應(yīng)用。實(shí)際操作特別是對(duì)水泵開展維修工作時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)工作流程進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)水泵使用期間出現(xiàn)各種問題，應(yīng)該積極進(jìn)行解決，保證水泵的密封性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。