离心泵机械密封泄漏原因分析及改进措施探讨
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【摘 要】 本文首先对机械密封离心泵的结构和工作原理进行了阐述，。机械密封在泵类设备中应用广泛，但泄漏问题普遍存在，直接影响着设备运行的安全性和稳定性。根据实际检修经验及相关理论，系统总结了机械密封比较常见的故障，详细分析了离心泵发生泄漏的原因，并提出了解决措施。对于什么原因造成了泵用机械密封失效，本人做了一定的分析，希望能够提供一些借鉴意义。
机械密封是一种依靠弹性元件和介质压力压紧动、静环端面从而达到密封目的的部件，具有阻止泄漏、减少摩擦损耗、提高机器效率和可靠性等优点，因此在离心泵中应用非常广泛，目前舞钢公司近百台离心泵大都采用机械密封装置。机械密封是离心泵的主要易损件之一，离心泵大约 30% 的故障是由于密封失效所致。机械密封的密封效果直接影响整机的运行，尤其在钢铁生产过程中，机械密封若出现泄漏，将会严重影响生产的顺行，甚至造成巨大的经济损失。
1 机械密封的结构和具体工作原理
1.1 机械密封具体结构
关于机械密封的结构如图1所示，它主要包含以下元件：
（1）主要动密封元件：包括动环和静环。动环与泵轴一起旋转，静环固定在压盖内，用防转销来防止它转动。靠动环与静环的端面贴合来进行动密封。
（2）辅助密封元件：包括各静密封点所用的密封圈。
（3）压紧元件：即弹簧（或波纹管）。
（4）传动元件：包括传动座及固定销钉。
1.2 机械密封的工作原理分析
由于机械密封的动环与泵轴一起在一起工作是，共同旋转，而且静环是固定在压盖之内的，用防转销阻止其转动，动环和静环的端面产生适当的比压并保持一层极薄的液体膜，进而可以做到完全密封的目的。压紧元件产生的压力可使泵在不运转状态下也保持端面贴合，保证介质不外泄，并防止杂质进入密封端面。密封元件起到密封动环与轴的间隙及静环与端盖间隙的作用，同时对泵的振动、冲击也起到一定的缓冲作用。
2 发生密封故障现象的表现形式
（1）当密封端面的发生故障时，具体会表现在磨损、热裂、变形、破损（尤其是非金属密封端面）。（2）如果辅助密封圈发生故障，具体会表现在装配性的故障有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲；非装配性的故障有变形现象、硬化故障、破裂现象和变质现象等。（3）如果弹簧出现故障，就会导致一下的现象松弛、断裂和腐蚀。
机械密封的故障在运行中集中表现为振动、发热、磨损，最终就会出现介质向外边泄露的情况出现。
3 导致机械密封失效的主要原因及应对措施
3.1 冲洗不当引起的密封失效
3.1.1 原因分析
由于机械密封自身的特点，动环和静环端面相互摩擦，这种摩擦会产生大量的热，就会导致温度升高，若没有保证冲洗、冷却和，将会导致摩擦副内液膜减少、最终汽化从而形成干摩擦；如果发生摩擦副内液膜黏度下降的情况，变差；如果摩擦副介质蒸汽压力逐渐增强增加，就会产生泄漏从而也就加剧了产片的腐蚀情况；如果出现辅老化的辅助密封圈，密封圈就会失去弹性从而也会导致动、静环产生变形。冲洗不当而造成机械密封失效的原因有：冲洗液管道堵塞或流量不足；过滤器失效，冲洗液杂质进入密封面，进而导致机械密封失效。
3.1.2 出现这种情况的应对措施
离心泵机械密封均采用带有水泵自身压力的冷却水冲洗，同时对密封腔内进行冷却冲洗，以保证机械密封正常运转。具体采取如下措施：（1）为消除摩擦热的影响，保证密封正常工作，延长使用寿命，必须将具有一定压力的冷却水引入机械密封腔内，对其进行冷却、冲洗、。（2）及时清洗过滤器，确保过滤效果以保证冲洗水质。（3）在日常使用过程中，有时会因为冷却水阀门失灵或者管道堵塞致使冷却水输入量不足，导致机械密封失效，这时需更换阀门或疏通进水管道。
3.2 因为操作使用不当或者突然停电导致的渗漏故障
由于泵开停机不当，就会产生机械密封的泄露；当出现突然停电或晃电的情况的时候，就会产生泵倒转从而也会引起机械密封损坏。出现这种情况以后，经过思考产生的解决方案是对操作工进行相应的裴玄，保证系统的正常供电，减少电网的波动。
3.3 因为恶劣材料导致的渗漏现象
因为材料恶劣，泵的运行环境也就十分恶劣，这样机械密封就不会达到介质的要求，当泵运行一段时间后，就会发生机械密封的被腐蚀的现象。出现这种现象的解决方案就是采用材质好的材料进行机械密封。
3.4 运行周期性渗漏
包括以下几个方面：（1）转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。解决方案是根据维修标准来纠正上述问题。（2）因长时间运行，泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。解决方案是应定期进行检查监控，同时在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，动环装配后，保证能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由地弹回来）。（3）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。解决方案是使油室腔内油面高度高于动环和静环的密封面。
因为对于排污泵机械密封渗漏会产生磨轴现象。对于小型排污泵机械密封失效常常会产生磨轴，磨轴位置主要有动环辅助密封圈处、静环位置，少数弹簧有磨轴现象。磨轴的主要原因：一是双端面机械密封，反压状态是不良的工作态，介质中的颗粒、杂质很容易进入密封面，使密封失效；二是磨轴的主要部件为橡胶波纹管，且由于上端密封面处于不良状态，动环和静环之间的摩擦力矩大于橡胶波纹管与轴之间的传递转矩，发生相对转动；三是动环和静环的辅助密封由于受到污水中的弱酸、弱碱的腐蚀，橡胶件已无弹性，有的已腐烂，失去了应有的功能，产生了磨轴的现象。
（1）根据不同的使用介质选用不同结构的机械密封。对腐蚀性介质，橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。机械密封静环应加防转销；（2）保证下端盖、油室的清洁，对不清洁的油禁止装配；（3）机械密封油室腔内油面线应高于动环和静环的密封面。
4 机械密封的检修要点
4.1 静环密封圈松紧适度
静环密封圈基本处于静止状态，较紧对密封性有利，但过紧会因过度变形，影响密封效果；而静环材料以石墨居多，比较脆弱，过度受力极易碎裂；并且较难安装和拆卸。
4.2 弹簧压缩量适度
弹簧压缩量过大，不仅会导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损，还会使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效；而弹簧过松会使动、静环接触贴合不紧，起不到密封作用而发生泄漏。
4.3 仔细观察分析泄漏原因
遇到机械密封泄漏时不要急于拆修，要仔细观察分析。若判断泄漏不是由于损坏所致，只需调整工况或适当调整即可；若无法消除泄漏再进行拆修，这样既节约检修费用又缩短检修时间。
4.4 动环密封圈松紧适度
动环密封圈过紧，加剧了密封圈与轴套间的磨损，会过早产生泄漏；增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变换频繁时无法适时调整；弹簧过度疲劳易损坏；动环密封圈变形，影响密封效果。动环密封圈过松则起不到密封作用。
4.5 保证冷却冲洗和效果
机械密封在工作时动环和静环端面之间不断产生摩擦热，若冷却冲洗和不到位就会影响使用寿命。应根据不同的工况，合理选择冷却、冲洗和方式，保证冷却水的通畅，通常经由泵出口将温度在0～80℃并且干净的冷却水直接引入密封腔内进行冷却、冲洗。
5 结语
本文对于机械密封的泄露原因进行了相应的分析，并对于它们最后如何进行改进，提供了一些具体的措施。因为对于机械来讲，如何保证机械密封的安全性，就如要求很高的精密部件一样，对于产品的设计、机械加工施工过程、装备的质量都有很高的具体的要求。因此当我们在使用机械密封的时候，就要对他的各种因素进行简要的分析，保证机械密封都能够符合各种泵的技术指标和响应的使用要求，从而能够保证泵能够长期的安全的运行。
参考文献：
[1]顾涌泉.机械端面密封[M].东营：石油大学出版社，1994.
[2]谈鸿州.化工检修钳工工艺学[M].成都：电子科技大学出版社，1997.