泵用机械密封失效分析及对策.doc

泵用机械密封失效分析及对策
常 某
济宁某热电厂
摘要：机械密封在水泵中应用广泛，但泄漏问题普遍存在，直接影响设备的安全稳定运行。本文通过对泵用机械密封的实际应用和理论分析和对泄漏症状进行观察、分析、研判，针对不同的泄漏症状采取必要的措施，取得了一定的效果。并多角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
关键词：水泵 泄漏 机械密封 振动
机械密封与软填料密封比较，有如下优点：泄漏量很小，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；使用寿命长；摩擦功率消耗小； 轴或轴套基本上不受摩损；抗振性好。鉴于以上情况机械密封在热电厂泵类产品中得到广泛应用。机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，机械密封出现泄漏，将严重影响安全生产，严重的还将出现重大安全事故。
1.　机械密封的原理及要求
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，同时通过其基本原理可以看出，机械密封的正常运行是有条件的，例如：泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；机械密封处的泵轴不能有太大的挠度，否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想的密封效果。
2. 泄漏原因分析及判断
据统计，密封引起的故障占全部机器故障的40％以上。虽然水泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：（l）轴套与轴间的密封；（2）动环与轴套间的密封；（3）动、静环间密封；（4）对静环与静环座间的密封；（5）密封端盖与泵体间的密封。一般来说，轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决。其余的泄漏直观上很难辩别和判断，须在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、研判，才能得出正确结论。
2.1 安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题。其泄漏原因主要有以下几方面：动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；  动、静环表面有异物； 动、静环 V 型密封圈方向装反，或安装时反边；轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够； 弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一； 密封腔端面与轴垂直度不够； 轴套上密封圈活动处有腐蚀点。 泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。
2.2 试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；（对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
2.3正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；（2）对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；（3）回流量偏大，导致吸人4）对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；（5）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；（6）环境温度急剧变化；（7）工况频繁变化或调整；（8）突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取有效措施。
3. 泵用机械密封检修中的几个误区
3.1 弹簧压缩量越大密封效果越好。其实不然，弹簧压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损；过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效。
3.2 动环密封圈越紧越好。其实动环密封圈过紧有害无益。一是加剧密封圈与轴套间的磨损，过早泄漏；二是增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变化频繁时无法适时进行调整；三是弹簧过度疲劳易损坏；四是使动环密封圈变形，影响密封效果。
3.3静环密封圈越紧越好。静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧密封效果会好些，但过紧也是有害的。一是引起静环密封因过度变形，影响密封效果；二是静环材质以石墨居多，一般较脆，过度受力极易引起碎裂；三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。
3.4叶轮锁母越紧越好。机械密封泄漏中，轴套与轴之间的泄漏（轴间泄漏）是比较常见的。一般认为，轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧，其实导致轴间泄漏的因素较多，如轴间垫失效，偏移，轴间内有杂质，轴与轴套配合处有较大的形位误差，接触面破坏，轴上各部件间有间隙，轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。锁母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效，相反适度锁紧锁母，使轴间垫始终保持一定的压缩弹性，在运转中锁母会自动适时锁紧，使轴间始终处于良好的密封状态。
3.5新的比旧的好。相对而言，使用新机械密封的效果好于旧的，但新机械密封的质量或材质选择不当时，配合尺寸误差较大会影响密封效果；在聚合性和渗透性介质中，静环如无过度磨损，还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使聚合物和杂质沉积为一体，起到了较好的密封作用。
3.6拆修总比不拆好。一旦出现机械密封泄漏便急于拆修，其实，有时密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验提高检修质量。
热电厂的一些泵在使用初期，检修率高，返修率也高，运行效果一直不太理想，主要是我们没有掌握机械密封原理和检修技术难点。往往是在没有搞清机械密封泄漏原因的情况下，便整套更换，不仅成本高，到货时间长，而且对故障原因始终不明。通过现场拆卸、分析原因、查找资料，并针对不同原因采取不同处理措施。如：当静环或动环密封圈难安装到位时，可在此处涂抹润滑油；弹簧弹力不足时，动环与静环密封面间容易产生间隙，可移动固定螺钉，以增加弹簧弹力或更换弹簧。通过采用上述方法，我厂泵用机械密封基本可运行正常1年以上而不用更换，节约了大量资金。
4.　结束语
    在设计泵用机械密封时，不仅要考虑机械密封本身的影响因素，而且要考虑机械密封外部的各种影响因素。在实际工作中要注意以下几个问题：
(1) 在泵产品的设计过程中要充分考虑到泵其它零部件以及现场其它设备对机械密封的使用效果的影响，为机械密封创造一个良好的外部条件。
(2) 增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识，尽可能配备完善的机械密封辅助系统，以提高密封效果。
(3) 对重要泵产品的机械密封，要增加保护措施，提高密封质量，减少密封质量事故。
(4) 分析机械密封的质量事故的原因时，要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响，采取措施不断提高机械密封的效果。
 参考文献
【1】刘志勇 电厂化学设备检修，中国电力出版社，2005（1）：23－25
【2】山西省电力工业局 电厂化学检修，中国电力出版社，1996
【3】如何提高泵用机械密封的性能及寿命，石油化工设备技术，1994 (6) ：23～261