泵用机械密封失效原因分析及检修误区.doc

泵用机械密封失效原因分析及检修误区王伟设备维修公司机修一车间 邮编：730060摘要：在石油化工行业中，泵有着很重要的作用，在使用过程中会存在泄漏的情况，本文主要对采取机械密封泵出现泄漏情况，分析其工作原理，讨论形成泄漏的原因及相关对策。关键词：机械密封 密封圈 摩擦副在石油化工行业内，各类泵有着很重要的作用，其承担着流体介质输送的目的，保证了工业生产的连续。正常运转。泵的失效。异常会造成流程中断，对后续的生产作业产生很严重的影响。根据相关统计，泵损坏、检修以及轴封失效约占整体的一半，轴封的失效主要是因为机械密封的失效，为保证泵长期有效的运行，就必须保证机械密封的长期性和可靠性。本文主要就相关问题展开讨论。1、机械密封的原理分析机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。机械密封的实质就是将容易产生泄漏的轴向密封转变为不易泄漏的断面密封。它是由垂直与轴线的断面，静环和动环两个平滑端面，在弹性元件如弹簧等与密封介质的作用下，会在旋转断面产生压力使得两个端面紧密贴合，在端面间形成一层稳定。极薄的流体膜，达到密封和润滑的效果，常用机械密封结构如图所示。由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。机械密封中流体可能泄漏的途径有如图中的A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。2、机械密封失效原因及对策分析 机械密封失效的原因主要有弹性元件失效。动静环失效。密封圈失效和其他。2.1弹性元件失效弹性元件的失效又分为断裂和失弹。断裂时因为泵长期运转不平稳，出现抽空和大幅震动的情况较多，弹性元件在长期交变载荷作用下产生疲劳，出现断裂现象。造成断裂的其他原因有可能是焊接不牢固或者热处理不合理造成的，对于此类问题多进行弹性元件更换，查找泵抽空和震动的原因进行消除。失弹主要是因为高温环境形成，有部分因为元件间隙结垢造成，可以通过封油冲洗以及软化水方法来解决;另一种是弹性元件在高温下因弹性元件材质、焊接工艺及焊接后的热处理等问题而形成的失弹，解决此类问题可以通过弹性元件材质和波形设计改善来解决，如选用耐高温、耐油冲洗来降低温度和防止结垢。2.2动静环失效动静环失效的原因之一是在高温介质下，密封环的镶嵌结垢形成松动和脱落，这种失效通常可以采用整体结构和堆焊硬质合金来解决，如果因摩擦副配对而无法改变镶嵌结构时，可以通过适当的过盈量、密封胶无机粘接或是改善环座材料，装配前还需做好缺陷和松动的检查。其二，动在泵过快预热中产生应力裂纹，导致运转中泄漏发生，在泵出现抽空和震动等情况过多后，动静环的石墨环会出现脱离而造成破碎，形成轴封的失效。其三、泵的长期运转下弹性元件压缩比过大以及端面间压力过大造成摩擦副静环出现严重磨损而导致失效。第二、三种情况一般通过更换摩擦副和调整压缩比的方法来解决，对于容易抽空的泵增加防抽空机械密封设计，保证泵正常工作。其四、摩擦副断面失效是因为泵心轴弯曲造成震动过大，使得弹性元件补偿无法满足时出现泄漏，解决方法主要是校正轴弯曲，消除原因一般采用的方法是更换轴或校轴。2.3密封圈失效密封圈失效的原因可能是老化和嵌入沟槽造成。密封圈的材质如果与介质不适当，就容易产生体积膨胀而出现过多的摩擦热，加速材料老化，一般在中、高温介质采用氟橡胶等耐热材料可以得到有效解决。在密封圈遇冷是出现暂时的硬化，这也可能出现断裂，这种硬化会在温度恢复后恢复，对特殊环境就要选用耐寒材料。另外由于密封圈属于易损件，保存过程中应尽量避免阳光直射和高温，放置在防潮袋中，在阴凉处存放。对于静密封使用的O型圈，对于一般材料在压缩比超过40%后就会发生大的形变，而过小的压缩比会影响到安装尺寸，也会出现局部没有压缩量造成的泄漏。在工程实际中一般控制在1020%。另外，轴套和轴套嵌入沟槽如果加工过深也会造成压缩量的不够而引起的泄漏。3、泵用机械密封检修误区3.1弹簧压缩量大则所起到密封效果良好弹簧压缩量过大，会导致摩擦发生情况频繁，或出现摩擦副被严重烧毁的情况，过度的压缩量，无法充分弹簧的调节作用，肯定会导致密封失效情况出现3.2密封严密动环圈动环密封圈过于严密不利于机械的正常运转。过于严密的密封圈可能会导致摩擦加剧，或轴向的调节作用失效，弹簧可能发生过度损伤，严重影响密封效果。3.3密封严密静环圈静环密封圈一般处于静止状态，收紧静环密封圈有利于密封效果完好的，但过于密封会增加安装拆卸过程的难度，静环受力过度，会引起碎裂情况发生。3.4拆修比不拆修效果好一旦出现泵用机械泄漏事件发生，就对机械进行拆修，但有时做些轻微调整密封即可调整出现泄漏情况。拆修一定程度增加了不必要的财力浪费，可能一定程度上会影响机械设施的正常运转。机械密封本身是一种要求较高的精密部件，对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。参考文献孔磊磊.离心机械密封泄漏现象级对策J.中国科技博览，2013.3