淺談對水泵機械密封的認識

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摘要：目前機械密封在泵類產品中的應用非常廣泛，其應用前景也將更加廣闊。本文筆者結合工作實際，淺談一下水泵的機械密封問題。

關鍵詞：水泵；機械密封

目前機械密封在泵類產品中的應用非常廣泛，而隨著產品技術水平的提高和節約能源的要求，機械密封的應用前景將更加廣泛。機械密封亦稱端面密封, 其有一對垂直于旋轉軸線的端面, 該端面在流體壓力及補償機械外彈力的作用下, 依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合, 并相對滑動, 從而防止流體泄漏。大慶石油化工總廠萬隆物業公司光明鍋爐使用的循環泵，型號為200LGY75A，流量275 m3/h，工作壓力0.4MP，工作溫度為95，介質為清水，密封為機械密封的水泵，本文筆者結合工作實際，淺談一下水泵的密封問題。

1水泵機械密封的滲漏現象及原因

1.1 由于壓力產生的滲漏

1.1.1 真空狀態運行造成的機械密封滲漏

泵在起動、停機過程中, 由于泵進口堵塞, 抽送介質中含有氣體等原因, 有可能使密封腔出現負壓, 密封腔內若是負壓, 會引起密封端面干摩擦, 內裝式機械密封會產生漏氣(水) 現象, 真空密封與正壓密封的不同點在于密封對象的方向性差異, 而且機械密封也有其某一方向的適應性。

對策: 采用雙端面機械密封, 這樣有助于改善潤滑條件, 提高密封性能。

1.1.2 高壓和壓力波造成的機械密封滲漏

由于彈簧比壓力及總比壓設計過大和密封腔內壓力超過3MPa 時,會使密封端面比壓過大, 液膜難以形成, 密封端面磨損嚴重, 發熱量增多, 造成密封面熱變形。

對策: 在裝配機封時, 彈簧壓縮量一定要按規定進行, 不允許有過大或過小的現象, 高壓條件下的機械密封應采取措施。為使端面受力合理, 盡量減小變形, 可采用硬質合金、陶瓷等耐壓強度高的材料, 并加強冷卻的潤滑措施, 選用可靠的傳動方式, 如鍵、銷等。

1.2 周期性滲漏

1.2.1 轉子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡, 汽蝕或軸承損壞(磨損) ,這種情況會縮短密封壽命和產生滲漏。

對策: 可根據維修標準來糾正上述問題。

1.2.2泵轉子軸向竄動量大, 輔助密封與軸的過盈量大, 動環不能在軸上靈活移動。在泵翻轉, 動、靜環磨損后, 得不到補償位移。

對策: 在裝配機械密封時, 軸的軸向竄動量應小于0.1mm , 輔助密封與軸的過盈量應適中, 在保證徑向密封的同時, 動環裝配后保證能在軸上靈活移動(把動環壓向彈簧能自由地彈回來)。

1.2.3密封面潤滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

對策: 油室腔內潤滑油面高度應加到高于動、靜環密封面。

1.3.因其他問題引起的機械密封滲漏

1.3.1 安裝動環密封圈的軸(或軸套) 端面及安裝靜環密封圈的密封壓蓋(或殼體) 的端面應倒角并修光,以免裝配時碰傷動靜環密封圈。

1.3.2 彈簧壓縮量一定要按規定進行, 不允許有過大或過小的現象, 誤差±2mm , 壓縮量過大增加端面比壓, 摩擦熱量過多, 造成密封面熱變形和加速端面磨損, 壓縮量過小動靜環端面比壓不足, 則不能密封。

2影響機械密封效果的因素

2.1影響密封效果的外部因素分析

2.1.1機械加工精度不夠

機械加工精度不夠，原因有很多，有的是機械密封本身的加工精度不夠，這方面的原因容易引起人們的注意，也容易找到。但有時是泵其它部件的加工精度不夠，這方面的原因，不容易引起人們的注意。例如：泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加大精度不夠等原因。這些原因的存在對機械密封的密封效果是非常不利的。

2.1.2振動偏大

機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不是機械密封本身的原因，泵的其它零部件是產生振動的根源，如泵軸設計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯軸器的平行度差、徑向力大等原因。

2.1.3泵軸的軸向竄量大

機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉起來使密封面產生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.5 mm以內。

2.1.4軸向力偏大

機械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力，對機械密封的影響是嚴重的。有時由于泵的軸向力平衡機構設計的不合理及制造、安裝、使用等方面的原因，造成軸向力沒有被平衡掉。機械密封承受一個軸向力，運轉時密封壓蓋溫度將偏高，對于聚丙烯類的介質，在高溫下會被熔融，因此泵啟動后很快就失去密封效果，泵靜止時則密封端面出現間斷的噴漏現象。

2.1.5沒有輔助沖洗系統或輔助沖洗系統設置不合理

機械密封的輔助沖洗系統是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。有時設計員沒有合理地配置輔助沖洗系統，達不到密封效果； 有時雖然設計人員設計了輔助系統，但由于沖洗液中有雜質，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設計不合理等原因，也同樣達不到密封效果。

2.2應采取的措施

2.2.1消除泵振動的措施

a.泵產品在設計過程中，要充分分析振動的來源，以消除振動源;b.泵產品的制造裝配過程中，嚴格按標準和操作規程去執行，消除振動源;c.泵、電機、底座、現場管路等輔助設備在現場安裝時，要嚴格把關，消除振動源;d.現場生產、操作、維修、調節時，嚴格把關，消除振動源。

2.2消除泵軸竄量大的措施

比較理想的設計方案有兩個：一個是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位； 另一個是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔，同時軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。

2.3消除泵軸撓度偏大的措施 ：減少兩端軸承之間的距離；增加泵軸的直徑；提高泵軸材料的等級；泵軸設計完成后，對泵軸的撓度要進行校核檢驗計算。

3結束語

在設計泵用機械密封時，不僅要考慮機械密封本身的影響因素，而且要考慮機械密封外部的各種影響因素。在實際工作中要注意以下幾個問題：

3.1、分析機械密封的質量事故的原因時，要充分考慮到泵的其它零部件對機械密封運行的影響，采取措施不斷提高機械密封的效果。

3.2、對重要泵產品的機械密封，要增加保護措施，提高密封質量，減少密封質量事故。

3.3、在泵產品的設計過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現場其它設備對機械密封的使用效果的影響，為機械密封創造一個良好的外部條件。

3.4、增加對機械密封輔助系統的重要作用的認識，盡可能配備完善的機械密封輔助系統，以提高密封效果。

參考文獻

[1]牟介剛《水泵的設計與研究》1999 ( 1) ：9～131

[2]戴明俊嚴統迅《水泵機械密封常見滲漏現象及對策》

[3]《如何提高泵用機械密封的性能及壽命》石油化工設備技術.1994 (6) ：23～261

[4]張生昌 鄭水華 鄧鴻英 牟介剛《影響泵用機械密封外部條件的研究》