氧化鋁生產工藝中機械密封的使用維護

張青偉

（國家電投集團山西鋁業有限公司，山西 忻州 034100）

1 機械密封的主要結構

某拜耳法氧化鋁廠，離心泵多達到960余臺，其中約98%的離心泵軸封使用的是機械密封。日常工作中一半以上的工作量是離心泵的維修，而機械密封故障則是主要故障。機械密封的作用原理是依靠彈性元件對靜、動環端面密封副的預緊，動環和靜環是機械密封的核心，其中動環隨軸轉動處于動態，靜環隨機體處于靜態，動環和靜環緊密貼合起到密封作用，阻止介質泄露[1]。彈簧一直處于壓緊狀態，對動環提供軸向推力，使動環緊貼靜環，并在動靜環出現磨損后，自動補償密封面的磨損量。機械密封其他的必要輔助結構還包括：壓蓋、推環（動環座）、定位環、軸套、動環密封圈、靜環密封圈、軸套密封圈等。

2 安裝前的檢查注意事項

（1）檢查泵軸和軸承。泵軸和軸承作為離心泵轉動的核心部件，對機械密封的壽命有較大影響。安裝前，應在轉子處架設百分表，檢查軸的軸向竄動量和徑向彎曲。一般要求軸向竄動量和徑向彎曲均不得超過0.05mm。否則就應該及時解體軸承箱，更換軸承，甚至泵軸。

（2）檢查機封箱。機封箱在長期使用之后，會出現磨損，導致機械密封出現異常泄露。①機封箱與機械密封的靜密封結合處磨損，導致O型圈密封不嚴，引起泄露。②泵殼上固定機封箱的螺栓孔磨損，導致機封箱與泵軸同心度超差，進而引起機械密封轉動部位和靜止部位不同心，引起動靜環偏磨、水封偏磨，發生泄漏。③機封箱上固定機械密封的螺栓孔磨損，導致機械密封同心度超差，引起機械密封動靜環偏磨、水封偏磨，發生泄漏。

（3）檢查機械密封。檢查機械密封的動環、靜環的端面是否被碰傷。各元件需用汽油清洗干凈，保持元件表面無塵、鐵屑或異物。檢查機械密封的其他元件是否有損壞或缺失。常見的缺陷為機械密封的O型密封圈有缺陷，或缺失。

3 安裝時的注意事項

3.1 要注意避免安裝過程中產生的偏差

①應先進行軸系找正，后固定機械密封。機械密封的固定螺栓應均勻緊固，用塞尺檢查機械密封與機封箱的結合面，各點誤差不大于0.05毫米。防止動環、靜環貼合端面偏斜。動、靜環不平行，將產生各種流體的動靜壓效應，造成密封面受到的承載力過大而打開，導致機械密封泄露。②檢查機械密封與軸或軸套外徑的配合間隙(即同心度)，四周要均勻。要求同心度偏差不大于0.05mm。

3.2 要注意機械密封預緊力的調整

機械密封的彈簧壓縮量要符合使用要求的規定，同時結合離心泵的揚程。揚程高的離心泵，泵腔壓力大壓縮量應適當加大。彈簧壓縮量過大或過小均會影響機械密封的使用壽命，要求誤差為2mm。壓縮量過大會增加動靜環貼合端面壓力，加速磨損。過小會造成壓力不足，動靜環貼合面打開，起不到密封作用。

3.3 機械密封安裝后盤車檢查

機械密封安裝后須手動盤車檢查，保證離心泵的轉動部位無卡塞，動環隨軸靈活轉動，將動環壓向彈簧后應能自動彈回來，方可繼續回裝離心泵。

4 使用過程中的注意事項和維護調整

4.1 啟動前的檢查事項

①離心泵安裝完畢，在啟動前須盤車檢查葉輪的轉動情況，是否轉動靈活、無卡塞。如有異常，要及時排除，主要是裝配過程中的配合尺寸的問題。常見故障包括彈簧壓縮量過大，盤車困難，或軸系靠前或靠后，導致離心泵轉子與泵殼摩擦，或者部分機械密封出廠時有預調整壓片，安裝后未及時拆除。②檢查冷卻水，一般要求冷卻水小口進、大口出，防止機械密封內部憋壓，導致水封過早磨損出現泄漏。離心泵啟動前，應先開冷卻水。水質應符合使用要求，不應含有雜質。③檢查離心泵輸送的流體系統。要求啟動前要先開啟泵的進口閥，使泵輸送的流體充滿整個泵腔。

4.2 運轉過程中的注意事項

（1）離心泵泵啟動后如果出現輕微泄漏現象，應先觀察一段時間，不宜急于拆卸，頻繁拆卸對機械密封和泵都有損傷的風險。

（2）離心泵輸送的流體應供料充足、穩定，避免發生汽蝕現象，更不可打空泵。供料不足將導致機械密封的動靜環干磨，損壞摩擦副及其他密封元件。如使用的是無水機封，打空泵幾分鐘便可導致機械密封動靜環溫度過高而燒毀。

（3）離心泵運轉過程中提速和操作壓力應平穩。轉速提升過快，或壓力波動過大，將可能導致彈簧補償的壓力不及時，引起機械密封的動靜環瞬間張開，發生泄漏。要求操作操作過程中壓力波動不大于0.1MPa。如因提速過快、或壓力不穩定發生泄漏，一般只需及時停泵，待設備停止、冷卻水變清澈后，再重新啟動泵便可解決泄漏，不需隔離檢修。

（4）對于使用超過3個月的機械密封，由于部分工廠使用的冷卻水含雜質較多，或因動靜環磨損，將導致機械密封內部彈簧提供的壓力不足，發生泄漏。此時要分析原因，及時處理。如水質不合格結垢嚴重，應及時用稀酸，通過機械密封的進水口、出水口沖洗機封內部，消除水垢，恢復彈簧作用。如動靜環磨損導致彈簧預緊力不足，應向電機側調整泵軸，增加機械密封內部彈簧的壓縮量。

5 拆卸時的注意事項

在拆卸機械密封時要小心謹慎，不可使用蠻力，更不可使用手錘和扁鏟，以免磕碰到傳動軸，使拆卸更滑困難，甚至導致傳動軸彎曲，影響下次使用。拆不下時，多數原因是離心泵葉輪與機械密封之間的橡膠密封件損壞，料漿進入機械密封的軸套與傳動軸之間，結垢導致。應先進行清洗，再進行拆卸。如清洗后仍然無法拆下，可對機械密封進行加熱，利用溫差拆卸。但加熱過程中必須對傳動軸進行冷卻，一方面更好的利用溫差，另一方面避免傳動軸超過退火溫度，影響傳動軸的性能。

6 總結

隨著科學的不斷進步，機械密封的制造和使用技術已經很成熟，有的機械密封可以無故障運行多年。生產中，因機械密封自身制造缺陷造成的故障并不多見，我們應當結合實際情況，綜合考慮安裝、使用、檢修、維護等多方面的因素，時刻牢記機械密封是一個非常精密脆弱的東西，仔細認真地分析，逐步排查存在問題，避免異常故障，減少檢修工作量。

參考文獻

［1］ JB/T 1472-2011，《泵用機械密封》，[S]中華人民共和國機械行業標準；