機械密封在機泵中的應用

黨平

摘要：機械密封是螺桿泵的主要部件，其主要優點是泄漏量很小，密封可靠，生產成本低，從而改善了生產和工作環境，安全性、可靠性也得到提高。本文針對現場螺桿泵機械密封的使用、維修情況，綜合分析機械密封的泄露原因，對延長機械密封的使用周期、降低成本及保障生產的正常運行提出了建議。希望通過本文能夠指導設備使用單位對機械密封系統正確選用，并為崗位員工在機械密封日常維護工作中提供理論依據，從而保證機械密封有良好的運行效果，降低維修成本，提高經濟效益。

關鍵詞：機械密封;泄露原因;密封方式;安裝要求

1 機械密封的結構和原理

機械密封是螺桿泵的主要部件，是靠一對相對運動的環的端面相互貼合形成的微小軸向間隙來起到密封的作用。

機械密封通常由動環、靜環、壓緊元件和密封元件組成。其中動環和靜環的端面組成一對摩擦副，動環靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環端面上，并在兩環端面上產生適當的比壓和保持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產生壓力，可使泵在不運轉狀態下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，并防止雜質進入密封端面。

2 機械密封泄漏原因分析

2.1 機械密封泄漏內部自身原因

2.1.1 機械密封的選材不當

密封件摩擦副的磨損，輔助密封圈的老化、腐蝕、變形，彈簧的斷裂而導致泄露的現象十分普遍。這些現象與選材有直接的關系。

2.1.2 選型不當，端面比壓過大

機械密封的類型主要有單端面密封、雙端面密封，平衡型、非平衡型以及內裝式、外裝式等。若由于選型不當，端面比壓過大或過小均不合適。比壓過大，則摩擦副間的液膜不易形成，磨損加劇，密封件變形導致泄露。比壓過小，端面磨損得不到及時補償，甚至使接觸面分離而泄露。

2.1.3 安裝質量的影響

合理的安裝工藝，良好的安裝質量是保證機械密封正常運轉的重要環節。由于采油隊各類外輸泵型號繁多，檢修人員大多未經過轉業培訓，對于檢修作業存在著“摸著石頭過河”的普遍現象，造成許多更換機械密封操作不合理、蠻干，嚴重影響作業質量。在我所在井區的增壓站點，一次對該站一臺2MPS2500-2.8油氣混輸泵進行檢維修作業過程中，由于不清楚泵的構造，導致機械密封安裝順序出現顛倒，對密封膠圈造成磨損，不得不再次更換一副機械密封后才確?；燧敱玫恼Ｊ褂?

2.2 機械密封泄漏外部的原因

2.2.1 泵軸的彎曲

機械密封安裝在軸端處，是一種端面接觸式動密封，動、靜環接觸面的貼合緊密程度直接影響密封效果。若由于各種原因導致泵軸產生較大的彎曲撓度，而影響機械密封端面的接觸受力情況，使接觸面的受力不均勻而產生偏磨，從而破壞摩擦副間的液膜，導致液體泄露。這種情況多發生在臥式多級離心泵中。

因此，在安裝、檢修過程中，要嚴格測量泵軸的撓度和摩擦副端面的垂直度。

2.2.2 軸向力和軸向竄動量的影響

在機械密封工作過程中，要有穩定的比壓值和一定的軸向竄動量，才能保證機械密封長期正常運行。對于單吸式泵，特別是多級泵，由于結構的不對稱，在軸向產生軸向力，使軸發生軸向竄動。為此，常常要用平衡裝置和推力軸承來平衡軸向力。若由于平衡裝置的設計選型不當或損壞而不能平衡掉軸向力，或者由于異常產生較大的軸向竄動量，都會直接影響機械密封的效果。

我所在的井區一次大班對接轉站外輸泵的檢修作業過程中，就遇到過這類事件。當時由于該站一臺型號為YQB-60/3.2的雙螺桿外輸泵外輸排量無法達標，因此大班人員進行檢泵作業，在檢修完畢試運行后，第二天發現機械密封泄漏嚴重超標，最終再次檢泵作業，調整了平衡管后，泄漏終止。

2.2.3 操作故障

在泵運轉中，若發生抽空、憋壓異?，F象，會產生較大的軸向力使摩擦副接觸面分離導致密封失效，或由于汽蝕現象的發生使密封液中含有氣泡不能形成穩定的液膜造成泄露。因此，保證泵正常、平穩運行可延長機械密封的使用壽命。

3 機械密封的形式

3.1 平衡型和非平衡型密封

按介質在端面引起的卸載情況可分為：平衡式和非平衡式。平衡型適用于高壓介質的密封（通常指壓力大于1.0MPa）。

3.2 單端面和雙端面密封

按密封端面的對數可分為：單端面和雙端面。

單端面密封：只有一對摩擦副，結構簡單，制造、拆裝容易，一般只需設置沖洗系統，不需要外供封液系統。

雙端面密封：有兩對摩擦副，結構復雜。需要外供封液系統，密封腔內的緩沖液不加壓，工藝介質對內側密封起到潤滑作用。雙端面機封主要用于高溫、易結晶、有粘度、含顆粒以及有毒揮發的介質，雙端面機封應向密封腔中注入隔離液，其壓力一般高于介質壓力0.07～0.1MPa。

3.3 內裝式和外裝式密封

按靜環位于密封端面內側或外側可分為：內裝式和外裝式。

由于內裝式密封的受力情況好，比壓隨介質壓力的增加而增加，其泄漏方向與離心力方向相反，因此一般情況均選用內裝式機械密封。只有當介質腐蝕性極強時，且又不想考慮用有壓雙重密封時，才考慮選用外裝式機械密封。

3.4 旋轉式和靜止式機械密封

旋轉式機械密封指補償環隨軸一起轉動的機械密封。

靜止式機械密封指補償環不隨軸一起轉動的機械密封。

一般情況下均選用旋轉式機械密封，但在軸徑較大，轉速較高（密封圓周速度5m/s），由于彈簧及其它旋轉元件產生的離心力較大，動平衡要求高，消耗的攪拌功率也大，應選用靜止式機械密封。此外如果介質受強烈攪動易結晶時，也推薦采用靜止式機械密封。

3.5 單彈簧和多彈簧式機械密封