關于離心泵用機械密封常見故障分析及對策探討

【摘 要】本文概述了離心泵機械密封的工作原理和主要密封部件，并進一步分析了機械密封失效的原因。最后，提出了解決和預防失效的對策和建議。希望本文能為業內同仁提供一些參考。

【關鍵詞】離心泵;機械密封;失效原因;應對策略

1.前言

改革開放以來，我國經濟社會進步迅速，機械工業也取得了顯著的發展成就。離心泵作為現代機械系統中非常常見的設備，其技術水平也有了顯著的提高。同時，我們也要意識到，由于離心泵的特殊功能，在使用中對密封有嚴格的要求，但現有的機械密封方式不能完全消除泄漏等問題，嚴重時甚至可能因失效而發生密封失效，這對離心泵的正常運行和功能。鑒于此，有必要深入分析離心泵機械密封的失效機理，采取有效措施解決密封失效問題，為保證離心泵良好的工作性能奠定良好的基礎。

2.機械密封概述

所謂機械密封也可稱端面密封，它主要安裝在旋轉軸上，通過彈簧、密封圈、密封圈等密封件形成密封腔，進而實現密封功能。當需要密封的軸旋轉時，靜環處于靜止狀態，動環在中壓和彈簧力的聯合作用下運動，使動、靜環的密封面緊密相連。此時，在相互接觸的密封面之間形成一層液膜，從而達到密封和防止泄漏的目的。當然，隨著使用時間的延長，接觸面會磨損，但在彈簧力作用下可以自動補償，這也保證了機械密封具有較長的使用壽命。

3.故障失效原因分析

考慮到離心泵的工作環境和安裝工藝等因素的影響，其使用一段時候后就可能會發生密封故障，造成密封失效。故障失效的主要原因如下：

3.1泵排空或氣蝕

實際中，如果在灌漿前啟動泵，空氣會進入液體介質，泵的出口壓力會降低，在干摩擦作用下容易導致機械密封失效。另外，機械密封一般都有使用壽命，長期使用會導致密封面硬化或老化，從而導致密封失效。最后，當液體介質流經低壓區時，附近的液體會因氣泡破裂而高速溢流，從而導致局部壓力升高，最后出現氣穴現象，導致機械密封失效。

3.2密封面磨損

通過介紹機械密封的工作原理可以看出，機械密封主要依靠動、靜環的密封端面接觸來達到密封效果，但動、靜環之間的接觸會產生摩擦。如果液體介質中雜質顆粒較多，摩擦力將進一步增大。摩擦力的增大會導致密封面磨損，從而導致機械密封失效。雖然機械密封中的彈簧元件會推動動環沿軸向移動以補償端面磨損，但隨著時間的延長，這些磨損痕跡會逐漸擴大，最終可能出現大面積裂紋或裂紋，使密封完全失效。

3.3腐蝕

離心泵輸送的液體介質具有不同程度的腐蝕性，機械密封與液體直接接觸，長時間接觸后可能因介質腐蝕而失效。如密封面有麻點甚至穿透，泄漏嚴重;機械密封中的彈簧元件和輔助密封因介質腐蝕而開裂等。

3.4泵送介質物性改變

離心泵輸送的液體介質在不同工況下的物理性質會發生變化，從而導致密封面或密封沖洗系統失效。例如，當溫度變化較大時，一些液體介質的粘度和密度會發生較大變化，高粘度、高密度的介質會降低泵的輸送能力，同時也會導致密封沖洗系統損壞，從而影響機械密封的使用壽命減少或失敗。

3.5密封圈故障

目前機械密封中使用的密封圈主要是乙丙橡膠或橡膠。如果材料質量不合格，會導致密封失效。例如，一些密封圈生產廠家為了獲得更大的效益，采用含有較多雜質的橡膠來生產密封圈。這種密封圈在高粘度液體介質中長時間浸泡會降低其彈性，導致過早老化或硬化，從而大大降低密封性能。這種影響還將進一步受到介質長時間沖洗造成的磨損和膨脹，最終導致機械密封的整體失效。

4.應對策略探討

4.1避免泵抽空和汽蝕

為消除泵抽真空和汽蝕對機械密封的不利影響，可采取以下對策：一是嚴格控制液體介質溫度，避免過熱。第二，檢查相鄰介質罐液位，確保其在最低液位以上。第三，加強對離心泵操作人員的培訓，確保其正常運行，避免干摩擦;最后是上站之間的協調工作，做好下站及控制室的管道清掃工作，確保清管器到達站場前停泵，避免混氣造成泵抽真空和氣蝕現象。

4.2控制密封面磨損

為了控制磨損引起的密封失效，應選用性能良好的摩擦副，并合理控制摩擦副的材料。合理選擇摩擦副材料可以有效地提高摩擦副的耐磨性，對防止密封失效有顯著作用。一般來說，材料的選擇可以遵循以下順序：碳化硅碳石墨、硬質合金碳石墨、陶瓷碳石墨。此外，由高速鋼和碳化硅材料組成的摩擦副具有優越的性能。使用這種材料可以有效地改善機械密封的性能，對防止密封失效有積極的作用。因此，在選擇這種材料時應注意。

4.3降低腐蝕影響

液體介質的腐蝕作用是引發機械密封失效的一個重要因素，需要引起足夠重視。一方面，應派專員對離心泵及其機械密封進行日常維護保養，維持密封性能并延長其使用壽命;另一方面，可以定期用高純度、干凈的透平油對密封件進行沖洗，這對提升機械密封的抗腐蝕性效果顯著。

4.4控制泵送介質的物性變化

在工藝操作過程中，應充分考慮泵送介質的物性變化，并采取相應措施控制其物性變化。例如北方冬季相對干燥，需要考慮泵運行時由于溫度下降，介質液體的粘度會上升，從而降低泵的輸送能力。此時，可降低密封沖洗系統的冷水消耗，使密封介質環境與正常運行相一致。

4.5及時更換密封圈

密封圈的失效將導致機械密封的整體失效。為了避免這一問題，在綜合考慮密封圈使用壽命的基礎上，必須更換接近失效狀態的密封圈。同時，在離心泵的日常維護中，應加強密封圈的性能試驗，必要時應及時更換。

5.總結

離心泵廣泛應用于社會生產和生活中，但其機械密封失效將嚴重影響離心泵的正常運行。總結了離心泵機械密封的工作原理和主要密封部位，進一步分析了機械密封失效的原因，最后提出了解決和防止機械密封失效的對策和建議，希望能為同行提供一定的參考和參考。

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作者簡介：

申凱，男，1993年12月出生，漢族，河北省邯鄲市磁縣，在大港油田第五采油廠從事集輸專業。

（作者單位：大港油田第五采油廠）