離心泵機械密封的失效及處理分析

全海濤

摘 要：作為旋轉設備的一種重要方式，機械密封具有很多的優點，比如具有較低的泄漏量、較長的使用壽命等等。很多時候，一旦泵出現了任何問題，相關的處理人員都會第一時間想到用機械密封去解決。接下來就將通過文章的敘述，分析當離心泵機械密封出現失效問題的原因是什么，又應該如何解決。

關鍵詞：離心泵;機械密封;失效原理;處理方式

0 引言

當離心泵出現任何問題，大多數的處理人員都會想到用機械密封的方式去解決相關問題。當然，在實際的處理過程中，機械密封的使用次數的確是最多的。因此，人們在生活中已經習慣了用機械密封的方式去解決離心泵的任何問題。但如果離心泵的機械密封出現了失效狀況，很多人是不知道應該怎么辦的。正因如此，需要分析出離心泵機械密封失效的原理有哪些，并針對這些原理如何及時有效的處理，這對于生產有著重要的作用。

1 機械密封失效的原因

很多人在聽到“機械密封”這個詞時，會以為這是一種工業技術。但其實機械密封只是一種部件，只不過這個部件相對于其他零部件來說更加精密，在技術方面也有著很高的要求。也正是因為這樣，機械密封的生產過程比較漫長、運行時間很長，其用途也比較廣，并且還具備多種特點，比如功耗低、耐高溫等等。但在實際的生產當中，機械密封出現失效的情況也是比較常見的，只是頻率不高而已。而造成機械密封失效的主要原因是因為在生產過程中，設備運行和操作出現了問題，或是因為工藝條件比較差導致的。如果機械密封真的出現了失效的情況，那么將對企業的發展和安全生產帶來很大的影響，甚至會導致一些生產資源的浪費，嚴重的還會引發一系列不必要的事故。因此，在正常的生產過程中，企業會對機械密封進行檢查，并對一些已經失效的機械密封進行分析和研究，以此降低再次出現失效的可能性，把可能給企業帶來的損失降到最低。

1.1 泵抽空或汽蝕的原因

如果工作人員在啟動泵之前沒有進行灌泵工作，導致大量的空氣和介質在汽化之后，使得離心泵被抽空。也正是因為這樣，在泵的出口處，其壓力無限接近0，也可能會比較接近泵的入口處壓力。除此之外，機械密封還會出現一種磨損性失效，主要的原因是因為干摩擦或半干摩擦。機械密封出現磨損性失效之后，其主要表現為：第一是在硬環的表面出現過熱的回火色;第二是在石墨環的表面出現環狀溝紋;第三是橡膠圈發生老化現象[1]。

有一些問題還會引起泵的汽蝕，在水力的沖擊之下，機械密封會隨著水進行快速的軸向震蕩，在此運動之下會使動靜環、輔助密封圈等一系列零配件出現比較嚴重的損壞，進而導致機械密封的整體性破壞。大家可以通過這幾個現象判斷機械密封是否出現損壞：第一是彈簧卡住;第二是密封端面磨損情況比較嚴重;第三是靜環脫離了原本的位置，最后是石墨環已經有明顯的破裂。

1.2 泵振動幅度大的原因

離心泵在運轉過程中或多或少都有震動情況，其中的原因包括制作、安裝過程中精度并不統一。當離心泵出現震動情況之后，有很多的具體表現：第一是轉子不平衡;第二是泵與電機并不是同一個心;第三是滾動的軸承出現故障等等。正因如此，在制造和安裝的過程中，包括設計、運行、管理機組時都要盡可能的降低因震動引起的干擾，這樣才能夠把機械密封失效的負面影響降到最低。而泵振動幅度過大導致的機械密封失效還有三個比較具體原因。首先是電動機震動常見原因：當機組的軸承出現了比較嚴重磨損時;轉子無法正常停止、動力系統無法平衡時;某些螺絲沒有擰緊或是在安裝過程中沒有正確的安裝時;轉子的端環、籠條出現故障時，都會引起機械密封的失效。其次是水泵震動的常見原因：當手動盤車的泵軸彎曲、軸承損壞、機組沒有同心、葉輪與泵殼相碰撞時;軸承與軸徑出現比較嚴重的損壞或是存在著比較大的間隙時;由于水力不平衡所導致的葉輪無法平衡及葉槽出現堵塞的情況時;進水池的水位不夠高時;離心泵的機組效率在短時間內快速下降時，都會引起機械密封的失效。最后是其他原因引起的機組振動，其中包括出水管道壓力突然發生比較大的變化、進水池水位不夠高、泵和進水流道并不適配導致進水條件不斷的惡化，這些狀況都將引起機械密封失效[2]。

1.3 泵軸彎曲造成的機械密封失效

泵軸在正常彎曲運轉過程中，安裝機械密封的地方會出現比較大的扭曲，其撓度會很大。這樣的情況會導致機械密封處的受力出現比較嚴重的失衡，最終使得整個機械密封不能達到原本的效果，其出現泄漏的可能性也會提高很多。如果電機軸出現了彎曲，動環由于是隨著軸的轉動而轉的，所以動環的運動軌跡必定無法與靜環實現平衡狀態。這樣一來，整體的受力并不平均，導致安裝機械密封的地方無法完全的貼合，最終導致機械密封的失效。

1.4 操作方面引起的機械密封失效

如果工作人員在啟動泵之前沒有打開入口閥，那么會在一定程度上影響到機械密封的密封效果，沒有潤滑作用最終導致失效。而自信污水泵因為其在啟動過程中沒有任何介質，所以工作人員在啟動之后一定要打開冷卻水，并在此過程中確保準確的壓力和流量。如果工作人員遺漏了某一個環節，很有可能引起干摩擦作用，引起機械密封的失效。

2 應當如何消除機械密封的失效

2.1 如何消除泵抽空和汽蝕

在實際的生產工作當中，我們應當機械密封出現了失效情況，可以采取消除泵抽空和汽蝕的方式進行處理。這種解決辦法有兩種具體的實施措施[3]。

第一種是消除安裝調試振動源。當在現場安裝一些設備如泵、電機、現場管路以及底座等時，相關的工作人員一定要進行認真的檢查和嚴謹的把關。對現場的一些操作比如維修、調節等等，一定要逐一進行檢查，這樣才能降低失效的可能性。在生產過程中，要對不斷的提升泵的汽蝕能力，使其能夠適應各種裝置對汽蝕額度要求。當然，在實際的制造裝配的時候，工作人員一定要按照相關的標準和操作規范進行。保證泵的汽蝕能力能夠匹配現場的實驗裝置。為泵提供更好的安裝條件，這需要現場的安裝人員以及工況調節人員進行深度的配合才能達到。在相關人員進行泵產品的設計工作時，一定要充分的考慮到后期泵的安裝環境和安裝條件，并對振動的原因進行仔細的研究和分析，制定出合理的解決方案，以此根治振動問題。

第二種方式是消除操作泵抽空以及汽蝕源。這種方式首先要控制介質的溫度，正常壓力的情況下要把介質的溫度控制在八十度以下;其次是需要工作人員提高泵入口的靜壓，使其入口的壓力能夠控制在相關的標準之內[4]。

2.2 如何消除泵振動過大

要想消除泵振動過大的情況，就需要使轉子的徑向跳動幅度在0.03到0.05mm之間，同時還要保證電機單獨運轉的振動幅度小于0.03mm，在其正常的工作溫度下能夠保持泵與電機的同心度，并且還要注意軸向、徑向，使其不超過規定的標準。當然，在操作過程中，任何工作都要按照相關的標準進行，這樣才能夠徹底的根治振動問題。

2.3 如何消除泵軸彎曲

消除泵軸彎曲主要是需要校正轉子的平衡情況，如果無法校正的話就要及時的換一個新的軸。如果軸套出現了比較嚴重的磨損，那么就要及時進行更換，避免使軸的彎曲程度進一步擴大[5]。

3 結束語

造成機械密封失效的原因有很多，并且這些原因之間還會相互作用。因此在正常生產過程中，工作人員一定要及時對這些零配件進行檢查，盡量在出問題之前發現，將發生事故的可能性降到最低。

參考文獻：

[1]章亦聰，朱瑋，吳玉國，時禮平.萊洛三角形微孔織構化端面密封性能數值模擬[J].工程設計學報，2020，27（01）：103-110.

[2]葛誠，孫見君，蘇徐辰，馬晨波，於秋萍.擴壓式自泵送流體動靜壓型機械密封性能分析[J/OL].化工學報：1-19

[3]左松奇，王和順，張車寧，朱維兵.新型組合槽端面干氣密封特性研究[J].潤滑與密封，2020，45（03）：77-81.

[4]徐魯帥，王赟磊，張帆，郝木明，袁小陽.螺旋槽機械密封瞬態啟動過程潤滑特性[J/OL].中國機械工程：1-11.

[5]周宇坤，彭旭東，趙文靜，江錦波，孟祥鎧.機械密封動環外周表面織構換熱機理及結構優化[J/OL].摩擦學學報：1-22.