離心泵機械密封泄漏現象及維護對策研究

彭 濤

（海裝沈陽局駐沈陽地區第四軍事代表室，沈陽 110000）

機械密封能夠增強離心泵的安全性與穩定性，現已成為離心泵常用的密封方式。為了保障離心泵的使用效益，機械密封尤為關鍵。機械密封能夠降低離心泵故障的發生概率，避免給企業造成較大的經濟損失。

1 離心泵機械密封介紹

以A公司為例，探討離心泵機械密封的具體情況。

1.1 公司概況

A公司主要從事機械密封及輔助產品的研發、生產與銷售等工作，享有當地知名企業的榮譽稱號。公司產品廣泛應用于石油、化工、制藥、造紙以及冶金等多個領域，還包括制造設備及試驗裝置。

1.2 機械密封原理

機械密封技術原理，如圖1所示。圖1中，由動環、靜環等組成密封斷面，由波紋管等彈性元件組成緩沖補償機構，由動環密封圈等組成輔助密封圈，這3部分是機械密封的主要結構。A公司的機械密封產品種類豐富，型號各異，但基本結構相差無幾。

圖1 機械密封技術原理圖

2 離心泵機械密封泄漏現象分析

由A公司機械密封技術原理分析可知，泄漏點集中于動環、靜環、動環密封圈以及靜環密封圈等結構方面，如圖2所示。因此，及時觀察、研判機械密封泄露情況至關重要。結合實際情況，機械密封泄露現象包括以下幾個方面。

圖2 機械密封常見泄漏點

2.1 出廠前靜壓試驗時的泄露

機械密封出廠前要進行靜壓試驗，用于檢驗機械密封質量是否合格。在1.25倍工作壓力、保壓時間不少于15 min的條件下，機械密封泄露表現為外接壓力表無法保壓。外接壓力表壓力下降明顯，說明密封端面存在問題的可能性較大；外接壓力表壓力緩慢下降，說明輔助密封圈存在問題的可能性較大[1]。如果泄露量測試不合格，機械密封無法出廠。

2.2 試運轉時出現的泄露

從試運轉情況來看，若發生機械密封泄露現象，則與動環、靜環摩擦副受損有著密切關聯[2]。摩擦副密封故障主要表現為：動環密封圈過緊時，動環軸向浮動量較難掌握；靜環密封圈過松時，靜環較易與靜環座相互脫離；動環、靜環接觸面分離時，與憋壓、氣蝕以及抽空等異常現象引起的較大軸向力密切相關；顆粒狀物質進入摩擦副時，動環、靜環密封端面出現擦傷；機械密封安裝壓縮量過大時，摩擦副端面受到磨損。

2.3 正常工況下的突然泄露

離心泵在正常運轉中突然泄露，主要原因如下：工藝條件頻繁變化，機械密封工作狀態不穩定；含有雜質顆粒的機械密封冷卻液進入密封斷面，造成斷面磨損、破裂；泵入口過濾器堵塞、泵抽空、泵內氣蝕等，造成機械密封端面受損；出口閥門開度過小，引起泵殼內大量介質熱量積聚，造成密封端面出現高溫現象；設備內介質溫度急劇變化，熱脹冷縮，引起機械密封發生泄漏；設備啟動力矩過大，密封端面因粘連出現剝離現象；因停電或連鎖反應等造成設備跳停，從而引發泄漏故障。

3 離心泵機械密封泄漏維護對策

結合A公司機械密封的泄露現象，現從以下幾個方面提出針對性的維護對策。

3.1 重視彈性元件失彈問題

彈性元件失彈對離心泵設備的影響較顯著，因此及時解決彈性元件失彈引起的相關問題尤為關鍵[3]。分析彈性元件的彈性缺失，一般包括：長期接觸高溫環境，受熱后加劇變形、磨損；未在離心泵的軸與動環彈簧座內圈之間設置密封圈；未在彈簧座與彈簧護套之間設置密封圈等。諸如此類的問題較易造成動環彈簧座與護套內部結垢，影響緩沖補償機構的彈性。長期處于缺乏彈性的工作狀態，會增加泵內介質泄露問題的發生概率。

針對彈性元件失彈所引發的問題，可采取以下維護措施。第一，選用奧氏體不銹鋼彈簧或是耐熱性較強的彈簧元件，保證彈簧元件受力穩定。第二，定期更換已出現磨損的彈簧，同時做好保養工作。第三，避免壓力太大或長期處于密封狀態，合理調整彈簧元件的松緊度，盡可能避免彈簧元件彈性缺失。第四，采用動環護套全封閉式機械密封，減少彈性元件的內部結垢、腐蝕等問題，保障機械密封正常工作。

3.2 預防離心泵振動現象

由離心泵機械密封主要構造及技術原理可知，未使用的動環與靜環端面之間存在著一層緩解摩擦損害的油膜[4]。動環、靜環端面產生的摩擦力會隨著離心泵的長期使用而不斷增大，從而導致油膜破裂、密封振動幅度加大，最終引發泄漏故障。除此之外，電機與離心泵不同心、滾動軸承失效以及轉子振動不平衡等均可能引起振動幅度增大。離心泵振動故障的誘因可概括如下：運轉時徑向力過大；機械密封的部件聯軸器之間平行度偏差過大；軸承徑向間隙過大、泵軸彎曲度超出規定范圍以及未按標準進行動靜平衡試驗等制造工藝上的缺陷。機組振動故障會導致密封端面過度磨損，從而使密封失效，因此難以滿足密封泄露維護工作的實際要求。

針對離心泵振動所導致的問題，可采取如下幾點對策。第一，控制離心泵與電機的同心度誤差（≤0.06 mm）。第二，離心泵運行過程中，保持液位在1/2以上，預防氣蝕現象。第三，定期做好護理工作，合理使用潤滑油，減少緩沖層振動。第四，定期檢查離心泵機組的連接和滾動軸承的工作情況，預防生銹、過載、磨損等現象。

3.3 提升安裝程序的規范性

在使用機械密封的過程中，安裝不當引起的密封泄露故障較為常見，對設備正常運轉造成的影響較大[5]。結合具體使用要求，安裝與使用不當通常表現如下：O型圈過緊，造成動環、靜環安裝產生偏心；機封壓縮量過大或過小，造成動環、靜環磨損或分離；機封沖洗液缺失，導致動環座內雜質堆積，降低了彈簧元件的補償性能；機封冷卻液流量過大，發生沖蝕現象，造成靜環產生缺口；輸送介質含固體顆粒，進入密封端面后較易造成破壞；工藝條件改變造成設備內出現抽空、氣蝕等現象。

針對安裝不當引起的密封泄露問題，可采取如下對策。第一，依據實際工作要求，正式安裝前仔細檢查機械密封組件的型號、規格。第二，安裝時落實細節處理，如動環與靜環密封端的整潔性良好、選擇不易擦傷動環與靜環端面的脫脂棉或柔軟的紗布等工具、保證壓蓋與定位螺釘處于壓緊狀態以及保證密封蓋與軸中的倒角或圓角的亮度及光滑度等。第三，在安裝密封圈時，不宜用汽油或煤油浸泡，避免密封圈膨脹變形。第四，動環安裝后進行撥動處理，觀察其在軸上是否能夠自由移動，若移動受阻則要重新返工。第五，在各個部件上涂抹適量機油，避免出現零部件摩擦致損問題。第六，按照部件安裝順序要求，做好相應部件的安裝工作，如防轉銷應安裝在密封端蓋對應孔的位置、靜環密封圈安裝完成后裝入密封蓋內、逐次擰緊螺栓并保證每個螺栓都處于均勻緊湊狀態、在靜環凹槽內合理布置防轉銷、旋轉部件安裝完成后將其組裝在軸套之上以及軸套安裝到軸承之上等。第七，盡可能避免動環與靜環密封面因運輸或安裝造成的輕微損傷、靜密封點上的膠圈安裝不合理以及機封壓縮量（彈簧壓縮總量的1/2左右）未調整等問題。

4 結語

綜上所述，離心泵在化工領域的使用范圍較廣，及時解決離心泵機械密封泄露問題，并做好機械密封泄露維護工作，便于更好地保證設備的正常運轉，對保障化工生產效益具有積極影響。