離心泵機械密封失效原因及應對措施

白文清

（中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

引言：石化生產是我國國民經濟的有效支柱產業，經濟發展下的石油生產也在不斷地進步。石油化工的合理發展離不開離心泵穩定運行的支持，離心泵作為化工生產的重要設備，其密封性能直接關系到化工生產安全的穩定與經濟的運行。因此，在日常的生產管理過程中，要強化機械密封維護，對密封失效的原因深入分析，為機械的有效構建提供可靠的依據。

一、機械密封工作的基本結構與工作原理

（一）機械密封的工作原理

機械密封是由至少一對垂直于旋轉軸線的斷面在補償機構彈力與流體壓力的共同作用下，通過密封的配合，保持貼合并相對滑動而組成的防止液體泄露的端面密封裝置，因此又稱為端面密封。其工作原理是依靠彈性元件以及密封介質的壓力，在靜環與動環的接觸端面上產生一定的壓緊力，使這兩個接觸單面緊密貼合并在密封端面形成一道微小的縫隙，當縫隙之間通過有壓介質時，此區域會形成非常稀薄的一道液膜，形成一定阻力，以避免介質向外泄露，從而達到密封的目的。

（二）機械密封的基本結構

機械密封的結構主要包括：緊固件、防轉件、傳動件、輔助密封、彈性元件以及端面密封副元件等，端面密封副是使密封面緊密貼合的元件，由靜環與動環組成，其可以防止介質發生泄漏，加強密封效果，靜環與動環的材料最好選用耐磨性好、質量優質的材料。彈性元件主要有彈簧與波紋管組成，其主要作用是緩沖、補償以及預緊。彈性元件必須保持穩定的彈性來減緩輔助密封以及傳動件產生的動環、摩擦所帶來的慣性作用力，保證端面密封副的平穩運行，因此其材料必須選用耐腐蝕性、耐疲勞的材質。輔助密封一般由O 型圈與V 型圈等密封圈所組成，密封圈可以幫助靜環與動環加強其緊密性，同時還具有緩沖與浮動的作用，由于密封圈的工作環境較為復雜，因此其材料需要具有一定的抗熱性以及抗寒性。傳動件主要有傳動鍵、傳動座、傳動環以及傳動銷組成，其作用是將軸的轉矩傳達到動環上面，為了保證傳動件的性能，其材料需要擁有良好的耐磨性與耐腐蝕性。緊固件主要有軸套、壓蓋、彈簧座、固定螺釘組成，其作用是將靜環與動環進行定位、緊固工作，進一步加強密封效果，緊固件由于其使用頻繁，因此需要具備容易拆裝、可循環使用的特點。防轉件與防轉銷，其作用是避免靜環在轉動時與機器脫離，因此其需要具有一定的長度來保障，且做好定位，避免靜環隨著動環轉動而發生旋轉。

二、離心泵機械密封失效原因

（一）材料問題

材料的品質直接決定了密封效果的質量，如果材料不合理、匹配不到位，則會使密封端面的磨損加快，影響接卸密封的使用壽命與維護難度，因為在接卸的使用中，往往伴隨著劇烈的震動以及高溫，如果材料質量達不到使用標準，極容易在使用過程中出現密封端面損壞、燒傷、開裂等現象，嚴重影響了離心泵機械的密封性，甚至會對周邊的工作人員造成人身傷害，目前，市場上常用的材質一般都采取碳石墨、碳化硅等硬度較大的材質，以避免發生密封性不好的問題。除此之外，造成材料質量問題的另一個原因是價格問題，由于離心泵機械密封材料的價格昂貴，因此，很多采買者往往會退而求其次，選用性能稍差一些的材料，如果應付往常的工作也是可以，但是一旦工作量加大、使用頻率加快，就很容易引起密封性失效問題。

（二）腐蝕

在離心泵機械密封的實際應用過程中，腐蝕會對密封產生嚴重的影響。若離心泵在機械密封的過程中出現了腐蝕點、表面腐蝕或者化學腐蝕的情況，都會對離心泵的機械密封產生嚴重的影響，具體表現為增加離心泵中密封之間的間隙，出現整體結構不穩定的情況，對密封性能造成嚴重的后果。一方面，在表面出現腐蝕后，會出現結構彈簧不穩定現象，增加密封端之間的間隙，對整體密封產生影響。另一方面，在進行離心泵安裝施工過程中，若出現操作不當，也會導致機械各個結構之間產生應力腐蝕，嚴重情況會引發整體機械結構的斷裂。在復雜環境下運行的離心泵，更容易產生化學腐蝕現象，這也是導致機械密封失效的主要原因，嚴重破壞離心泵的正常運行。

（三）機械摩擦

離心泵的機械結構在實際的運行中，會產生摩擦，這樣就會對離心泵的機械密封產生嚴重的影響，出現機械密封失效的情況。此外，機械結構在經過長期的摩擦作用下，也會導致一部分的密封結構出現老化、變形，嚴重后會出現破損的現象，這些都是造成機械密封失效的主要原因。因此，在機械設備進行日常管理的過程中，相關人員要對此有高度的重視。

（四）對中不良

離心泵機械對中不良會直接造成軸承的磨損，甚至出現軸承跑套等現象，使整個機械的結構出現變形與偏口的現象，最終導致機械的密封失效。在離心泵的實際振動過程中，最主要涉及三個方向的振動力，若在實際運行的過程中出現問題，就會導致機械零部件分離，直接影響機械的密封性能。因此，在離心泵機械密封的構建過程中，要有效地避免出現對中不良的情況，控制離心泵的運行狀態，以免出現機械密封斷面出現磨損的情況[1]。

（五）人為因素

離心泵的機械密封的失效原因也有一部分是受人為的因素影響。在機械設備正常開展工作的過程中，若出現工作人員操作不當或者出現人為失誤的情況，都會導致機械產生一定的故障，嚴重時，還會出現機械的零部件出現裂縫或者受高溫產生變形的現象。同時，若工作人員在實際的操作過程中，其責任意識不強，常常出現違規操作的行為，也不能夠嚴格地按照保養設備的管理規定進行詳細的檢查，造成機械設備出現冷水不足的后果，就會使得機械密封帶出現高溫變形、甚至是斷裂等故障。

二、防止離心泵機械密封失效的有效對策

在石油化工的發展過程中，采用離心泵能保證生產的穩定開展。因此，在生產過程中要重視離心泵的作用，并實時地對離心泵的運行情況實施系統化的維護。定期開展預防檢測的維護工作，發現問題進行及時維護與更換，最大程度地減少安全事故的發生概率[2]。

（一）嚴把機械材質質量

離心泵機械密封材質的質量是決定其密封質量的重要因素，因此，在材料的選取中，一定要科學、合理，不可為了貪圖便宜而購買質量較差的設備，因為，如果材料質量發生問題，在日后機械的故障率會升高，而維修成本也會加劇，造成得不償失的局面。因此，在材料的選取上，一定要根據自身的工作環境以及使用頻率進行考量，購買最為符合企業生產的高質量材質。同時，加強工作人員的操作培訓，使其規范使用器械，將器械發生故障的概率進一步降低，并且做好器械的定期檢查，對于出現問題的或者隱患的部件，及時維修或更換，以避免因機械故障影響工作進展。

（二）防腐蝕

由于化工企業生產工作環境具有一定的特殊性，也容易造成離心泵機械密封出現腐蝕，這是導致失效的重要原因。因此，在進行化工離心泵的日常生產工作中，管理人員必須要針對腐蝕的問題完善管理制度。一方面，要在進行日常的采購過程中，要結合化工企業的真實運行狀況購耐符合標準的材料。此外，也要保證在日常的工作中，嚴格落實防腐的監管，并做好防腐檢修記錄的工作。另一方面，嚴格控制離心泵的日常運行環境，盡量避免離心泵在實際的運行中產生化學腐蝕的情況，進而對離心泵的機械密封產生嚴重影響。同時，也要嚴格控制機械密封中冷卻水的溫度控制，防止出現由于機械密封的摩擦面，引發的高溫現象。最后，也要對已經出現腐蝕情況的機械結構零部件進行及時的更換。

（三）預防摩擦

在化工離心泵開展運行的過程中，機械出現摩擦情況是不可避免的，但嚴重的機械摩擦情況會導致機械密封出現失效的現象。一方面，要合理的選擇機械密封端面的材料，盡可能地保證機械密封材料具有強度與一定的耐磨性能，這樣的材料能最大程度地避免因機械裂縫導致密封失效的情況。另一方面，要及時地對機械密封端面進行檢查，保證日常的良好維護與管理，如果在檢查過程中，發現密封斷面出現較大的粗糙面或者是較差的平整度時，要及時進行維修與更換。最后，在安裝離心泵機械設備過程中，也要盡量的避免機械的零部件表面出現雜質，以免對機械的密封性能產生嚴重的影響。機械密封在開啟運行時，導致密封失效最常見的原因就是出現摩擦，但在離心泵的實際運行過程中，會不可避免地受很多因素的影響產生摩擦現象。因此，在實際運行中，要增強機械維護的相關工作，不斷強化操作人員在設備運行中的行為規范，這樣才能有效地保證離心泵中機械密封的有效性[3]。

（四）合理密封

只有在充分保證機械密封的條件下，及機械零部件合理的安裝前提下，離心泵才能發揮有效的密封性能。一方面，要根據化工離心泵在其實際運行的環境下，通過運行溫度的壓力及各種工況的參數，科學合理的選擇機械密封的形式，才能全面提升機械密封的密封性能。另一方面，針對安裝離心泵的施工過程進行嚴格的控制。在實際的安裝過程中，要高度重視設備實際運行的狀態及實時的變化，并強化對設備的維護與檢修工作，定期進行相關的檢測，從根本上避免設備運行中出現的問題；同時，在機械的密封結構中存在很多精密的零件。因此，在實際的安裝過程中，相關操作人員要嚴格的按照規定的安裝流程進行安裝操作，并保證安裝時的施工精準度，保護好機械密封中的精密零部件，防止在設備的安裝過程中出現違規的操作情況。最后，不斷強化日常對設備的維護與管理工作，建立健全相關的設備維護管理制度，對機械的精密零件實施有效的維護與管理。

（五）防范人為因素

在預防人為因素的過程中，首先要提高相關工作人員的責任意識，規范操作人員的日常操作行為，要嚴格地按照規范標準做好機械運行的操作；完善日常的維護管理制度，建立相應的崗位職責劃分，落實好機械各項零部件的管理工作，并劃分詳細的管理工作內容；積極地開展科學維修工作，定期對離心泵的全面檢修，以避免出現安全事故。在檢測時對于故障問題出現的位置及故障的內容進行深入的分析，制定相關的預防措施與應急對策，有針對性地進行機械維護與修復；做好相應的機械維護工作與管理工作，定期開展有關運行操作的培訓，以提升相關人員的專業操作技能；建立健全相應的考核機制，將考核結果與人員的職務晉升與薪酬等待遇掛鉤，以此提升工作人員的積極性。

結論：綜上所述，導致離心泵機械密封失效的原因有很多，是多種綜合因素造成的結果。因此，在日常的生產運行過程中，要對導致失效的問題進行詳細的分析與探究，并針對失效的具體原因找出相關的解決措施，通過這些措施的貫徹落實，以此保障離心泵機械密封的良好性能。