離心泵機械密封泄露分析及處理

劉江

摘? 要：隨著我國機械行業技術的迅速崛起，離心泵是化工行業常見且應用廣泛的機械設備。離心泵的配件中機械密封是設備維修故障中最多且損耗比較大的機械配件，相對機泵其他配件而言具有有使用壽命短、泄露頻繁等缺點，是離心泵日常維修的主要工作，也是機泵能夠不泄露保證機泵正常工作的重要配件。為延長機械密封的使用壽命，保證機泵長周期的運行，本文主要介紹離心泵失效原因分析后，提出改進方法，保證離心泵良好密封性，減少維修頻次，保證生產安全運行。

關鍵詞：離心泵;機械密封;泄露;原因

1、機械密封的工作原理

機械密封又稱為端面密封，相關定義：“有至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。在旋轉軸上安裝機械密封，密封腔組成為：彈簧、動環密封圈、動環等，伴隨泵軸旋轉。其他機械密封零件為靜環、靜環密封圈等，安裝在端蓋內，端蓋與密封腔體使用螺栓連接。軸轉旋動時，在傳動座和推環作用下，帶動動環旋轉，靜環固定不動，通過介質壓力與彈簧作用力使動和靜環之間的密封端面緊密貼合，在接觸面形成一層液體膜，阻止介質泄漏。摩擦副接觸面磨損后，在彈簧力的推動下進行補償。防止介質經動環和軸之間泄漏，安裝動環密封環。靜環密封環阻止介質沿靜環和壓蓋之間泄漏。

2、機械密封運行泄露原因分析

離心泵的機械密封安裝后運行時，不能出現大量的泄露，輕微的泄露與機械密封的結構有著密切聯系。隨著設備運行累計時間的延長，受設備的運行環境、安裝技術以及介質等因素的影響造成機械密封泄露。以下對機械密封造成泄露的原因進行分析。

2.1.安裝完機械密封后試運抽空或汽蝕

離心泵抽空時主要是機泵運行前沒有開機泵管線入口閥門，將離心泵泵腔灌滿介質就開機運行，造成空氣進入泵殼內致使空氣進入液體介質之，降低了泵出口位置壓力，引起干摩擦造成機械密封泄露。此外，長時間運行狀況，機械密封表面容易硬化、老化也會造成失效的原因之一。介質流入低壓位置后，氣泡破裂導致附近液體獲得常大的速度溢出，周圍空間因被占據而形成較大壓強，以致于形成汽蝕現象。

2.2.密封面磨損造成機械密封泄露

機械密封有端蓋和軸間密泄漏點外，還有因靜、動環間的摩擦面造成。機械密封面磨損造成的泄露常出現在機泵運行的過程中，輸送介質過程中，介質含有較多不同雜質顆粒，與介質一起流進密封系統中，會破壞密封系統，是機械密封在機泵運行過程中主要失效原因，密封面因介質中雜質顆粒磨損逐漸磨損，隨時間的累積，磨損的痕跡逐漸嚴重擴大，造成大面積的磨損痕跡或者出現裂痕，此時介質和雜質顆粒會進一步大量流進密封系統中，進一步加劇磨損直至造成介質的泄露，嚴重時可造成介質大量泄露。

2.3 腐蝕造成泄露

離心泵輸送不同形式的介質都會不同程度的腐蝕存在，介質流入后直接腐蝕密封系統，使機械密封因腐蝕而失效。不銹鋼的底座和碳化鎢環焊接處出現銹蝕，隨時間延長會腐蝕底座，彈簧、金屬管等因被介質腐蝕而出現彈簧失去彈性和金屬管破裂以及密封的密封環催化失去密封效果造成機械密封泄露。

2.4 輸送介質物性變化造成機械密封損壞

機泵輸送的不同介質可能還會在不同操作條件下發生物理性質改變，造成密封面或者密封沖洗系統失效甚至及破壞。介質在環境溫度和壓力改變時易發生物性的變化，譬如重蠟油在高低溫變化時粘度和密度變化偏大，低溫粘度高，高粘度會使密封沖洗系泵送環統循環能力下降以及密封沖洗系統結焦導致密封泄露。

2.5 密封圈失效

生產運行過程中機械密封系統使用的密封圈大多數是乙丙烯和橡膠材質，實際部分密封圈生產廠家，為實現利潤最大化并不一定全使用橡膠材質。有些有雜質的橡膠被黏稠介質長時間浸泡，會造成密封圈彈性性能降低從而過早的老化或者硬化，再加介質長時間流過的不斷沖刷磨損，造成密封圈失效導致機械密封泄漏。

3、避免機泵機械密封泄露策略

3.1.避免機泵抽空或氣蝕

避免機泵機械密封汽蝕與機泵抽空的可能性，運行時可采取如下方法：（1）注意測量與控制輸送介質的溫度變化，避免介質溫變化度超過50℃;（2）做好機泵運行前的檢查，機泵入口介質罐體的液位，保證液位處于機泵正常運行的最低液位以上;機泵的入口閥的開度足以保證機泵的正常運行流量;入口壓壓力表在0.2M pa以上。（3）機泵出口管線排地閥打開，排凈機泵內可能存在的氣體，消除機泵因氣蝕造成機泵機械密封泄露。

3.2.防止摩擦面損傷造成泄露

使用性能良好的摩擦副，是避免摩擦造成機械密封發生泄露的好的解決方法，正常情況下擇摩擦副材質一般按照：碳化硅- 碳石墨、硬質合金- 碳石墨、陶瓷- 碳石墨，尤其高速鋼- 碳化硅材料耐摩擦性比較高，可以較高的提高封性。

3.3.減少因腐蝕造成機械密封泄露

離心泵的機械密封因腐蝕造成泄露的問題，是日常生產中經常遇見到的，應采取有效措施減少腐蝕速度，降低泄露頻次。為降低輸送的介質對機械密封的 腐蝕，可以定期使用高純度且干凈的透平油對機械密封組件進行沖洗。

3.4.定期更換密封圈

機械密封在機泵長周期的運行過程中，會受介質以及其他多重因素的影響，機械密封的密封圈會因失去彈性后造成機械密封的泄漏，為減少這種泄漏的發生頻率，要考慮密封圈的失效時間，提前對密封圈進行更換，尤其時間運行長，介質含有雜質顆粒較多的介質。

4 現場實際運行維修案例分析

4.1 實際故障

在P301逆噴泵啟動瞬間，聯軸器端機械密封處有汽霧冒出，并伴有水滴泄漏，停車后手動盤車發現有水伴隨機泵運轉時漏出。

4.2 泄露原因分析

根據現場解體后的情況分析，動靜環內壁都堆積比較多的結垢物。水質當中含有較多的顆粒物以及懸浮物，運行時間較長以后，會少量的進入到機械密封的密封腔里面，隨著運行時間的延長泄漏量會增加，進一步增加了東環以及靜環表面的顆粒摩擦，同時靜環以及東環的密封圈因腐蝕出現硬化失去彈性，降低密封性能，兩方面的作用造成機械密封泄露。

4.3 解決方法

4.3.1 選型

雙脫綜合塔內的水質含有顆粒物、懸浮物，有時甚至含有催化劑的存在，介質在流轉的過程中就具有了很強的沖刷力，增加力機械密封的泄露潛在的風險。當發生粘著磨損或磨粒磨損時，選用高速鋼- 碳化硅材料越硬越耐磨，降低了磨損率和因為磨損而導致密封泄露頻次，輔助密封圈選用的是氟橡膠，具有耐高溫、耐腐蝕的優點。

4.3.2 沖洗方案

必須增加合理的機封沖洗管線，減少因介質中結晶的析出，顆粒、雜質的沉淀，造成機械密封動、靜環失去浮動性，彈簧失去彈性。主要是降低顆粒、雜質等進入摩擦副加劇摩擦的磨損風險。

4.3.3 保養運行

定期清洗沖洗管路，保證足夠的水壓，避免沖洗水量不夠;機泵啟動前打開排地閥充分排氣。

5、結束語

機械密封的泄漏是機泵故障中常見的問題，原因也是多個方因素綜合作用的結果，不僅僅是機械密封本身原因，還有實際的設備運行工藝條件、介質中雜質的變化、介質運行的溫度變化、機械密封的安裝人員的技術水平等也機械密封泄露的原因。所以，離心泵在運行過程中要有專門人員負責離心泵的檢查與養護維護工作，發現故障時及時采取措施解決，做好機械密封沖洗工作，確保離心泵處于最佳的運行狀態。離心泵維修和日常操作人員應善于總結和分析機械密封泄露的原因，遇到相同的原因時能提早的處理解決，保證機泵正常生產運行。

參考文獻：

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