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泵用機械密封泄漏的外因

2024-08-29

大家在分析機械密封泄漏原因時，習慣在機械封自身方面查找原因，比如：它的選型是否合適，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確，摩擦副的選擇是否合理，端蓋與軸是否垂直等等。而很少在機械密封的外部條件方面去查找原因，其實機械密封的外因也挺重要的，比如：泵給機械密封創(chuàng)造的條件是否合適，輔助系統(tǒng)的配置是否合適等等。

機械密封的原理及要求

機械密封系指動靜密封元件在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而構(gòu)成的密封裝置，它通常由靜環(huán)、動環(huán)、彈性元件（包括推環(huán)，彈簧盒）、輔助密封圈（動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈）等元件組成，防轉(zhuǎn)套里面的防轉(zhuǎn)銷固定在外壓蓋上，以防止靜環(huán)轉(zhuǎn)動。

其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室內(nèi)液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的，因此從結(jié)構(gòu)來看，機械密封主要是將其極易泄漏的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊?，機械密封在實際運行過程中，不是一個單獨的部件，它是與其他的零部件一起組合起來運行的，同時通過其基本原理可以看出，機械密封的正常運行必須具備以下條件：

（1）泵軸的竄量不能太大；

（2）機械密封處的泵軸撓度要小，只有滿足類似這樣的外因，再加上良好的機械密封自身性能，才能達到理想的密封效果。

機械密封的故障表現(xiàn)

生產(chǎn)過程中，機泵機械密封泄漏的原因有其本身的原因及外部原因，材料的選擇以及安裝方式和使用方式都會引起機械密封的失效，失效時的故障表現(xiàn)也各有差異，學會通過不同故障表現(xiàn)并做出正確及時的判斷能夠?qū)嶋H生產(chǎn)提供強有力的支持。

（1）靜壓實驗時泄漏

機械密封裝置在安裝時由于員工不細心，經(jīng)常會使密封端面被碰傷以至于變形和損壞，清理不夠徹底，使得機械密封夾有顆粒狀雜質(zhì)，或者是由于定位螺釘?shù)乃蓜?、壓蓋沒有壓緊以及機器設備精度不夠高，使密封面之間沒有完全貼合，都會造成機械密封失效，介質(zhì)泄漏。如果是軸套發(fā)生泄漏，原因可能是軸套密封圈裝配時壓縮量不夠或未被壓緊，也有可能是裝置已經(jīng)損壞。

（2）周期性泄漏

機械密封組成部件中轉(zhuǎn)子組件的周期性轉(zhuǎn)動以及軸向移動量過大都會在成機械密封的泄漏，機械密封的密封面要受到一定的應力作用才能起到良好的密封作用。要做到以上要求，機械密封的彈簧裝置必須有一定的壓縮量才能給端面一定的應力作用，使機械密封達到預期的密封效果。同時為了保證應力處于適當范圍，泵軸不能有較大的移動量，但是實際設計中往往出現(xiàn)不合理的因素，使得泵軸的移動量高于預期，這對機械密封的性能具有很大程度的不利影響。

（3）機械密封經(jīng)常性泄漏

由密封端面的損傷引起的經(jīng)常性泄漏故障表現(xiàn)有機械密封石墨端面出現(xiàn)均勻環(huán)狀溝紋、石墨斷面處產(chǎn)生的環(huán)狀深溝、石墨內(nèi)部邊緣的磨損、石墨環(huán)臺階被磨損、石墨外邊援缺口、石墨環(huán)斷裂、石墨環(huán)上出現(xiàn)腐蝕坑、硬質(zhì)合金面裂痕以及灼傷等。

輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏故障表現(xiàn)有端面磨損、鑲嵌環(huán)松脫等。

彈簧引起的泄漏包括轉(zhuǎn)子振動、零件松動、介質(zhì)問題以及機械密封輔助設置的損壞等。

（4）其他機械密封性泄漏

除了以上幾種常見的泄漏表現(xiàn)，還有機械密封振動偏大、泵抽空引起的密封泄漏、密封腔中汽蝕引起的密封泄漏、密封端面汽化造成密封泄漏、泵振動過大造成的密封泄漏、沒有沖洗的密封泄漏故障等。

影響泵用機械密封的外部原因

（一）泵軸的軸向竄量

機械密封的密封面要有一定的比壓（0.4～0.6MPa），從而達到密封的目的，兩端面的緊密緊密程度可以通過彈性元件來調(diào)節(jié)。為了保證這個比壓，要求泵軸不能有太大的竄量（≤0.5mm），但在實際生產(chǎn)中，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量。

這對機械密封的使用非常不利的，這種情況表現(xiàn)在泵啟動過程中，由于不平衡軸向力的存在，使整個軸發(fā)生向吸入口的竄動，造成機械密封失去密封作用，常用的措施有：葉輪上開平衡孔，泵體上裝平衡管等平衡軸向力措施。

（二）泵軸的撓度偏大

軸彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，機械密封要求兩個密封端面之間受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設計的不合理，在機械密封安裝處產(chǎn)生的撓度偏大，使密封處受力不均勻，從而失去密封效果。這種現(xiàn)象大多存在臥式多級離心泵中。

（三）沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設計不合理

機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效的保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖洗雜物等作用。有時設計人員設計不合理，達不到密封效果；有的設計了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設計不合理等原因，也同樣達不到效果。常用的措施有：

1.在條件允許的情況下，盡量設計輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107~0.11MPa，密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)壓力等因素來計算。軸封腔壓力很高或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動以帶走摩擦熱。

2.根據(jù)每種泵的操作條件，合理地配置管路和附件。如冷卻器、孔板、過濾器、閥門、流量指示器、壓力表、溫度等。實際上密封的可靠性和壽命，在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置，另外泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加工精度不夠等原因的存在對機械密封的密封效果也是很不利的，在這些方面應該做到嚴格把關(guān)。

（四）振動偏大及消除措施

機械密封振動偏大往往不是機械密封自身的原因，而是泵軸設計不合理、加工精度不夠、靠背輪的平行度偏大、徑向力大等原因，消除泵振動措施有：泵、電機、底座、現(xiàn)場管路等輔助設備在現(xiàn)場安裝時，要嚴格把關(guān)，消除振動源。

（五）泵汽蝕的原因及改進措施

離心泵葉輪入口處是泵內(nèi)壓力最小的地方，當此處的壓力等于或低于工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓時，液體就會沸騰汽化，產(chǎn)生大量氣泡。同時原來溶于液體中的氣泡也將析出。這些氣泡隨液體流到葉輪內(nèi)壓力較高處時氣泡又重新凝結(jié)。

在凝結(jié)過程中，由于體積急劇縮小，四周的液體以極大的速度沖向整個凝結(jié)空間，使泵內(nèi)造成沖擊振動和噪音。在壓力很大、頻率很高的液體質(zhì)點連續(xù)沖擊下，金屬表面逐漸因疲勞而破壞，這種破壞稱為剝蝕。

同時溶于液體中的氧等活潑氣體也使金屬產(chǎn)生腐蝕。由于化學腐蝕與機械剝蝕的共同作用，加快了金屬損壞的速度，從而使葉輪受到破壞，這就是汽蝕破壞，這種由于液體的汽化和凝結(jié)而產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象就稱為汽蝕現(xiàn)象。消除泵汽蝕的措施有以下幾點：

1.提高泵的汽蝕性能水平，滿足現(xiàn)場裝置的汽蝕性能的要求。

2.泵應當在低于允許吸液高度下操作，以保證整個裝置安全可靠的運轉(zhuǎn)。

3.采用抗汽蝕材料制造葉輪，如：2Cr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金材料等，比普通鑄鐵的抗汽蝕能力要好。

結(jié)語

在分析泵用機械密封泄漏時，不僅要考慮機械密封的內(nèi)因，而且要考慮機械密封的外因。在實際工作中要注意以下幾個問題：

1.使用質(zhì)量合格的泵，質(zhì)量合格的泵完全按照泵設計標準來制造的，在使用材料嚴格按照技術(shù)要求，有一定的質(zhì)量保證。