影响机械密封使用寿命几种情况的探讨及解决措施

影响机械密封使用寿命几种情况的探讨及解决措施
摘要：目前，我国的机械发展史和覅恩迅速，分析了高压给水泵上使用的机械
密封遇到几种影响密封效果的情况，采取了相应合理的措施，提高了机械密封的
在线使用寿命。

关键词：高压给水泵；机械密封；压缩量；窜量；滤网；使用寿命
引言
机械密封在转动机械设备上应用非常广泛，在具有代表性的泵类产品设备中
的应用更为广泛，而随着设备产品技术要求水平的提高和安全、环保、节能的需求，机械密封的应用前景将更加广泛。

机械密封，也被称为端面密封，它具有可
靠的密封性能，以及长维修间隔和低维护成本，使用寿命长，性能参数高，它对
整台机器设备和整个工厂的安全生产影响很大，广泛用于石油、化工、冶金、核
能等领域。

在机械密封工作过程中，由于密封端面之间的相互摩擦和机械密封旋
转构件对液体的搅拌作用，产生大量的热量，如果不及时带走这些热量，会使密
封端面温度升高进而导致密封失效，因此常常加注封液（缓冲液或隔离液）于密
封装置的腔体中间，使封液循环流动来带走机械密封中的摩擦热、搅拌热，以冷
却密封端面，保障密封端面上流体膜的稳定性，并且阻止固体颗粒和杂质堵塞在
密封腔中，使密封能在稳定、良好的环境中工作，减少磨损和密封零件失效的可能，进而延长机械密封使用寿命，例如密封冲洗API23方案、52方案、53方案等。

1机械密封结构简介
机械密封装置包括它的密封元件，将它的优势得以发挥，使用的范围更加广泛，延长了使用寿命，具有非常高的可靠性。

密封元件一般会在密封中进行使用。

而且是有两块，和轴线处于垂直角度且紧紧贴住，就可以发生转动。

所以产生密
封作用利用的原理就是旋转转动，需要弹性较好的元件，并且处于液体中就可以
达到效果，实现密封。

目前密封结构有动环以及静环，而且密封圈以及弹簧装置，在进行组装时很难，一旦运行，就会产生很大的效果。

目前来看，密封以后会更
加关注是否有泄漏产生这一问题，更多的学者一直在研究密封方式的改善中找出
行之有效的方法。

随着不断地改善，目前的端面密封已经替代了轴向密封。

正是
因为这种密封方法有非常多的优势，随着应用的不断扩大化，很多的企业也在使
用这种方法，在未来相信它的应用会更加宽广，而且在密封方法选择上，端面密
封的手段是主要的应用方法，正是因为很多企业的应用，减弱了替代填料密封的
形式，而且在发展的过程中，相信在密封方法上目前还没有出现一种更为有效的
手段。

2问题分析及措施
2.1机封装配前压缩量预留不合理及采取的措施
机械密封的压缩量一般都是厂家事先预留好的，或者是给个使用范围，拿某
电厂的给水泵3DJ-10为例，厂家给机械密封的压缩量是4~8cm之间为使用标准；但是给水泵已经过数次大修，尺寸已发生变化，如果按照厂家的标准来实施安装，已经不符合现场的实际需要，因为机械密封压缩量大，会使摩擦付压死或者摩擦
增大，从而导致机封面磨损，缩短使用寿命；压缩量小了会泄漏，导致设备运行
周期缩短。

因此如何通过压缩量的测量和调整，将密封端面比压（P）控制在适
宜范围，是关系到机械密封使用寿命和密封性的一个直接且至关重要的因素，可
以采用公式压缩量L=B-A计算出最适合的机械密封压缩量。

公式中：A为动环在
轴套上装好后，以动环工作面到水泵首盖或尾盖外侧端面的垂直距离；B为静环
在自由状态下静环工作面到静环压盖内侧台阶面的垂直距离。

1—静环辅助密封件2—静环压盖3—静环密封体4—水泵首盖
或尾盖外侧端面基准5—动环密封体6—弹簧7—轴套
图1机械密封示意图
如图1所示机械密封调整前测得A=30.5mm，
B=35.5mm，根据公式压缩量L=B-A=5.0mm。

依据工作经验，实际压缩量大于5.0mm，弹簧紧力过大，也就是说机封端面比压P过大，会造成不必要的磨损，
压缩量小于5.0mm过多，弹簧紧力太小，也就是说机封端面比压P小，会造成泄漏，因此，我们决定缩小压缩量控至在4.5mm左右，实践证明调整后的机械密封的使用寿命达到2年以上。

2.2周期性或阵发性泄漏
转子组件在运用中，会出现周期性振动问题，振动会导致组件与密封不贴切，组件会成为密封泄漏罪魁祸首。

动静环之间必须有一定比压，两者才能紧密贴合
在一起，密封效果才显著。

该比压主要由弹簧压缩提供，旋转的弹簧会辅助端面，使其密封良好。

经过设计计算，该比压值要控制在0.25mm之下，在实际中，因
为设计变更，比压值往往会超出此范围，泵轴窜量会受到影响，随泵轴旋转运行
的动环运行轨迹也会受到影响，和动静环有关的密封效果会大打折扣。

密封胶内
径会对其与动静环间距大小造成直接影响，所以还要根据密封要求，对内径值进
行调整，使转动外径数值可以少一些。

动静环摩擦面之间配对成功，动静环之间
才能紧密贴合，其在应用中的耐磨性和耐温性等性能才会得到保证，机械密封振
动发热情况会减少，造成的影响也会降低。

2.3泵轴的轴向窜量大及调整方法
机械密封的动静环密封面必须存在一定的比压值，这样密封的效果才能体现
出来，即机封装置内部的弹簧压缩量是有标准的，它必须给密封端面一个在标准
范围内的轴向力，当动环旋转起来可以使密封面得到密封所要求的比压，机械密
封要求泵轴不能有太大的窜量，因此，我们的水泵轴窜量一般不能大于5.0mm，
否则这个比压就会被破坏，造成密封作用力下降或失去密封作用。

一台较长时间
运行的水泵平衡盘与平衡座因摩擦产生磨损，间隙会逐渐增大，从而使得机封的
动静环间隙随之逐渐增大，于是在轴向力的作用下，水泵低压端侧的密封面轴向
压紧力增加，加剧了机封动静环密封面的磨损，特别是在水泵启停时，水泵瞬间
产生较大的冲击力，在压缩量较小的情况下窜动撞击会造成机封密封面的损坏，
使密封作用降低甚至失去密封作用；高压端侧机封也因为动静环的密封面轴向压
紧力减小，密封效果降低达不到要求，如果水泵继续运行将导致高低压端两侧的
机封失效失去密封作用，因此转子的轴向窜量设定值需要适合给水泵机械密封的
适用范围。

我们以某厂3DJ-10型水泵为平衡盘和加装推力瓦的结构为例，厂家给
定的转子总窜量均为8mm±1mm，半窜量亦为B=A/2-0.50mm；推力间隙为
C=A/2-（0.44~0.46）mm。

根据水泵厂要求和多年的实际经验，3DJ-10型水泵的
转子总窜量应是叶轮轴向位移最小值，所以该泵半窜值是转子总窜量的1/2减去0.50mm，一般我们取值参考在4.0mm左右，且不得大于B值，以确保叶轮出口
宽度和导叶入口保持相对应，避免增加水泵的容积损失。

由于给水泵年久多修，
运行中受到磨损，有时动静盘同时更换，原来的窜量数据值已经不适合延用，所
以我们必须重新进行半窜值的测量和调整，如果测得的值小于标准，就得将动盘
工作面（图2A面）磨削或车去差值；如果测得的值大于标准，可以磨削或车去
轮毂结合面（图2B面）差值，直到达到标准。

图2平衡盘工作面示意图
结语
机械密封故障是机械设备常见故障类型，密封故障有多种表现形式，每种形
式都有相关的故障源，相关人员在处理密封故障时，一定要保证解决措施与故障
类型和原因相对应。

在密封应用阶段，还要做好密封元件和其他方面检查工作，
及时发现隐患，及时解决，如此密封故障发生频率和密封失效造成的负面影响才
会降低。

此外还要改善密封技术，提高密封元件精度。

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