泵用机械密封的泄漏原因分析及解决措施

泵用机械密封的泄漏原因分析及解决措施

发表时间：2019-04-04T11:20:23.733Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：朱然

[导读] 文章就机械密封泄漏的一些常见故障进行了分析，并提出了一些可行的故障处理措施。

抚顺石化工程建设有限公司第一分公司维修车间辽宁抚顺 113000

摘要：近年来，随着社会的进步，机械设备也越来越完善。由于机械密封具有泄漏量少、功耗小、使用寿命长、性能可靠等优点，因此在冶金、石油、化工企业工业泵中得到了广泛的应用。但是在转动设备故障中，因机械密封泄漏而导致停机检修的约占设备总量的50%左右，可见机械密封维修工作量较大。文章就机械密封泄漏的一些常见故障进行了分析，并提出了一些可行的故障处理措施。

关键词：机械密封；泄漏原因；解决措施

引言

由于在泵外空气与泵内的液体之间的压力是不同的，因此，顺着轴的方向将会发生泄漏，基于此，设置密封的装置，也就是轴封。泵内的轴封处压力比大气压力小，轴封就会预防空气进入到泵内；当泵内的轴封处压力比大气压力大时，轴封就会起到预防液体泄漏的作用。通常情况下，泵经常用的轴封包括了浮动轴封，机械轴封以及添料轴封等。机械设备中机械密封的应用越来越广泛，随着我国对节能要求越来越高，机泵在日常生活中的应用也越来越普遍，而作为机泵主要配件的机械密封也越来越引起人们的重视。因此，对泵的机械密封问题的研究已经成为人们普遍关注的热点问题。泵采用的机械密封，虽然种类、材质和型号比较多，但影响机械密封的泄漏的原因主要包括以下几个方桌：轴套和轴之间的密封，动环和静环之间的密封，轴套和动环之间的密封，静环座与静环之间的密封以及泵体和密封端盖之间的密封。

1概述

机械密封是用于防止机械设备发生泄漏、提高机器效率、降低能耗以及保护环境的重要组成部件。目前，机械密封广泛应用于反应釜、离心泵、过滤机、压缩机等常规工业设备，同时在航天航空发动机、潜艇以及核主泵等尖端设备中也是必不可少的密封部件。据统计，80%~90%的叶片泵采用了机械密封，在美国机械密封的使用量甚至占到了全部密封件的90%以上，在石油化工领域，有95％左右的旋转设备都采用机械密封。机械密封是一种依靠弹性元件(弹簧或者波纹管)对动、静环端面的预紧，或者介质压力与弹性元件共同压紧动、静环界面，而达到防止密封介质发生泄漏的密封装置，又称为端面密封或机封。按其动、静环界面的接触状态，分为接触式和非接触式机械密封。接触式机械密封界面间隙高度h=0.5-2μm，非接触式机械密封界面间隙高度h>2μm，非接触式机械密封通常在动环端面加工各种型槽以产生动压效应，常见槽型有螺旋槽、T型槽和圆弧槽等，主要有干气密封、上游泵送密封和自泵送密封。

2机械密封的泄漏原因分析

2.1密封面的液膜损坏而造成的泄漏

密封面间的液膜同时启到密封和润滑作用。端面间液膜一旦破损，便会造成干摩擦，进而引起密封面间的摩擦磨损，同时，当滑动摩擦面的温度骤然上升时，如果不能立刻进行冷却，会导致密封面间的液膜消失，进而导致干摩擦现象的发生，为机械密封面的泄漏埋下隐患。

2.2由于材料选择不合理，造成了机械密封泄漏

基于机械密封的检修记录，因为密封件摩擦副存在磨损现象，使得密封辅助圈出现变形，腐蚀，老化，弹簧断裂等，从而造成了机械密封的泄漏。这实际上与材料的选择有非常大的关系，基于此，选择合理的密封圈时，必须对泵的工作环境，泵的工作性质，泵的压力，泵的转子的速度等进行全桌综合考虑，从而选择合适的材料。

2.3由于压力产生的泄漏

压力造成的泄漏主要有以下2种：（1）高压和压力波造成的机械密封泄漏，是因为弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa，使密封端面比压过大，液膜难以形成，导致密封端面磨损严重，发热量增加，使密封端面发生热变形。处理办法：在装配机械密封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力均匀尽量减少变形，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施，选用可变形的传动方式，如键、销等。（2）真空状态运行造成的机械密封泄漏泵在启动、停止过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，引起密封端面干摩擦，内装式机械密封便会产生漏水（气）现象，真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异，而且机械密封也有某一方向的适应性。处理办法：采用双端面机械密封，这样有助于改善润滑条件，提高密封性能。

3防止泄漏的解决措施

3.1静环尺寸精度的检测

在设备维护以及检修时，需要认真检查机械密封有无磨损以及滑痕现象，同时要保证静环表面的尺寸精度和平面度要求；针对密封端面的摩擦磨损可以采用静止型的机械密封以减少摩擦模型；另外，由于解决密封热变形的措施可以将密封环的O环或者石墨环的保持方式从滑动形式改变为插入式。

3.2严格按照要求安装机械密封

进行机械密封的安装时，需要严格按照规定控制弹簧的伸缩量，从而能够使得机械密封安装之后，动环可以在轴上灵活的进行移动，按照国家规范GB/T1184的7级精度考虑静环与动环和辅助密封圈的接触的端桌的平行度。要求静环与动环和辅助密封圈的接触部分的表桌的粗糙度不超过5um，内孔或者外圆尺寸公差为H8,。静环密封端桌的外圆要与静环的辅助密封圈保持垂直度，按照我国国家标准

GB/T11847级精度的要求设计动环密封端桌接触内孔与动环辅助密封圈的垂直度。机械密封部分的轴向的跳动公差不能超过0.06mm，机械密封轴向窜动量不能超过0.3mm，同时安装进行密封是表桌粗糙度不能超过3.2um。

3.3防止动静环端面产生干摩擦

机械密封动静环端面摩擦状态分为流体摩擦状态、混合摩擦状态、边界摩擦状态以及干摩擦状态。为防止动静环端面产生干摩擦，保

证液膜不被破坏，可以选用新型机械密封，比如流体动压型机械密封、流体静压型密封以及流体动静压型机械密封。另外，在使用过程中，及时对机械密封的参数，比如端面压力、密封腔温度、运转速度等及时监控和检测，以保持机械密封的正常运转和延长使用寿命至关重要。

3.4泵选择材质时，以高含硫原油为主

摩擦副通常选择碳化硅或者氮化硅，通常利用金属保护层防治腐蚀的发生，将机械密封金属的外表通过保护金属将其和原油的接触进行阻挡。碳化硅材料密度低，强度高，耐磨性好，同时其抵抗腐蚀性与隔热性，耐高温性比较强，但是性能较脆，容易发生断裂；合金钢是在钢中除了铁元素，碳元素之外加入其它的元素，合金钢的强度高，韧性高，耐腐蚀，耐高温，耐磨，但是相对于碳化硅材料而言，其工艺较为复杂，因此必须基于机械密封在不同介质中发生腐蚀的机理以及泵的实际的工作环境，综合全桌的进行材料的选择。

结语

以上分析了泵用机械密封比较常见的泄漏原因,提出了几点主要预防措施。机械密封本身是一种要求较高的精密部件,对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时,应分析使用机械密封的各种因素,使机械密封适用于泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件,这样才能保证密封长期可靠地运转。

参考文献:

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[2]张祥贺.水泵机械密封技术故障的原因分析及处理措施[J].现代农村科技,2015(16):71-72.

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