摘要：离心泵是目前国内外化工企业最常用的设备之一，离心泵最主要采用的密封方式为机械密封，本文介绍了机械密封的作用及工作原理，对机械密封的泄漏原因分析和改造措施进行了重点讨论。
关键词：离心泵；机械密封；失效；措施
一、离心泵工作原理及机械密封装置的作用
离心泵通过电机、联轴器，使其叶轮高速旋转，在叶片之间的液体受到叶片的推动，在离心力的作用下，不断地从中心被甩向四周，当泵内液体从叶轮中心被抛向边缘时，中心处形成了低压区，由于进泵前的液体压强大于泵吸入口处的压强，在压强差的作用下，液体便经吸入管连续地吸入泵内，以补充被排出液体的位置，只要叶轮不停地旋转，液体便不断地吸入和排出。
泵轴穿过泵壳时，动静之间有间隙存在时，泵内的液体就会从间隙漏至泵外，我厂离心泵的主要工作介质为含有高浓度苛碱的矿浆，如果泄漏则会污染环境，若吸入端是真空，则外界空气会漏入泵内，严重影响泵的工作，为了减少泄漏，一般在动静间隙处装有轴端密封装置。轴封装置是离心泵的重要部件，它直接关系到离心泵能否正常工作。现在轴封装置一般采用机械密封。
二、机械密封工作原理及基本结构
机械密封是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。1—静环；2—动环；3—弹性元件；4—弹簧座；5—紧定螺钉；6—动环密封圈；7—防转销；8—静环密封圈；9—压盖
机械密封主要由静环、动环、弹性元件及辅助密封机构组成。静环和动环组成一对密封端面（摩擦副），动环靠密封室中液体的压力使其压紧在静环端面上，并在动环与静环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液膜而达到密封的目的。弹性元件产生压力，可使泵在非运转情况下也保持密封端面贴合。保证密封介质不泄漏，并防止异物进入密封面。辅助密封起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙及压盖与壳体间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机封在实际运行中是与泵其它零件一起组合运行的。通过机械密封原理看出，机封的正常运行是有条件的。只有消除如：泵抽空或者气蚀，摩擦副端面不能形成正常的液膜或者液膜的稳定性不好；机械密封处的轴振动过大，密封端面受力不均等原因。才能达到良好的密封效果。
三、机械密封失效原因分析
机封投入正常运转时，机封的泄漏量应该在允许范围内。在其本身结构、质量、安装和使用等方面无问题的条件下，其使用寿命应该在24000小时左右。在实际工作中，机封的使用寿命在没达到该值的情况下就已失效，这是由于工艺条件、设备运行状况、操作条件和安装质量存在一定问题造成的。
3.1泵抽空或汽蚀。抽空现象是由于泵在启动前没有灌泵或者灌泵不充分、不满液或介质大量汽化，在性能上表现为出口压力趋近于零，摩擦副因干或半干摩擦而产生磨损失效。拆卸时发现动静环表面有环状沟纹、密封圈老化等现象。由于介质温度过高，介质在叶轮入口的低压区气化或气泡逸出，当气泡随液体流至高压区时又产生凝聚或气泡破裂，瞬间内周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占的空间，造成液体互相撞击，在冲击点处形成极大的压强。这种现象称为汽蚀。其特点是离心泵运转中产生激烈的水力冲击，表现泵出口压力有较大幅度的波动。汽蚀发生后，水力冲击带动密封做迅速的轴向振动，使动静环及辅助密封等零件严重磨损。拆卸检查时发现，弹簧卡住、静环离位、辅助密封圈损坏、密封端面严重磨损及石墨环断裂的现象。
3.2泵振动过大。由于制造和安装精度等原因，所有离心泵都存在着振动。振动原因主要为转子不平衡、泵与电机不同心等振动可分解为垂直、水平和轴向，其中以轴向振动对机封的危害最大。当振动加剧时，动静环之间分离。瞬间的分离在液膜压力作用下致使密封面开启，出现大量泄露，如果在这瞬间摩擦副附近介质中含有固体颗粒，进入密封端面间，会导致密封端面损坏。
3.3泵轴弯曲。机封是一种旋转轴向的接触式动密封。它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴线的密封端面紧密贴合、相对旋转，从而达到密封效果，因此要求两个密封面之间要受力均匀。如泵轴弯曲，运转时在机械密封安装处产生较大的挠度，使密封面之间的受力不均匀，导致密封发生泄漏。
3.4辅助系统方面。机封的辅助冲洗系统可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑等作用。如果泵运行后，冲洗系统没有进行投用或者密封冲洗液水量不足，密封端面处于干摩擦状态，导致机封严重损坏。
3.5操作方面原因。
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四、机械密封的检修要点
4.1静环密封圈松紧适度。静环密封圈基本处于静止状态，较紧对密封性有利，但过紧会因过度变形，影响密封效果；而静环材料以石墨居多，比较脆弱，过度受力极易碎裂；并且较难安装和拆卸。
4.2弹簧压缩量适度。弹簧压缩量过大，不仅会导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损，还会使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效；而弹簧过松会使动、静环接触贴合不紧，起不到密封作用而发生泄漏。
4.3仔细观察分析泄漏原因。遇到机械密封泄漏时不要急于拆修，要仔细观察分析。若判断泄漏不是由于损坏所致，只需调整工况或适当调整即可；若无法消除泄漏再进行拆修，这样既节约检修费用又缩短检修时间。
4.4动环密封圈松紧适度。动环密封圈过紧，加剧了密封圈与轴套间的磨损，会过早产生泄漏；增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变换频繁时无法适时调整；弹簧过度疲劳易损坏；动环密封圈变形，影响密封效果。动环密封圈过松则起不到密封作用。
4.5保证冷却冲洗和润滑效果。机械密封在工作时动环和静环端面之间不断产生摩擦热，若冷却冲洗和润滑不到位就会影响使用寿命。应根据不同的工况，合理选择冷却、冲洗和润滑方式，保证冷却水的通畅，通常经由泵出口将温度在0～80℃并且干净的冷却水直接引入密封腔内进行冷却、冲洗。
五、采取的措施
5.1消除泵抽空和汽蚀的措施
①降低介质温度保证介质不大量汽化。②对于凝结水泵，提高泵入口静压，保持不低于凝结水罐液位的1/3。
5.2消除泵振动过大的措施
①转子部分。转子径向跳动量不超过0.03～0.05mm。②与电机的同心度。电机单独运转时振幅不超过0.03mm；工作温度下泵与电机的同心度。轴向≦0.08mm，径向≦0.10mm。③泵运转时振动值最大不超过0.06mm。④操作维修调节时，严格执行相关规程，消除振动源。
5.3消除泵轴弯曲的措施
①转子做动平衡，无法校正的更换新轴。②及时更换磨损轴套，避免加剧轴弯曲。
5.4消除辅助系统方面的措施
①对于没有冲洗系统的泵，经过长期停用，在再次启动前，应拆卸检查机封有无卡阻现象，清洗后在使用。②有自冲洗的机械密封，应定期检查冲洗管路，如有堵塞情况，及时清理。
5.5消除其他方面的措施
①严格执行设备操作规程，按照规程进行操作。②有外冲洗的机械密封，在启泵前一定要打开冷却水，保证流量和压力。
结语
以上总结了机械密封比较常见的泄漏原因以及维修对策。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。在实际使用过程中，应综合考虑机械密封失效的各种因素，使装配的机械密封适用于离心泵的技术要求和工艺要求，保证机械密封长期可靠地运转。
参考文献
[1]张永海,殷启超.离心泵机械密封失效原因分析及改进措施[J].科技视界,2014(31):86-86.
[2]林峥.实用密封手册[M].上海：上海科学技术出版社，2014.
[3]刘忠辉.离心泵密封失效分析及改造措施[J].炼油与化工,2013(1):59-59.
[4]魏龙.密封技术[M].2版.北京：化学工业出版社，2013.
作者简介
高峰，性别：男，出生年月：1982.05，学历：专科，毕业院校：东北电力学院，籍贯：内蒙古通辽市，职称：助工，现就职于：通辽发电总厂有限责任公司锅炉分场。
论文作者:高峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
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