浅谈泵用机械密封

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随着工业企业流程化、自动化水平的不断提高，设备稳定性、可靠性显得尤为重要。目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛，而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求，机械密封的应用前景将更加广泛。转动设备故障中，因机械密封泄漏而导致停机的约占设备总量的50%左右。机械密封失效机理主要是密封面的失效。在机泵运行过程中，由于摩擦和搅拌产生的热量会使密封面温度升高，加之介质温度、压力、组分等的影响，就会出现密封面介质气化，密封面变形，密封热磨损，甚至会出现破裂。有的介质在温度变化时会加剧固化、聚合、结晶、结焦和腐蚀。种种非正常的工况会加剧或者短期内直接导致密封失效。密封陛能已成为评定机械产品质量的-个重要指标。随着密封技术水平的不断提高，机械密封以其性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低、无需经常检修，广泛应用于冶金、石油、化工企业工业泵中。

1 机械密封原理及泄漏原因分析1.1 机械密封原理机械密封是靠-对或几对垂直轴做相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下，依赖辅助密封的配合与另-端保持贴合 ，并相对滑动 ，从而防止流体泄漏。因此机械密封有 3个静密封点与-个动密封点。 静密封点是静环与压盖的密封，压盖与壳体的密封，旋转环与轴的密封。

动密封点是动环与静环的端面彼此结合做相对滑动的动密封。 因此，对密封端面的加工要求很高(平面度为 0.0009mm，表面粗糙度：硬环 Ra≤0.1 m，软环Ra≤0.2 m o为了使密封端面间保持必要的润滑油膜，必须严格控制端面上的单位面积压紧收稿 日期 ：2013.O1.09力。端面上单位压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速断面的磨损。端面上单位压力过小，泄漏量增加。所以，要获得 良好的密封性能以及有较长的寿命，在安装机械密封时，-定要保持端面单位压力值在最适当的范围内。

1.2 密封泄漏原因分析密封面失效的原因主要有以下几个方面：1.2.1 操作问题操作问题约占失效原因的40%：(1)抽空、气浊或较长时间憋压，导致密封破坏；(2)泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；(3)回流量偏大，导致吸人管侧容器(罐、池 )底部沉渣泛起，损坏密封；(4)较长时间停运，重新启动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；(5)介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；(6)环境温度急剧变化；(7)工况频繁变化或调整；(8)突然停电或故障停机等。

1.2.2 机械方面问题机械方面问题约占失效原因的 24%：(1)机械加工精度不够。机械加工精度不够，原因有很多，有的是机械密封本身的加工精度不够，这方面的原因容易引起人们的注意，也容易找到。但有时是泵其它部件的加工精度不够，这方面的原因，不容易引起人们的注意，例如泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加工精度不够等原因。这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的。

(2)振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因，泵的其它零部件是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精52 化 工 技 术 与 开 发 第 42卷度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。

(3)泵轴的轴向窜量大。机械密封的密封面要有-定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有-定的压缩量，给密封端面-个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。

为了保证这个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，-般要保证在 0.5mm以内。轴向力偏大，机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的，若存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因，造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受-个轴向力，运转时密封压盖温度将偏高，对于聚丙烯类的介质，在高温下会被熔融，因此泵启动后很快就失去密封效果，泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象1.2-3流体回路高流体回路高等错误(负压不足、冲洗液不足、泵特性不适当)约占失效原因的19%。

1.2.4 密封元件选择不当密封元件选择不当(材料或基本结构错误)约占失效原因的9%。

2 提高机械密封密封效果以及延长使寿命通过机械密封泄漏原因的分析我们不难看出，机械密封泄漏的主要原因在于操作方面。但是操作问题与泵的选型方面不是本文谈论的范畴，从机械密封本身来研究，主要就是机械与密封元件的选择这两个主要方面决定着机械密封的效果与寿命。

2.1机械密封与密封元件的选择2.1.1机械密封分类目前国内主要的机械密封有两大类，-类是分离式机械密封，另-类是集装式机械密封，两类机械密封的区别见表 l。

表 1 机械密封分类分离式机械密封 集装式机械密封弹簧 (或波纹管)与介质接触 弹簧(或波纹管)不与介质接触非平衡设计或台阶平衡设计 最佳平衡设汁0型圈易产生磨损 0型圈无磨损密封稳定性较差 确保设备密封稳定性安装有-定难度 安装简便由表 1不难看出集装式机械密封比分离式机械密封具有更好的性能，所以我公司所有机械密封都是选用集装式机械密封。

2.1.2 密封元件种类根据不同的密封选择不同的密封元件，目前比较不错的密封元件有机械密封A型(弹簧)密封和机械密封 C型(波纹管)密封两种。其中，机械密封A型(弹簧)密封的主要指标见表 2，机械密封 C型(波纹管)密封的主要指标见表3。

表 2 机械密封 A型 (弹簧)密封的主要指标部件名称 标准材料 外协材料供应商动环静环动环密封圈静环密封圈弹簧基体进口浸锑石墨 东洋碳素、美国摩根或德国SiC(国产 )FFKM/FKM 美国杜邦FFKM/FKM 美国杜邦哈氏合金 C-27636/304表 3 机械密封 C型 波纹管 )密封的主要指标部件名称 标准材料 外协材料供应商补偿环 浸锑石墨 东洋碳素、美I 摩根或德国非补偿环 SiC/硬质合金动环密封圈柔性石墨，全氟醚橡胶静环密封圈柔生石墨，全氟醚橡胶波纹管 Ineonel718基体 4J42/3162.2 机械密封的安装及试漏2.2.1 机械密封安装总体要求(1)密封旋转部件与密封端盖 、密封腔静止表面的最卸向间隙(半径差)≥3mm。

(2)密封腔、端盖的配合面与泵轴同心度偏差不大于 0.125ram，密封腔端面跳动量(TIR)不大于0.5 m/ram。

(4)对于悬臂泵及双支撑泵，轴承箱上振动速度为 V < 4.5mm/SRMS。

2.2.2 机械密封安装泄漏及泄漏判断(1)安装静压试验时泄漏。机械密封安装调试好后，-般要进行静压试验，观察泄漏量。如泄漏量较大时，则表明动、静环密封圈存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则可判定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏第 3期 刘 旭等：浅谈泵用机械密封 53出，但-般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，-定能正确判断。

(2)试运转时出现泄漏。泵用机械密封经过静试后 ，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质泄漏。因此 ，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。

(3)正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。

离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取优先措施。

2.3 机械密封维护、检修中应注意的问题(1)润滑。对机械密封端面应进行适当润滑，这样可减少磨损和延长寿命，部分摩擦热也可由润滑剂带走。-般润滑剂可由介质本身承担，因此密封端面(动环、静环)间弹簧压力不应过大。

(2)冲洗冷却。泵用机械密封工作使端面上产生的热量应及时传递出去，否则端面间的液膜就会气化而形成干摩擦，必须考虑冲洗冷却措施。-般冲洗冷却液采用内部密封介质，也可采用外部供水冷却冲洗。在机械密封使用中应绝对保证冲洗冷却液的供应及冲洗冷却液的畅通，必要时应定期清理。

(3)旧密封更新。相对而言使用新机械密封的效果好于旧的，但新机械密封的质量或材质选择不当时，配合尺寸误差较大会影响密封效果；在聚合性渗透性介质中，静环如无过度磨损，还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使聚合物和杂质沉积为-体，起到了较好的密封作用。

(4)密封拆修。-旦出现机械密封泄漏不要急于拆修，其实，有时密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验提高检修质量。

3 结论提高机械密封的密封效果以及延长机械密封的使用寿命就要从操作上严格按照操作规程操作；选择合适的密封形式以及合适的密封元件；提高机封端面的加工精度；提高安装精度及质量；加强巡回检查的频次与深度。保证机械密封密封效果与使用寿命才能稳定生产，保证设备安全、稳定、长周期运行。