离心泵机械密封失效原因分析及改进措施

张永海 殷启超

（中国石油兰州石化公司研究院，甘肃 兰州730060）

在化工生产中，常常需要将流体从低处输送到高处、从低压输送至高压，或沿管道送至较远的地方。为达到此目的，必须对流体加以外功，以克服流体输送过程中的阻力。为流体提供能量的机械成为流体输送机械，根据工作原理的不同通常分为四类，即离心式、往复式、旋转式及流体动力作用式。而离心泵即为流体输送机械中最为常见的一种动力机械。离心泵具有结构简单、流量大而均匀、操作方便的优点。而机械密封则是这种流体输送机械的轴封装置，具有泄漏量小和寿命长等优点。

1 机械密封故障现象及分析

泵用机械密封种类繁多、型号各异，但泄漏点主要有五处：轴套与轴间的密封；动环与轴套间的密封；动、静环之间的密封；静环与静环座间的密封；密封端盖与泵体间的密封。

一般来说，轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决，但需细致观察，特别是当工作介质为液化气体或高压、有毒有害气体时，相对困难些。其余的泄漏直观上很难辨别和判断，须在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、研判，才能得出正确结论。

1.1 安装静试时泄漏

机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。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静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。

1.2 试运转时出现的泄漏

泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。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。

引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；

（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；

（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；

1.3 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。主要有：

（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；

（2）对泵实际输出量偏小，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（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，损坏密封。

2 机械密封失效原因分析与维修

2.1 周期性渗漏

（1）泵转子轴向窜动量大,辅助密封与轴的过盈量大,动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转,动、静环磨损后,得不到补偿位移。

对策：在装配机械密封时,轴的轴向窜动量应小于0.1mm,辅助密封与轴的过盈量应适中,在保证径向密封的同时,动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由地弹回来)。

（2）密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

对策：油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。

（3）转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡,汽蚀或轴承损坏(磨损),这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。

对策：可根据维修标准来纠正上述问题。

2.2 由于压力产生的渗漏

高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时,会使密封端面比压过大,液膜难以形成,密封端面磨损严重,发热量增多,造成密封面热变形。

对策：在装配机封时,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。为使端面受力合理,尽量减小变形,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,选用可用的传动方式,如键、销等。

2.3 由于介质引起的渗漏

大多数潜污泵机械密封拆解后,静环和动环的辅助密封件无弹性,有的已经腐烂,造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用,造成了机械渗漏过大,动、静环橡胶密封圈材料为丁腈—40,不耐高温,不耐酸碱,当污水为酸性碱性时易腐蚀。

对策：对腐蚀性介质,橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。

3 结论

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。

［1］顾永泉.机械密封实用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.

［2］林峥.实用密封手册[M].上海:上海科学技术出版社,2008.

［3］魏龙.密封技术[M].2版.北京:化学工业出版社,2010.