水泵机械密封失效原因及其处理对策

鲁亚钦吉林省长春市热力（集团）有限责任公司设计院

水泵机械密封失效原因及其处理对策

鲁亚钦
吉林省长春市热力（集团）有限责任公司设计院

本文主要介绍水泵机机械密封的结构和工作原理，分析水泵机密封失效的原因，并提出相应的预防措施。

机械密封；水泵；失效

水泵的密封形式与水泵的运行效率以及使用年限有重要关系，水泵密封的形式主要有两种，一种是机械密封，一种是填料密封，其中机械密封因为比填料密封具有众多优点而得到广泛应用。但是因为机械密封结构比较复杂，对安装技术和加工精度有较高的技术要求，因此制造、安装、使用不当都可能会产生密封失效。因此研究机械密封失效的原因，寻求预防方法和处理对策，具有重要的意义。

1 机械密封的原理

机械密封又被称为机封，是指在磁力和流体压力，或者在补偿及构弹力的作用下，保持垂直于选准轴线断面保持贴合的状态，进而实现密封的一种装置，通常使用的机械密封结构包括两种，一种是单端面，另一种是双端面，其中单端面机械密封结构因为其结构相对简单、维护起来比较方便，因而比双端面机应用广泛。其结构主要包括：静止环、旋转环、紧定螺钉、弹簧座、弹性元件、旋转环辅助密封圈、压盖、静止环辅助密封圈、防转销。

旋转环随轴一起旋转做轴向运动，旋转环依靠密封腔内的压力以及液体的压力使其紧紧贴合在静环端面，通过形成微小的轴向间隙达到密封的效果。旋转环的密封端面和静环的密封端面。压盖密封圈和静环、轴密封圈和旋转环形成二次密封，封闭了密封腔内液体可能泄露的各种途径。

2 机械密封失效的原因和解决方法

机械密封失效直接表现就是泄露，泄露一般发生在下面这些部位：①密封轴间和轴套的密封；②轴套和旋转环间的；③静环座和静环间的密封；④旋转环和静环之间的密封；⑤泵体和密封端盖间的密封。

2.1 设计方面

2.1.1 原因分析

（1）设计方面常出现端面宽度设计的不合理，端面宽度如果过大，就会导致摩擦增大，密封元件磨损严重，如果端面宽度设计偏小，就会直接导致机械密封失效。

（2）设计过程中，端面不够平滑，导致端面无法紧密接触，存在间隙，无法实现密封。

（3）设计过程中还有一种情况就是弹簧压力设计不合理，弹簧压力过大就会导致摩擦产生多余的热量，导致端面磨损速度加快；反之，旋转环和静环端面压力过小；压力不均匀会导致端面磨损。

2.1.2 处理对策

（1）如果端面宽度过大，就适当减少弹簧压力，缩小密封面宽度，使比压降低。反之则增加比压。

（2）保证端面形状精度，确保接触率良好。

（3）合理选择弹簧，弹簧压力不均都是弹簧产品不合格的原因导致的，因此对于这种问题导致的泄露，更换弹簧即可。

2.2 安装方面

2.2.1 原因分析

（1）安装时发生损坏、碰伤，导致旋转环和静环接触面不平。

（2）旋转环和静环密封圈没有压紧、发生损坏、或者尺寸有误。

（3）旋转环和静环表面有异物存在。

（4）旋转环和静止环V形密封圈在安装时装反。

（5）轴套处压紧力不足，或者密封圈没有安装。

（6）轴套上密封圈被腐蚀。

2.2.2 对策处理

（1）可以选择更换旋转环和静环或者直接修复接触面。

（2）更换旋转环和静环，调整压紧力。

（3）清除旋转环和静环表面的异物，注意旋转环和静环接触面的干净，避免磨损。

（4）重新安装旋转环和静止环V型密封圈，在安装时注意V型密封圈的方向，避免再次安装错误。

（5）检查是否安装密封圈，轴套处压紧力是否合适，然后适当的作出调整。

（6）更换轴套，并寻找发生腐蚀的原因，采取相应的措施，避免轴套密封圈再次发生腐蚀。

2.3 工况方面

2.3.1 原因分析

（1）水泵在工作的过程中，因为结合或者安装不当、轴承或者轴不正常、喘振、以及气穴作用，致使机械密封发生噪声、震动。导致机械密封失效。同时还使传动部件磨损，甚至破裂，严重影响水泵的正常使用。

（2）在水泵密封面处如果突然发生冷却水中断，或者发生干摩擦，杂质进入密封面等情况，都会引起密封面温度突然增加，进而产生裂纹，机械密封失效；对于使用碳-石墨环的机械密封装置，如果温度过大，就会在密封面处产生树脂，进而树脂发生炭化，机械密封就会失效；辅助密封件例如乙丙橡胶、全橡胶、氟橡胶等，如果温度高于所承受的最高温度就会迅速发生龟裂、老化、甚至是变硬、变碎，从而导致机械密封失效。

（3）压力比或者高压都会导致机械密封失效，弹簧比压力大于设计的总比压力，以及密封腔内的压力大于3Pa时，密封端面处就会因为压力过大，无法形成液膜。致使端面磨损加重，产生过多热量，最终导致密封面发生变形，机械密封失效；水泵在启动或者停止的过程中，可能会发生抽送介质中含有气体或者泵进口堵塞，导致密封腔内出现负压现象，密封端面处就会出现摩擦的情况，从而导致机械密封失效。

2.3.2 处理对策

（1）在设计水泵的过程中，就充分考虑到振动问题，避免水泵在工作的过程中发生振动；在设计水泵的时候，严格按照操作标准进行设计，从根本上消除振动源；安装水泵辅助设备例如管路、底座、电机等。保证安装时的质量，从根本上消除振动源。

（2）采取合理的冷却措施，或者改变密封的形式，选择合适的材质；提高冷却系统技术，从而降低密封处温度；改善冷却系统；更换材质。

（3）安装弹簧时保证弹簧的压缩量适宜，不要偏小，也不要偏大；保证端面的受力均匀，避免端面变形的现象发生。选择耐压强度高的材料，比如硬质合金、陶瓷等等材料；使用双端面结构密封，改善润滑条件，提高机械密封的性能。

3 结束语

机械密封具有众多优点，弥补了传统填料密封形式的不足之处，但是由于其结构精密，对设计、安装和使用都需要较高的技术要求，如果处理不当也会导致机械密封失效，因此需要分析机械密封失效的原因，并针对问题，采取相应的处理对策，充分发挥机械密封的性能，提高水泵的运行效率。

[1]吕杨.注水站注水泵影响因素分析及解决途径研究[J].中国石油和化工标准与质量,2013,23:122.

[2]赵昕.机械密封失效的原因及其改进策略[J].机械研究与应用,2011,01:104-106.

鲁亚钦（1963-）男，吉林省长春人，高级工程师，大学本科，研究方向：供热运行与管理。