离心泵机械密封泄露分析及处理

刘江

摘  要：随着我国机械行业技术的迅速崛起，离心泵是化工行业常见且应用广泛的机械设备。离心泵的配件中机械密封是设备维修故障中最多且损耗比较大的机械配件，相对机泵其他配件而言具有有使用寿命短、泄露频繁等缺点，是离心泵日常维修的主要工作，也是机泵能够不泄露保证机泵正常工作的重要配件。为延长机械密封的使用寿命，保证机泵长周期的运行，本文主要介绍离心泵失效原因分析后，提出改进方法，保证离心泵良好密封性，减少维修频次，保证生产安全运行。

关键词：离心泵;机械密封;泄露;原因

1、机械密封的工作原理

机械密封又称为端面密封，相关定义：“有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。在旋转轴上安装机械密封，密封腔组成为：弹簧、动环密封圈、动环等，伴随泵轴旋转。其他机械密封零件为静环、静环密封圈等，安装在端盖内，端盖与密封腔体使用螺栓连接。轴转旋动时，在传动座和推环作用下，带动动环旋转，静环固定不动，通过介质压力与弹簧作用力使动和静环之间的密封端面紧密贴合，在接触面形成一层液体膜，阻止介质泄漏。摩擦副接触面磨损后，在弹簧力的推动下进行补偿。防止介质经动环和轴之间泄漏，安装动环密封环。静环密封环阻止介质沿静环和压盖之间泄漏。

2、机械密封运行泄露原因分析

离心泵的机械密封安装后运行时，不能出现大量的泄露，轻微的泄露与机械密封的结构有着密切联系。随着设备运行累计时间的延长，受设备的运行环境、安装技术以及介质等因素的影响造成机械密封泄露。以下对机械密封造成泄露的原因进行分析。

2.1.安装完机械密封后试运抽空或汽蚀

离心泵抽空时主要是机泵运行前没有开机泵管线入口阀门，将离心泵泵腔灌满介质就开机运行，造成空气进入泵壳内致使空气进入液体介质之，降低了泵出口位置压力，引起干摩擦造成机械密封泄露。此外，长时间运行状况，机械密封表面容易硬化、老化也会造成失效的原因之一。介质流入低压位置后，气泡破裂导致附近液体获得常大的速度溢出，周围空间因被占据而形成较大压强，以致于形成汽蚀现象。

2.2.密封面磨损造成机械密封泄露

机械密封有端盖和轴间密泄漏点外，还有因静、动环间的摩擦面造成。机械密封面磨损造成的泄露常出现在机泵运行的过程中，输送介质过程中，介质含有较多不同杂质颗粒，与介质一起流进密封系统中，会破坏密封系统，是机械密封在机泵运行过程中主要失效原因，密封面因介质中杂质颗粒磨损逐渐磨损，随时间的累积，磨损的痕迹逐渐严重扩大，造成大面积的磨损痕迹或者出现裂痕，此时介质和杂质颗粒会进一步大量流进密封系统中，进一步加剧磨损直至造成介质的泄露，严重时可造成介质大量泄露。

2.3 腐蚀造成泄露

离心泵输送不同形式的介质都会不同程度的腐蚀存在，介质流入后直接腐蚀密封系统，使机械密封因腐蚀而失效。不锈钢的底座和碳化钨环焊接处出现锈蚀，随时间延长会腐蚀底座，弹簧、金属管等因被介质腐蚀而出现弹簧失去弹性和金属管破裂以及密封的密封环催化失去密封效果造成机械密封泄露。

2.4 输送介质物性变化造成机械密封损坏

机泵输送的不同介质可能还会在不同操作条件下发生物理性质改变，造成密封面或者密封冲洗系统失效甚至及破坏。介质在环境温度和压力改变时易发生物性的变化，譬如重蜡油在高低温变化时粘度和密度变化偏大，低温粘度高，高粘度会使密封冲洗系泵送环统循环能力下降以及密封冲洗系统结焦导致密封泄露。

2.5 密封圈失效

生产运行过程中机械密封系统使用的密封圈大多数是乙丙烯和橡胶材质，实际部分密封圈生产厂家，为实现利润最大化并不一定全使用橡胶材质。有些有杂质的橡胶被黏稠介质长时间浸泡，会造成密封圈弹性性能降低从而过早的老化或者硬化，再加介质长时间流过的不断冲刷磨损，造成密封圈失效导致机械密封泄漏。

3、避免机泵机械密封泄露策略

3.1.避免机泵抽空或气蚀

避免机泵机械密封汽蚀与机泵抽空的可能性，运行时可采取如下方法：（1）注意测量与控制输送介质的温度变化，避免介质温变化度超过50℃;（2）做好机泵运行前的检查，机泵入口介质罐体的液位，保证液位处于机泵正常运行的最低液位以上;机泵的入口阀的开度足以保证机泵的正常运行流量;入口压压力表在0.2M pa以上。（3）机泵出口管线排地阀打开，排净机泵内可能存在的气体，消除机泵因气蚀造成机泵机械密封泄露。

3.2.防止摩擦面损伤造成泄露

使用性能良好的摩擦副，是避免摩擦造成机械密封发生泄露的好的解决方法，正常情况下择摩擦副材质一般按照：碳化硅- 碳石墨、硬质合金- 碳石墨、陶瓷- 碳石墨，尤其高速钢- 碳化硅材料耐摩擦性比较高，可以较高的提高封性。

3.3.减少因腐蚀造成机械密封泄露

离心泵的机械密封因腐蚀造成泄露的問题，是日常生产中经常遇见到的，应采取有效措施减少腐蚀速度，降低泄露频次。为降低输送的介质对机械密封的 腐蚀，可以定期使用高纯度且干净的透平油对机械密封组件进行冲洗。

3.4.定期更换密封圈

机械密封在机泵长周期的运行过程中，会受介质以及其他多重因素的影响，机械密封的密封圈会因失去弹性后造成机械密封的泄漏，为减少这种泄漏的发生频率，要考虑密封圈的失效时间，提前对密封圈进行更换，尤其时间运行长，介质含有杂质颗粒较多的介质。

4 现场实际运行维修案例分析

4.1 实际故障

在P301逆喷泵启动瞬间，联轴器端机械密封处有汽雾冒出，并伴有水滴泄漏，停车后手动盘车发现有水伴随机泵运转时漏出。

4.2 泄露原因分析

根据现场解体后的情况分析，动静环内壁都堆积比较多的结垢物。水质当中含有较多的颗粒物以及悬浮物，运行时间较长以后，会少量的进入到机械密封的密封腔里面，随着运行时间的延长泄漏量会增加，进一步增加了东环以及静环表面的颗粒摩擦，同时静环以及东环的密封圈因腐蚀出现硬化失去弹性，降低密封性能，两方面的作用造成机械密封泄露。

4.3 解决方法

4.3.1 选型

双脱综合塔内的水质含有颗粒物、悬浮物，有时甚至含有催化剂的存在，介质在流转的过程中就具有了很强的冲刷力，增加力机械密封的泄露潜在的风险。当发生粘着磨损或磨粒磨损时，选用高速钢- 碳化硅材料越硬越耐磨，降低了磨损率和因为磨损而导致密封泄露频次，辅助密封圈选用的是氟橡胶，具有耐高温、耐腐蚀的优点。

4.3.2 冲洗方案

必须增加合理的机封冲洗管线，减少因介质中结晶的析出，颗粒、杂质的沉淀，造成机械密封动、静环失去浮动性，弹簧失去弹性。主要是降低颗粒、杂质等进入摩擦副加剧摩擦的磨损风险。

4.3.3 保养运行

定期清洗冲洗管路，保证足够的水压，避免冲洗水量不够;机泵启动前打开排地阀充分排气。

5、结束语

机械密封的泄漏是机泵故障中常見的问题，原因也是多个方因素综合作用的结果，不仅仅是机械密封本身原因，还有实际的设备运行工艺条件、介质中杂质的变化、介质运行的温度变化、机械密封的安装人员的技术水平等也机械密封泄露的原因。所以，离心泵在运行过程中要有专门人员负责离心泵的检查与养护维护工作，发现故障时及时采取措施解决，做好机械密封冲洗工作，确保离心泵处于最佳的运行状态。离心泵维修和日常操作人员应善于总结和分析机械密封泄露的原因，遇到相同的原因时能提早的处理解决，保证机泵正常生产运行。

参考文献：

[1]何钰.试析离心泵机械密封失效的原因与应对策略[J]. 中国石油和化工标准与质量，2013，05：65.

[2]肖军.谈离心泵的机械密封及其控制.液压气动与密封，2010（5）：38 -42.