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水泵機械密封的技術分析和解決辦法
2010-01-19
阿木提·外力
（八鋼煉鐵分公司燒結分廠）
（八鋼煉鐵分公司燒結分廠）
摘 要：機械密封在水泵中應用廣泛，但泄漏問題普遍存在，直接影響設備的安全穩定運行。筆者在幾年的工作中，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，針對不同的泄漏癥狀采取必要的措施，進行了小改革，取得了一定的效果。
關鍵詞：水泵；泄漏；密封；振動
前 言
水泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：（1）軸套與軸間的密封；（2）動環與軸套間的密封；（3）動、靜環間密封；（4）對靜環與靜環座間的密封；（5）密封端蓋與泵體間的密封。一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發現和解決。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結論。
一、泄漏原因分析及判斷
1．安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環或靜環密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題；如泄漏介質沿軸向噴射，則動環密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區別，只要觀察細致，熟悉結構，一定能正確判斷。
2．試運轉時出現的泄漏。泵用機械密封經過靜試后，運轉時高速旋轉產生的離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（1）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現象，引起較大的軸向力，使動、靜環接觸面分離；（對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；（3）動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量；（4）靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座；（5）工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進人摩擦副，探傷動、靜環密封端面；（6）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。上述現象在試運轉中經常出現，有時可以通過適當調整靜環座等予以消除，但多數需要重新拆裝，更換密封。
3．正常運轉中突然泄漏。離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。（1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞；（2）對泵實際輸出量偏小，大量介質泵內循環，熱量積聚，引起介質氣化，導致密封失效；（3）回流量偏大，導致吸人4）對較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；（5）介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多；（6）環境溫度急劇變化；（7）工況頻繁變化或調整；（8）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉中突然泄漏，如不能及時發現，往往會釀成較大事故或損失，須予以重視并采取有效措施。
二、泵用機械密封檢修中的幾個誤區
1．彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然，彈簧壓縮量過大，可導致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過度的壓縮使彈簧失去調節動環端面的能力，導致密封失效。
2．動環密封圈越緊越好。其實動環密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過早泄漏；二是增大了動環軸向調整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動環密封圈變形，影響密封效果。
3．靜環密封圈越緊越好。靜環密封圈基本處于靜止狀態，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的。一是引起靜環密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環材質以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環。
4．葉輪鎖母越緊越好。機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏（軸間泄漏）是比較常見的。一般認為，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊，其實導致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊失效，偏移，軸間內有雜質，軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面破壞，軸上各部件間有間隙，軸頭螺紋過長等都會導致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉中鎖母會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態。
5．新的比舊的好。相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質量或材質選擇不當時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性和滲透性介質中，靜環如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態，使聚合物和雜質沉積為一體，起到了較好的密封作用。
6．拆修總比不拆好。一旦出現機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調整工況或適當調整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經驗提高檢修質量。
機械密封的技術分析及解決方法
燒結分廠豎爐熱交換用的泵（型號：IRG40-250-7.5管道泵2臺），用于暖氣管道補水。這些泵在使用初期，檢修率高，返修率也高，運行效果一直不太理想，主要是沒有掌握機械密封原理和檢修技術難點。往往是在沒有搞清機械密封泄漏原因的情況下，便整套更換，不僅成本高，到貨時間長，而且對故障原因始終不明。通過現場拆卸、分析原因、查找資料，終于找到了解決問題的辦法。
三、主要技術結構和解決方法
這些泵的機械密封是由兩塊垂直于軸的密封元件（靜環和動環）組成的，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度不大于0.0009mm，表面粗糙度，金屬材料Ra＝0.02μm，非金屬材料Ra＝0.04μm。動環和靜環作相對轉動，摩擦副材料為石墨、氧化鋁陶瓷、碳化硅、氮化硅、碳化鎢硬質合金等。工作時，靠彈簧和密封介質（工作溶液）的壓力在旋轉的動環和靜環的接觸表面上產生適當的壓緊力，使兩端面緊密貼合，并在端面間產生一層極薄的液體膜而達到密封的目的，液體膜具有外層流體動壓力與內層靜壓力（或稱分子親和力），起著潤滑和平衡壓力作用。
四、修時應注意以下操作技術要點。
（1）當靜環或動環密封圈難安裝到位時，可在此處涂抹潤滑油。
（2）彈簧彈力不足時，動環與靜環密封面間容易產生間隙，可移動固定螺釘，以增加彈簧彈力或更換彈簧。
五、結論
采用上述方法，燒結分廠豎爐泵房的管道泵一直運行正常。通過1年的使用，效果顯著，節約了大量資金。
作者簡介：阿木提·外力（1972年10月17日），男，維吾爾族，本科，助理機械專工，畢業于新疆農業大學機械專業。
關鍵詞：水泵；泄漏；密封；振動
前 言
水泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：（1）軸套與軸間的密封；（2）動環與軸套間的密封；（3）動、靜環間密封；（4）對靜環與靜環座間的密封；（5）密封端蓋與泵體間的密封。一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發現和解決。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結論。
一、泄漏原因分析及判斷
1．安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環或靜環密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題；如泄漏介質沿軸向噴射，則動環密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區別，只要觀察細致，熟悉結構，一定能正確判斷。
2．試運轉時出現的泄漏。泵用機械密封經過靜試后，運轉時高速旋轉產生的離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（1）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現象，引起較大的軸向力，使動、靜環接觸面分離；（對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；（3）動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量；（4）靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座；（5）工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進人摩擦副，探傷動、靜環密封端面；（6）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。上述現象在試運轉中經常出現，有時可以通過適當調整靜環座等予以消除，但多數需要重新拆裝，更換密封。
3．正常運轉中突然泄漏。離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。（1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞；（2）對泵實際輸出量偏小，大量介質泵內循環，熱量積聚，引起介質氣化，導致密封失效；（3）回流量偏大，導致吸人4）對較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；（5）介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多；（6）環境溫度急劇變化；（7）工況頻繁變化或調整；（8）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉中突然泄漏，如不能及時發現，往往會釀成較大事故或損失，須予以重視并采取有效措施。
二、泵用機械密封檢修中的幾個誤區
1．彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然，彈簧壓縮量過大，可導致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過度的壓縮使彈簧失去調節動環端面的能力，導致密封失效。
2．動環密封圈越緊越好。其實動環密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過早泄漏；二是增大了動環軸向調整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動環密封圈變形，影響密封效果。
3．靜環密封圈越緊越好。靜環密封圈基本處于靜止狀態，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的。一是引起靜環密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環材質以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環。
4．葉輪鎖母越緊越好。機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏（軸間泄漏）是比較常見的。一般認為，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊，其實導致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊失效，偏移，軸間內有雜質，軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面破壞，軸上各部件間有間隙，軸頭螺紋過長等都會導致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉中鎖母會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態。
5．新的比舊的好。相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質量或材質選擇不當時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性和滲透性介質中，靜環如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態，使聚合物和雜質沉積為一體，起到了較好的密封作用。
6．拆修總比不拆好。一旦出現機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調整工況或適當調整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經驗提高檢修質量。
機械密封的技術分析及解決方法
燒結分廠豎爐熱交換用的泵（型號：IRG40-250-7.5管道泵2臺），用于暖氣管道補水。這些泵在使用初期，檢修率高，返修率也高，運行效果一直不太理想，主要是沒有掌握機械密封原理和檢修技術難點。往往是在沒有搞清機械密封泄漏原因的情況下，便整套更換，不僅成本高，到貨時間長，而且對故障原因始終不明。通過現場拆卸、分析原因、查找資料，終于找到了解決問題的辦法。
三、主要技術結構和解決方法
這些泵的機械密封是由兩塊垂直于軸的密封元件（靜環和動環）組成的，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度不大于0.0009mm，表面粗糙度，金屬材料Ra＝0.02μm，非金屬材料Ra＝0.04μm。動環和靜環作相對轉動，摩擦副材料為石墨、氧化鋁陶瓷、碳化硅、氮化硅、碳化鎢硬質合金等。工作時，靠彈簧和密封介質（工作溶液）的壓力在旋轉的動環和靜環的接觸表面上產生適當的壓緊力，使兩端面緊密貼合，并在端面間產生一層極薄的液體膜而達到密封的目的，液體膜具有外層流體動壓力與內層靜壓力（或稱分子親和力），起著潤滑和平衡壓力作用。
四、修時應注意以下操作技術要點。
（1）當靜環或動環密封圈難安裝到位時，可在此處涂抹潤滑油。
（2）彈簧彈力不足時，動環與靜環密封面間容易產生間隙，可移動固定螺釘，以增加彈簧彈力或更換彈簧。
五、結論
采用上述方法，燒結分廠豎爐泵房的管道泵一直運行正常。通過1年的使用，效果顯著，節約了大量資金。
作者簡介：阿木提·外力（1972年10月17日），男，維吾爾族，本科，助理機械專工，畢業于新疆農業大學機械專業。
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