影响泵用机械密封外部条件的研究

摘要：通过对石油化工生产中泵用机械密封装置的工作原理和在实际应用中出现故障的统计分析,发现影响泵用机械密封实际密封效果的因素不但与机械密封的设计和制造有关，更重要的是在使用和维护环节，企业维护人员的技术水平和企业的管理水平作为影响泵用机械密封的外部条件对机械密封的正常工作具有重要影响。关键词：离心泵机械密封故障分析1概述随着机械密封技术的不断发展，工业泵采用的密封装置正由传统的填料密封向性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低、无需经常检修的机械密封转变。尤其是在石油化工领域内，因处理的介质具有易燃、易爆、易挥发、剧毒等特性，一旦出现泄漏，将严重影响生产正常进行，所以，石油化工生产用泵的密封多数采用机械密封装置。经对国内、外离心泵故障的统计分析发现，机械密封故障仍占其中的50%～70%，而机械密封故障中绝大多数属于事故性故障，事故性故障是指一个或几个密封零件没达到预期的使用寿命便丧失了使用功能，造成整个装置泄漏量超过了允许值。实践证明，故障分析是技术改进和减少故障的一种行之有效的科学手段。在评定泵用机械密封优劣时，采用的主要指标为泄漏量、使用寿命和可靠性，这些指标贯穿在机械密封的设计、制造、选型、安装及使用管理等环节。由于流体机械的可靠性主要取决于密封装置，因此，提高密封装置的可靠性可大大减少离心泵的故障率。经统计分析，除了密封设计、制造的原因外，超过50%的失效都是用户使用不当或维护不及时造成的。人们在进行故障分析时，通常习惯于把故障原因放在机械密封装置本身，很少有人在机械密封安装、使用等外部条件方面去查找原因。本文作者将通过分析影响石化行业泵用机械密封效果的几种外部因素，提出提高密封装置运行可靠性和运行周期的建议。2机械密封装置的工作原理机械密封也称端面密封，整个装置至少有一对垂直于旋转轴线的端面，随轴旋转的动环端面在流体压力及补偿机构的外弹力(或磁力)作用下，并配以辅助密封与另一固定在端盖上的静环端面保持贴合并作旋转式相对滑动而达到阻止流体泄漏的轴封装置。两个紧密贴合的密封端面之间存在一微小间隙，当具有一定压力介质通过此间隙时，会形成一层极薄的液膜，该液膜的阻力阻止介质泄露，且使端面得到润滑。典型机械密封结构见图1。机械密封装置主要由以下四大部分组成：①由静环和动环组成的一对或几对密封端面，有时称密封端面为摩擦副；②以弹性元件（或磁性元件）为主的补偿缓冲机构；③辅助密封圈；④保证动环和轴一起旋转的传动机构。生产实际中，泵用机械密封装置流体可能泄漏的途径有以下几处：①端面摩擦副的密封面处泄漏。这是决定机械密封装置摩擦性能和密封性能的关键部位，也是决定机械密封装置工作寿命的关键所在，因此，对接触端面的要求应给与高度重视。由于动环与静环端面作旋转式相对滑动的动密封，对密封端面的加工要求很高，其平面度为0.0009mm，硬环表面粗糙度Ra≤0.1μm，软环表面粗糙度Ra≤0.2μm。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力。端面上单位压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；端面上单位压力过小，泄漏量会增加。所以，要获得良好的密封性能和较长的寿命，在安装机械密封时，一定要保持端面单位压力值在最适当的范围内。②静环与压盖的辅助密封件处泄漏和动环与轴（或轴套）的辅助密封件处泄漏。这两处是辅助密封面，静环与压盖间的密封属静密封，端面磨损时，动环仅能沿轴向作微量的移动，此处仍可看作是一个相对静密封。工程实际中，动环的追随性是此处辅助密封的关键，因此，动环与轴（或轴套）密封面，特别应防止锈蚀、水垢或化学反应物料堆积而造成的动环卡死现象。③压盖与密封箱体之间静密封和轴套与轴的静密封。这两处均为静密封，可根据密封介质选用相容的材料。另外，动环采用镶嵌结构也可能在配合处泄漏。通过机械密封装置工作原理可以看出，机械密封装置正常运行应满足以下基本条件：首先，动静环端面应保持良好的润滑和散热，防止端面热变形、热裂、泡疤、炭化等现象发生；其次，泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；另外，泵轴不能有太大的挠度，泵的振动应在规定范围之内，否则密封端面比压会不均匀。只有满足以上的外部基本条件，再加上良好的机械密封装置自身性能，才能达到理想的密封效果。3离心泵运行时机械密封故障及分析机械密封装置发生泄漏主要有以下四种情况：一是加水或静压试验时发生泄漏；二是安装后、运转时产生周期性泄漏；三是经常性影响泵用机械密封外部条件的研究邢锋芝穆凤芸杨立峰王志张翠宣(天津渤海职业技术学院)1-轴；2-防转销；3-静环；4-动环；5-传动销；6-弹簧；7-弹簧座；8-紧定螺钉；9-传动螺钉；10-压环；11-动环O形圈；12-静环O形圈；13-压盖；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ-泄漏点图1典型机械密封结构钢结构钢柱做法：防火通过2.