水泵機械密封

機械密封件屬於精密、結構較為複雜的機械基礎元件之一，是各種泵類、反應合成釜、透平壓縮機、潛水電機等設備的關鍵部件。其密封性能和使用壽命取決於許多因素，如選型、機器的精度、正確的安裝使用等。

機械密封按工作條件和介質性質的不同，有耐高溫、耐低溫機械密封，耐高壓、耐腐蝕機械密封，耐顆粒介質機械密封和適應易汽化的輕質烴介質的機械密封等，應根據不同的用處選取不同結構型式和材料的機械密封。

選型的主要參數有：密封腔體壓力（MPa）、流體溫度（℃）、工作速度（m/s）、流體的特性以及安裝密封的有效空間等。選型的基本原則為：

1. 根據密封腔體壓力，確定密封結構採用平衡型或非平衡型，單端面或雙端面等。

2. 根據工作速度，確定採用旋轉式或靜止式，流體動壓式或非接觸型。

3. 根據溫度及流體性質，確定摩擦副和輔助密封材料，以及正確選擇潤滑、沖洗、保溫、冷卻等機械密封循環保護系統等。

4. 根據安裝密封的有效空間，確定採用多彈簧或單彈簧或波形彈簧，內裝式或外裝式。

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，只要觀察細緻，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，基本上都是由於動、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：（l）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。

由於兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效

a）因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時啟動泵而發生干摩擦；

b）介質的低於飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發生閃蒸，喪失潤滑；

c）如介質為易揮發性產品，在機械密封冷卻系統出現結垢或阻塞時，由於端面摩擦及旋轉元件攪拌液體產生熱量而使介質的飽和蒸汽壓上升，也造成介質壓力低於其飽和蒸汽壓的狀況。

由於腐蝕而引起的機械密封失效

a）密封面點蝕，甚至穿透。

b）由於碳化鎢環與不鏽鋼座等焊接，使用中不鏽鋼座易產生晶間腐蝕；

c）焊接金屬波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下易發生破裂。

由於高溫效應而產生的機械密封失效

a）熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回煉油泵、常減壓塔底泵等最常見的失效現象。在密封面處由於干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質進入密封面、抽空等情況下，都會導致環面出現徑向裂紋；

b）石墨炭化是使用碳—石墨環時密封失效的主要原因之一。由於在使用中，如果石墨環一旦超過許用溫度（一般在-105～250℃）時，其表面會析出樹脂，摩擦面附近樹脂會發生炭化，當有粘結劑時，會發泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效；

c）輔助密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后，將會迅速老化、龜裂、變硬失彈。現在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時容易損壞。

由於密封端面的磨損而造成的密封失效

a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦係數大、端面比壓（包括彈簧比壓）過大等，都會縮短機械密封的使用壽命。對常用的材料，按耐磨性排列的次序為：碳化硅—碳石墨、硬質合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、噴塗陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速鋼——碳石墨、堆焊硬質合金——碳石墨。

b）對於含有固體顆粒介質，密封面進入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因。固體顆粒進入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進入的主要原因。

c）機械密封的平衡程度β也影響著密封的磨損。一般情況下，平衡程度β=75%左右最適宜。β<75%，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開的可能性增大。對於高負荷（高PV值）的機械密封，由於端面摩擦熱較大，β一般取65%～70%為宜，對低沸點的烴類介質等，由於溫度對介質氣化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80%～85%為好。

因安裝、運轉或設備本身所產生的誤差而造成機械密封泄漏

a）由於安裝不良，造成機械密封泄漏。主要表現在以下幾方面：

1）動、靜環接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞；

2）動、靜環密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊；

3）動、靜環表面有異物；

4）動、靜環V型密封圈方向裝反，或安裝時反邊；

5）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；

6）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；

7）密封腔端面與軸垂直度不夠；

8）軸套上密封圈活動處有腐蝕點。

b）設備在運轉中，機械密封發生泄漏的原因主要有：

1）泵葉輪軸向竄動量超過標準，轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定，密封腔內壓力經常變化等均會導緻密封周期性泄漏；

2）摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏；

3）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈；

4）大彈簧轉向不對；

5）設備運轉時振動太大；

6）動、靜環與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損；

7）密封環發生龜裂等。

c）泵在停一段時間后再啟動時發生泄漏，這主要是因為摩擦副附近介質的凝固、結晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。

d）泵軸擾度太大。

水泵機械密封漏水的故障是水泵故障中最容易出現的故障之一，所以水泵機械密封也屬於水泵部件中比較關鍵的易損件之一，水泵選型時機械密封材質一定要能適合用戶輸送的液體介質，通常水泵出廠都是氟橡膠機械密封有的廠家是丁晴橡膠機械密封，如果腐蝕性比較嚴重得選用四氟材質的機械密封。

步驟/方法：

1、機械密封處滲漏水的第一種可能性是機封的動、靜環平面磨損。而造成機封的動、靜環平面磨損的原因有六個方面：

2、安裝過緊。觀察機械密封的動靜環平面，如有嚴重燒焦現象，平面發黑和很深的痕迹，密封橡膠變硬，失去彈性，這種現象是由於安裝過緊造成的。處理辦法：調整安裝高度，葉輪安裝后，用螺絲刀拔動彈簧，彈簧有較強的張力，鬆開后即複位，有2-4MM的移動距離即可。

3、安裝過松。觀察機封動、靜環平面，其表面有一層很薄的水垢，能夠擦去，表面基本無磨損，這是彈簧失去彈性及裝配不良造成，或電機軸向竄動造成。

4、水質差含顆粒。由於水質差，含有小顆粒及介質中鹽酸鹽含量高，形成磨料磨損機封的平面或拉傷表面產生溝槽、環溝等現象。處理辦法：改進水壓或介質，更換機封。

5、缺水運行造成干磨損壞。此現象多見於底閥式安裝形式進口處負壓，進水管有空氣，泵腔內有空氣，泵開機后，機封的磨擦高速運轉時產生高溫，無法得到冷卻，檢查機封，彈簧張力正常，摩擦面燒焦發黑，橡膠變硬開裂。處理辦法：排儘管道及泵腔內空氣，更換機械密封。

6、氣蝕。氣蝕主要產生於熱水泵。由於介質是熱水，水溫過高產生蒸汽，管道內的汽體進入泵腔內高處，這部份的汽體無法排除，從而造成缺水運行，機封干磨失效，氣蝕裝自動排氣閥，更換機封。

外部因素分析

A、機械加工精度不夠，原因有很多，有的是機械密封本身的加工精度不夠，這方面的原因容易引起人們的注意，也容易找到。但有時是泵其它部件的加工精度不夠，這方面的原因，不容易引起人們的注意。例如：泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加大精度不夠等原因。這些原因的存在對機械密封的密封效果是非常不利的。

B、機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不是機械密封本身的原因，泵的其它零部件是產生振動的根源，如泵軸設計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯軸器的平行度差、徑向力大等原因。

辦法：泵產品在設計過程中，要充分分析振動的來源，以消除振動源;b.泵產品的製造裝配過程中，嚴格按標準和操作規程去執行，消除振動源;c.泵、電機、底座、現場管路等輔助設備在現場安裝時，要嚴格把關，消除振動源;d.現場生產、操作、維修、調節時，嚴格把關，消除振動源。

C、機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉起來使密封面產生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一　機械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力，對機械密封的影響是嚴重的。有時由於泵的軸向力平衡機構設計的不合理及製造、安裝、使用等方面的原因，造成軸向力沒有被平衡掉。機械密封承受一個軸向力，運轉時密封壓蓋溫度將偏高，對於聚丙烯類的介質，在高溫下會被熔融，因此泵啟動后很快就失去密封效果，泵靜止時則密封端面出現間斷的噴漏現象。

辦法：比較理想的設計方案有兩個：一個是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位; 另一個是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩餘的軸向力由止推軸承承擔，同時軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。

D、機械密封的輔助沖洗系統是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。有時設計員沒有合理地配置輔助沖洗系統，達不到密封效果; 有時雖然設計人員設計了輔助系統，但由於沖洗液中有雜質，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設計不合理等原因，也同樣達不到密封效果。

辦法：減少兩端軸承之間的距離；增加泵軸的直徑；提高泵軸材料的等級；泵軸設計完成後，對泵軸的撓度要進行校核檢驗計算。

在設計泵用機械密封時，不僅要考慮機械密封本身的影響因素，而且要考慮機械密封外部的各種影響因素。在實際工作中要注意以下幾個問題:

1、分析機械密封的質量事故的原因時，要充分考慮到泵的其它零部件對機械密封運行的影響，採取措施不斷提高機械密封的效果。

2、對重要泵產品的機械密封，要增加保護措施，提高密封質量，減少密封質量事故。

3、在泵產品的設計過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現場其它設備對機械密封的使用效果的影響，為機械密封創造一個良好的外部條件。

4、增加對機械密封輔助系統的重要作用的認識，儘可能配備完善的機械密封輔助系統，以提高密封效果。

水泵的機械密封裝置如果使用、安裝不當，金屬環密封件很容易損壞，造成水泵不吸水、出水量不足等故障。因此使用中應注意以下事項：

1. 使用前一定要加足清水，預防干磨擦。

2. 盡量不抽泥沙、雜草多的水。

3. 如果水泵從皮帶輪端漏水，應立即查明原因，並加註潤滑油。

徠4. 葉輪壁薄易破碎，如果拆卸葉輪應輕輕撬下。

5. 轉動軸承體，檢查靜環與泵軸的配合間隙，應均勻一致。如靜環安裝偏斜，應立即糾正。

6. 檢查橡膠質量，安裝時最好蘸水。

隨時疏通溢水孔，以防水進入軸承內，稀釋潤滑油。