高溫油泵機械密封失效分析與對策

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　　摘 要：相較于填料密封而言，機械密封裝置具有密封性能好，泄漏量小，使用壽命長，功耗低，對軸承磨損小等優點。機械密封在各類機泵上的應用率超過70%。由于機械密封的使用優點使其得到了越來越多的應用，但由于其相較于填料密封系統較為復雜，出現密封失效時要根據情況進行具體分析，許多情況是由于機械密封安裝不到位造成。本文簡要介紹了常用機械密封的結構原理，對高溫油泵機械密封非正常失效的原因進行了簡要分析，針對非正常失效的應對方法進行了探討，并對高溫油泵機械密封機泵的日常使用注意事項進行了總結。
　　關鍵詞：機械密封；高溫油泵；失效原因；解決對策
　　1 前言
　　相較于填料密封而言，機械密封裝置具有密封性能好，泄漏量小，使用壽命長，功耗低，對軸承磨損小等優點。缺點為結構相對復雜，安裝精度要求較高，使用條件相對苛刻，維護保養較復雜。
　　2 機械密封系統原理簡介
　　2.1 機械密封的結構組成
　　機械密封是一種動密封系統，分為彈簧內置式和彈簧外置式兩種，高溫油泵油水泵多采用彈簧內置式。相較于填料密封系統，機械密封系統結構較為復雜，由動環與靜環兩部分配對而成，動環由動環體、動環密封圈、摩擦副、彈性元件、彈簧座、固定螺栓組成，靜環由靜環體、摩擦副、靜環密封圈組成。
　　2.2 機械密封的裝配及工作原理
　　機械密封系統通常安裝在軸套上（安裝原理見圖1），安裝時靜環貼緊密封端壓蓋，靜環摩擦副與動環摩擦副端面相對貼緊，通過調節彈簧座位置調節彈簧壓縮量，并由固定螺栓將彈簧座固定在軸套之上。
　　安裝好的機械密封系統在機泵運轉時，軸套隨泵軸做旋轉運動，帶動動環一同旋轉，靜環始終處于靜止狀態，在彈簧壓力和密封介質壓力的共同作用下，旋轉的動環和靜環接觸面上會產生適當的壓緊力，接觸端面之間會保持一層極薄的油膜對動靜環進行摩擦，使接觸端面緊密貼合，介質通過時的阻力變大，從而防止液體泄漏，達到密封輸送介質的目的。
　　3 機械密封失效原因分析
　　根據機械密封在各高溫油泵的應用統計，通常情況下，原油機泵機械密封的使用壽命在兩年左右，污水機泵機械密封使用壽命約為一年半左右，在正確使用和良好維護下，機械密封的使用壽命一般可以延長半年到一年。不正確的安裝和操作會使機械密封的使用壽命大為減少。通過長期對各高溫油泵機械密封使用情況的跟蹤分析，導致泵站機械密封非正常失效的主要原因有以下幾個方面：
　　3.1 安裝精度不夠
　　機械密封的安裝精度要求較高，要求密封接觸端面必須盡可能完全貼合，彈簧壓縮量要調整適度，彈簧壓縮過緊會造成密封端面受力過大導致磨損過快，嚴重時甚至會造成高溫冒煙，使機械密封端面損壞，過松又會導致間隙過大，無法封住輸送介質造成泄漏。固定螺栓的緊固要求必須均勻，緊固不均會導致動環受力不均造成動環跑偏，使密封端面單側受力過大，加速密封端面磨損造成泄漏。
　　3.2 密封圈損壞
　　密封圈損壞是機械密封失效中比較常見的問題，往往是由于密封圈老化失效造成。安裝過程中如果動環密封圈安裝過緊，會增加動環軸向調整、移動的阻力，在工況變化較大時彈簧無法及時做出調整，使彈簧過度疲勞過早損壞，影響密封效果。
　　3.3 密封端面磨損
　　因為高溫油泵使用的機泵通常轉速較高，因此摩擦副材料通常采用硬對硬的配合，密封端面磨損屬于正常損耗。
　　4 機械密封使用中需要避免的問題
　　考慮到高溫油泵輸送介質的因素，除了正確安裝機泵機械密封外，正確使用機泵可以有效延長機械密封的使用壽命。在機泵使用過程中，需要避免以下幾種情況的發生：
　　4.1 避免長時間機泵設備空轉
　　機泵設備空轉會使機械密封端面的潤滑油膜無法產生，造成密封面干磨，密封面因摩擦造成溫度過高而過早損壞，導致機械密封失效。
　　4.2 避免機泵長時間憋壓運行
　　機泵長時間憋壓會造成葉輪產生的徑向力增大，使泵軸產生撓曲變形，導致徑向密封在與泵軸同步旋轉的同時，還會以一定的幅度做徑向擺動，使機械密封處于不穩定工作狀態，引發動環震動出現泄漏。
　　4.3 避免機泵產生氣蝕
　　機泵產生氣蝕時，除機械密封的密封端面潤滑油膜迅速蒸發導致密封面干磨外，還會造成機泵泵體嚴重震動，震動嚴重時會導致機械密封端面相互碰撞，損壞密封端面，造成密封失效。
　　終上所述，由于機械密封的使用優點使其得到了越來越多的應用，但由于其相較于填料密封系統較為復雜，出現密封失效時要根據情況進行具體分析，許多情況是由于機械密封安裝不到位造成。機械密封機泵在日常運行中，需要極力避免一些錯誤工況的出現，這些工作做到位，機械密封的使用優勢將會更加顯現，使機泵在生產運行中發揮出更大的作用。
　　參考文獻：
　　[1]魏龍.密封技術[M].北京：化學工業出版社，2010.
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