表2 机械密封失效原因统计 -热水循环泵机械密封的失效分析及改造 1
任金龙
[摘 要]离心泵是石化行业中非常重要的设备，而在离心泵的各类事故中，机械密封失效所占的比例相对较高。机械密封的密封效果直接影响了整机的运行，机械密封的失效往往会造成环境的污染、 能源的浪费及生产效率的降低。严重的还将出现重大安全事故。文章从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
[关键词]离心泵；机械密封；失效
中图分类号：TM763 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0184-01
机械密封是流体机械和动力机械中重要的密封装置，它对整台机器设备、整套装置甚至对整个生产过程的安全性都有很大的影响，是机械设备防漏、节能以及控制环境污染的重要基础件[1]。随着高新技术和工业的高速发展，机械密封以其多方面的优越性被广泛应用。自从机械密封出现以来，它以其泄漏量少、工作可靠性程度高和使用寿命长等优势，极大地改善了设备在生产过程中出现的跑、冒、滴、漏等问题，并越来越多地取代了以前占优势的填料密封在旋转轴密封上的地位。特别是在一些高速、高温、高压、腐蚀性大、有毒易燃易爆的设备环境中，机械密封的作用是其它种类密封产品所不可替代的。机械密封的失效往往会造成环境的污染、能源的浪费及生产效率的降低，严重的可能造成安全事故。
1 机械密封的结构
机械密封是指由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）的作用下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。它是一种动态密封形式，通过弹性元件的弹力和介质的轴向作用力相互作用，达到平衡从而实现的密封。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏[2]。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：动环与轴套间的密封；动环端面与静环端面间的密封；动环与辅助密封圈处；静环与辅助密封圈处；密封端盖与泵体间的密封。
2 机械密封泄漏原因分析及对策
上述描述的几处机械密封泄露点一旦泄露就会直接导致密封的失效，密封一旦失效会对生产产生严重的后果，在泵的运行过程中我们可以通过机械密封的泄漏现象来分析和判断机械密封产生泄漏的具体原因。
2.1 安装时泄露
安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，要观察细致、熟悉结构，一定要正确判断。
解决方案：弹簧压缩量是有一定规定的，过大或过小都会引起机械密封泄漏，一般偏差为±2mm，如果压缩量过大会引起摩擦副端面比压增高，增大摩擦热量，引起摩擦副端面热变形和磨损，如果压缩量过小会引起摩擦副端面比压降低，导致摩擦副端面不能密封。动环密封圈安装时轴或轴套端面及静环密封圈安装时密封压盖或壳体的端面应该有倒角并且无毛刺，避免安装时划破懂、靜环密封圈。
2.2 试运转时出现的泄露
泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：
（1）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；
（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；
（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；
（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；
（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，刮伤动、静环密封端面；
（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。
解决方案：可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
2.3 泵正常运转中突然出现的泄露
离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。如：
（1）气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；
（2）泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，致密封失效；
（3）重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；
（4）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；
（5）环境温度急剧变化；
（6）工况频繁变化或调整；
（7）突然停电或故障停机等。
离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取有效措施。
解决方案：加强操作工的培训，保证正常供电，减少供电波动。
2.4 输送介质的原因造成的泄漏
在石化行业中离心泵的使用环境非常恶劣，机械密封无法满足输送介质的工作要求，运行一段时间后，机械密封由于工作介质的腐蚀而出现泄漏。
（1）密封件损坏引起的泄漏。
大多数离心泵机械密封拆解后，动、静环的辅助密封件出现腐蚀情况，造成了机械密封的大量泄漏甚至出现磨轴的现象。由于温度过高、输送介质中的弱碱、弱酸对机械密封辅助密封件的腐蚀作用，造成了机械密封渗漏过大[3]。
解决方案：机械密封的辅助橡胶应选择耐高温、耐酸碱的氟橡胶材料。
（2）输送介质中细小颗粒引起的机械密封泄漏。
当细小的颗粒杂质随着介质进入密封端面，必然会磨损密封端面，破坏两端面紧密贴合而使机械密封出现渗漏。
解决方案：选用摩擦副材质硬度高的机械密封。
3 结束语
机械密封具有密封性好、稳定性高、侧漏两少、对轴的磨损量少等优点，只有正确使用先进的技术和优质材料，才能更好地为生产服务。实践证明，机械密封的使用寿命长短是确保机泵实现安全、环保、稳定运行的重要因素。
参考文献
[1] 顾永泉，机械密封实用技术，机械工业出版社.
[2] 蔡仁良，过程装备密封技术第二版，化学工业出版社.
[3] 蔡培正，过程流体机械第二版，化学工业出版社.
