影響泵用機械密封的外因分析

人們在分析機械封泄漏原因時，習(xí)慣在機械封自身方面查找原因，比如：它的選型是否合適，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確。摩擦副的選擇是否合理，端蓋與軸是否垂直等等，而很少在機械密封的外部條件方面去查找原因，其實機械密封的外因也挺重要的，比如：泵給機械密封創(chuàng)造的條件是否合適，輔助系統(tǒng)的配置是否合適等。

一、機械密封的原理及要求

機械密封系指兩塊密封元件在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而構(gòu)成的密封裝置，他通常由靜環(huán)、動環(huán)、彈簧加荷裝置（包括推環(huán)，彈簧盒）輔助密封圈（動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈）等元件組成，防轉(zhuǎn)套里面的防轉(zhuǎn)銷固定在外壓蓋上，以防止靜環(huán)轉(zhuǎn)動。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室內(nèi)液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的，因此從結(jié)構(gòu)來看，機械密封主要是將其極易泄漏的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊猓瑱C械密封在實際運行過程中，不是一個單獨的部件，它是與其他的零部件一起組合起來運行的，同時通過其基本原理可以看出，機械密封的正常運行必須具備以下條件：（1）泵軸的竄量不能太大；（2）機械密封處的泵軸撓度要小，只有滿足類似這樣的外因，再加上良好的機械密封自身性能，才能達到理想的密封效果。

二、影響泵用機械密封的外部原因

（一）泵軸的軸向竄量

機械密封的密封面要有一定的比壓（0.4～0.6MPa），從而達到密封的目的，兩端面的緊密緊密程度可以通過彈簧調(diào)節(jié)。為了保證這個比壓，要求泵軸不能有太大的竄量 （≤0.5mm），但在實際生產(chǎn)中，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量。對機械密封的使用非常不利的，這種情況在我分廠表現(xiàn)在泵啟動過程中，由于不平衡軸向力的存在，使整個軸發(fā)生向吸入口的竄動，造成機械密封失去密封作用，常用的措施有：葉輪上開平衡孔，泵體上裝平衡管等。

（二）泵軸的撓度偏大

軸彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，機械密封要求兩個密封端面之間受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計的不合理，在機械密封安裝處產(chǎn)生的撓度偏大，使密封處受力不均勻，從而失去密封效果。這種現(xiàn)象大多存在臥式多級離心泵中。

（三）沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)計不合理

機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效的保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。有時設(shè)計人員設(shè)計不合理，達不到密封效果；有的設(shè)計了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計不合理等原因，也同樣達不到效果。常用的措施有：

1．在條件允許的情況下，盡量設(shè)計輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107~0.11MPa，密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)壓力等因素來計算。軸封腔壓力很高或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動以帶走摩擦熱。

2．根據(jù)每種泵的操作條件，合理地配置管路和附件。如冷卻器、孔板、過濾器、閥門、流量指示器、壓力表、溫度等。實際上密封的可靠性和壽命，在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置，另外泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加工精度不夠等原因的存在對機械密封的密封效果也是很不利的，在這些方面應(yīng)該做到嚴(yán)格把關(guān)。

（四）振動偏大及消除措施

機械密封振動偏大往往不是機械密封自身的原因，而是泵軸設(shè)計不合理、加工精度不夠、靠背輪的平行度偏大、徑向力大等原因，消除泵振動措施有：泵、電機、底座、現(xiàn)場管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場安裝時，要嚴(yán)格把關(guān)，消除振動源。

（五）泵氣蝕的原因及改進措施

離心泵葉輪入口處是泵內(nèi)壓力最小的地方，當(dāng)此處的壓力等于或低于工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓1pt時，液體就會沸騰汽化，產(chǎn)生大量氣泡。同時原來溶于液體中的氣泡也將析出。這些汽跑隨液體流到葉輪內(nèi)壓力較高處汽泡重又凝結(jié)。在凝結(jié)過程中，由于體積急劇縮小，四周的液體以極大的速度沖向整個凝結(jié)空間，使泵內(nèi)造成沖擊振動和噪音。在壓力很大、頻率很高的液體質(zhì)點連續(xù)沖擊下，金屬表面逐漸因疲勞而破壞，這種破壞稱為剝蝕。同時溶于液體中的氧等活潑氣體也使金屬產(chǎn)生腐蝕。由于化學(xué)腐蝕與機械剝蝕的共同作用，加快了金屬損壞的速度，從而使葉輪受到破壞，這就是汽蝕破壞，這種由于液體的汽化和凝結(jié)而產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象就稱為氣蝕現(xiàn)象。消除泵進口氣蝕的措施有以下幾點：

1．提高泵的氣蝕性能水平，滿足現(xiàn)場裝置的氣蝕性能的要求。

2．泵應(yīng)當(dāng)在低于允許吸液高度下操作，以保證整個裝置安全可靠的運轉(zhuǎn)。

3．采用抗氣蝕材料制造葉輪，如：2Cr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金材料等，比普通鑄鐵的抗氣蝕能力要好得多。

三、結(jié)語

在分析泵用機械密封泄漏時，不僅要考慮機械密封的內(nèi)因，而且要考慮機械密封的外因。在實際工作中要注意以下幾個問題：

1．使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的泵，因為正規(guī)廠家生產(chǎn)的泵完全按照泵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來制造的，在使用材料上不會偷工減料，有一定的保質(zhì)期。

2．維修工應(yīng)增加對機械密封輔助系統(tǒng)的重要作用和認(rèn)識，盡可能配備完善的機械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果。

3．在分析機械密封泄漏的原因時，要充分考慮到泵的其它零部件對機械密封運行的影響，采取措施不斷提高機械密封的效果。