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水泵機械密封的技術(shù)分析和解決辦法
2010-01-19
阿木提·外力
（八鋼煉鐵分公司燒結(jié)分廠）
（八鋼煉鐵分公司燒結(jié)分廠）
摘 要：機械密封在水泵中應(yīng)用廣泛，但泄漏問題普遍存在，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。筆者在幾年的工作中，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，針對不同的泄漏癥狀采取必要的措施，進行了小改革，取得了一定的效果。
關(guān)鍵詞：水泵；泄漏；密封；振動
前 言
水泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：（1）軸套與軸間的密封；（2）動環(huán)與軸套間的密封；（3）動、靜環(huán)間密封；（4）對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；（5）密封端蓋與泵體間的密封。一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎(chǔ)上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結(jié)論。
一、泄漏原因分析及判斷
1．安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調(diào)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(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)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(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)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(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細(xì)致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。
2．試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏。泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（1）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；（對安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；（3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；（4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中進人摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面；（6）設(shè)計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。
3．正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏。離心泵在運轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當(dāng)引起的。（1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；（2）對泵實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；（3）回流量偏大，導(dǎo)致吸人4）對較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；（5）介質(zhì)中腐蝕性、聚合性、結(jié)膠性物質(zhì)增多；（6）環(huán)境溫度急劇變化；（7）工況頻繁變化或調(diào)整；（8）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，往往會釀成較大事故或損失，須予以重視并采取有效措施。
二、泵用機械密封檢修中的幾個誤區(qū)
1．彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然，彈簧壓縮量過大，可導(dǎo)致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過度的壓縮使彈簧失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力，導(dǎo)致密封失效。
2．動環(huán)密封圈越緊越好。其實動環(huán)密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過早泄漏；二是增大了動環(huán)軸向調(diào)整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調(diào)整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動環(huán)密封圈變形，影響密封效果。
3．靜環(huán)密封圈越緊越好。靜環(huán)密封圈基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的。一是引起靜環(huán)密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)。
4．葉輪鎖母越緊越好。機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏（軸間泄漏）是比較常見的。一般認(rèn)為，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊，其實導(dǎo)致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊失效，偏移，軸間內(nèi)有雜質(zhì)，軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面破壞，軸上各部件間有間隙，軸頭螺紋過長等都會導(dǎo)致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導(dǎo)致軸間墊過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉(zhuǎn)中鎖母會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。
5．新的比舊的好。相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇不當(dāng)時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性和滲透性介質(zhì)中，靜環(huán)如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環(huán)在靜環(huán)座中長時間處于靜止?fàn)顟B(tài)，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體，起到了較好的密封作用。
6．拆修總比不拆好。一旦出現(xiàn)機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調(diào)整工況或適當(dāng)調(diào)整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經(jīng)驗提高檢修質(zhì)量。
機械密封的技術(shù)分析及解決方法
燒結(jié)分廠豎爐熱交換用的泵（型號：IRG40-250-7.5管道泵2臺），用于暖氣管道補水。這些泵在使用初期，檢修率高，返修率也高，運行效果一直不太理想，主要是沒有掌握機械密封原理和檢修技術(shù)難點。往往是在沒有搞清機械密封泄漏原因的情況下，便整套更換，不僅成本高，到貨時間長，而且對故障原因始終不明。通過現(xiàn)場拆卸、分析原因、查找資料，終于找到了解決問題的辦法。
三、主要技術(shù)結(jié)構(gòu)和解決方法
這些泵的機械密封是由兩塊垂直于軸的密封元件（靜環(huán)和動環(huán)）組成的，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度不大于0.0009mm，表面粗糙度，金屬材料Ra＝0.02μm，非金屬材料Ra＝0.04μm。動環(huán)和靜環(huán)作相對轉(zhuǎn)動，摩擦副材料為石墨、氧化鋁陶瓷、碳化硅、氮化硅、碳化鎢硬質(zhì)合金等。工作時，靠彈簧和密封介質(zhì)（工作溶液）的壓力在旋轉(zhuǎn)的動環(huán)和靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使兩端面緊密貼合，并在端面間產(chǎn)生一層極薄的液體膜而達到密封的目的，液體膜具有外層流體動壓力與內(nèi)層靜壓力（或稱分子親和力），起著潤滑和平衡壓力作用。
四、修時應(yīng)注意以下操作技術(shù)要點。
?。?）當(dāng)靜環(huán)或動環(huán)密封圈難安裝到位時，可在此處涂抹潤滑油。
?。?）彈簧彈力不足時，動環(huán)與靜環(huán)密封面間容易產(chǎn)生間隙，可移動固定螺釘，以增加彈簧彈力或更換彈簧。
五、結(jié)論
采用上述方法，燒結(jié)分廠豎爐泵房的管道泵一直運行正常。通過1年的使用，效果顯著，節(jié)約了大量資金。
作者簡介：阿木提·外力（1972年10月17日），男，維吾爾族，本科，助理機械專工，畢業(yè)于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機械專業(yè)。
關(guān)鍵詞：水泵；泄漏；密封；振動
前 言
水泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：（1）軸套與軸間的密封；（2）動環(huán)與軸套間的密封；（3）動、靜環(huán)間密封；（4）對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；（5）密封端蓋與泵體間的密封。一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎(chǔ)上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結(jié)論。
一、泄漏原因分析及判斷
1．安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調(diào)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(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)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(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)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(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細(xì)致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。
2．試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏。泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（1）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；（對安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；（3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；（4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中進人摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面；（6）設(shè)計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。
3．正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏。離心泵在運轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當(dāng)引起的。（1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；（2）對泵實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；（3）回流量偏大，導(dǎo)致吸人4）對較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；（5）介質(zhì)中腐蝕性、聚合性、結(jié)膠性物質(zhì)增多；（6）環(huán)境溫度急劇變化；（7）工況頻繁變化或調(diào)整；（8）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，往往會釀成較大事故或損失，須予以重視并采取有效措施。
二、泵用機械密封檢修中的幾個誤區(qū)
1．彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然，彈簧壓縮量過大，可導(dǎo)致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過度的壓縮使彈簧失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力，導(dǎo)致密封失效。
2．動環(huán)密封圈越緊越好。其實動環(huán)密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過早泄漏；二是增大了動環(huán)軸向調(diào)整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調(diào)整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動環(huán)密封圈變形，影響密封效果。
3．靜環(huán)密封圈越緊越好。靜環(huán)密封圈基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的。一是引起靜環(huán)密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)。
4．葉輪鎖母越緊越好。機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏（軸間泄漏）是比較常見的。一般認(rèn)為，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊，其實導(dǎo)致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊失效，偏移，軸間內(nèi)有雜質(zhì)，軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面破壞，軸上各部件間有間隙，軸頭螺紋過長等都會導(dǎo)致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導(dǎo)致軸間墊過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉(zhuǎn)中鎖母會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。
5．新的比舊的好。相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇不當(dāng)時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性和滲透性介質(zhì)中，靜環(huán)如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環(huán)在靜環(huán)座中長時間處于靜止?fàn)顟B(tài)，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體，起到了較好的密封作用。
6．拆修總比不拆好。一旦出現(xiàn)機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調(diào)整工況或適當(dāng)調(diào)整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經(jīng)驗提高檢修質(zhì)量。
機械密封的技術(shù)分析及解決方法
燒結(jié)分廠豎爐熱交換用的泵（型號：IRG40-250-7.5管道泵2臺），用于暖氣管道補水。這些泵在使用初期，檢修率高，返修率也高，運行效果一直不太理想，主要是沒有掌握機械密封原理和檢修技術(shù)難點。往往是在沒有搞清機械密封泄漏原因的情況下，便整套更換，不僅成本高，到貨時間長，而且對故障原因始終不明。通過現(xiàn)場拆卸、分析原因、查找資料，終于找到了解決問題的辦法。
三、主要技術(shù)結(jié)構(gòu)和解決方法
這些泵的機械密封是由兩塊垂直于軸的密封元件（靜環(huán)和動環(huán)）組成的，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度不大于0.0009mm，表面粗糙度，金屬材料Ra＝0.02μm，非金屬材料Ra＝0.04μm。動環(huán)和靜環(huán)作相對轉(zhuǎn)動，摩擦副材料為石墨、氧化鋁陶瓷、碳化硅、氮化硅、碳化鎢硬質(zhì)合金等。工作時，靠彈簧和密封介質(zhì)（工作溶液）的壓力在旋轉(zhuǎn)的動環(huán)和靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使兩端面緊密貼合，并在端面間產(chǎn)生一層極薄的液體膜而達到密封的目的，液體膜具有外層流體動壓力與內(nèi)層靜壓力（或稱分子親和力），起著潤滑和平衡壓力作用。
四、修時應(yīng)注意以下操作技術(shù)要點。
?。?）當(dāng)靜環(huán)或動環(huán)密封圈難安裝到位時，可在此處涂抹潤滑油。
?。?）彈簧彈力不足時，動環(huán)與靜環(huán)密封面間容易產(chǎn)生間隙，可移動固定螺釘，以增加彈簧彈力或更換彈簧。
五、結(jié)論
采用上述方法，燒結(jié)分廠豎爐泵房的管道泵一直運行正常。通過1年的使用，效果顯著，節(jié)約了大量資金。
作者簡介：阿木提·外力（1972年10月17日），男，維吾爾族，本科，助理機械專工，畢業(yè)于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機械專業(yè)。
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