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摘要 密封裝置是泵类设备的重要部件，密封失效与泄漏是泵类设备常见多发故障之一。泄漏降低泵的效率，污染环境，并经常导致设备停机。论述了机械密封失效泄漏的原因，讨论消除机械密封失效的措施，进而保证机械密封长周期安全运行。
关键词 机械密封 失效 措施
中图分类号：TM358
一、引言
海四联合站为海洋采油厂原油处理外输的中心，担负着采油厂年270多万吨原油处理外输任务，原油外输泵是关键设备之一，外输泵型号为JS150-300.而机械密封是离心泵的薄弱环节，机械密封渗漏是造成设备维修的主要原因。据统计，密封引起的故障占全部机器故障的60%以上。机械密封经常损坏，影响生产。
二、机械密封失效原因分析
机械投入正常运转时，机封的泄漏量应该在允许范围内。在其本身结构、质量、安装和使用等方面无问题的条件下，其使用寿命应该在24000小时左右。在实际工作中，机封的使用寿命在没达到该值的情况下就已失效，这是由于工艺条件、设备运行状况、操作条件和安装质量存在一定问题造成的。
1、泵抽空或汽蚀
抽空现象是由于泵在启动前没有灌泵或者灌泵不充分、不满液或介质大量汽化，在性能上表现为出口压力趋近于零，摩擦副因干或半干摩擦而产生磨损失效。拆卸时发现动静环表面有环状沟纹、密封圈老化等现象。
2、泵振动过大
由于制造和安装精度等原因，所有离心泵都存在着振动。振动原因主要为转子不平衡、泵与电机不同心等振动可分解为垂直、水平和轴向，其中以轴向振动对机封的危害最大。当振动加剧时，动静环之间分离。瞬间的分离在液膜压力作用下致使密封面开启，出现大量泄露，如果在这瞬间摩擦副附近介质中含有固体颗粒，进入密封端面间，会导致密封端面损坏。
3、装配尺寸有误
由于安装不良会发生机械密封失效泄漏，安装不良主要有这几方面：① 动、静环接触表面不平，安装时有碰伤、损坏；②动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；③ 动、静环表面有异物夹入；④ 动、静环“O”形密封圈未装好；⑤ 定位螺钉未拧紧，波纹管座后退；⑥轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够；⑦ 如果波纹管受力不均匀或密封腔端与轴垂直度不够，则会出现盘泵时，密封有方向性的泄漏；⑧静环压紧不均匀；⑨ 转子轴向窜动量超标、转子发生周期性窜动会导致密封周期性泄漏。
4、泵轴弯曲
机封是一种旋转轴向的接触式动密封。它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴线的密封端面紧密贴合、相对旋转，从而达到密封效果，因此要求两个密封面之间要受力均匀。如泵轴弯曲，运转时在机械密封安装处产生较大的挠度，使密封面之间的受力不均匀，导致密封发生泄漏。
5、辅助系统方面
机封的辅助冲洗系统可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑等作用。如果泵运行后，冲洗系统没有进行投用或者密封冲洗液水量不足，密封端面处于干摩擦状态，导致机封严重损坏。
6、操作方面原因
启动离心泵时，如果没有灌泵或者排气不充分，都将会导致机封失效损坏。
总而言之机械密封正常运转中突然渗漏的原因可归纳为：①抽空、汽蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；②泵输出量偏小，大量介质在泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封渗漏；③介质中有沙子等杂质，损坏密封端面；④较长时间停泵，重新启动时没有盘泵，摩擦副粘连而损坏密封面；⑤环境温度剧烈变化；⑥突然停电或故障停机等；⑦机械故障：如轴弯曲，轴承损坏等。
三、机械密封故障分析与故障判断方法
1、故障分析的原则
（1）一般来说，机械密封是离心泵的薄弱环节，机械密封渗漏是造成设备维修的主要原因。根据资料统计大约60%的泵维修归纳为机械密封问题，这说明机械密封是一个易损件。（2）引起机械密封失效的原因很多，比如机械密封设计和制造问题、选型和安装不当，以及设备本身存在的问题，工艺问题、操作等问题，因此针对具体情况，采取不同措施。故障分析主要是通过诊断（经验和检测的手段）确定故障的部位，在经过调整或更换进行排除。（3）故障诊断过程大致可分为六个步骤：①检查的程序：应搞清密封的性能，然后对密封的全部配件进行详细的全面检查。此外要全面了解设备的运转情况，在此基础上进行综合分析，找出密封渗漏的原因。②资料的收集，正确的诊断来源于周密的调查研究。这个调查过程就是通过对现场状况的询问、观察、检查及必要的测试，收集现场资料，还要注意资料的真实性和完整性。③综合分析，将所有的资料进行归纳整理，抓住主要问题加以综合分析，抓住一个或两个最符合实质的症状，作出初步分析。④初步诊断，从所得资料出发，抓住各种故障现象的共性和特殊性进行归纳、分析，找出其相互间的内在联系和发生、发展的规律，得出故障原因，这就是故障的初步诊断。⑤对有些密封故障的判断，需要维修人员、技术人员和操作人员紧密配合，要了解工艺操作存在的问题，据统计，30%左右的机械密封渗漏是工艺操作失误造成的。⑥在维修实践中验证诊断对故障的认识。
2、故障判断
机械密封渗漏时的检查：①检查装配质量是否符合要求；②检查动环、静环的密封端面是否损坏；③检查密封端面是否端正，有无偏斜现象；④检查密封圈的安装位置是否正确，有无损坏；⑤检查密封压盖的螺丝是否松动，引起密封压盖的偏斜；⑥检查泵的轴向窜动和径向振动是否超过要求。
四、采取措施
1、消除抽空和汽蚀措施：①、降低原油外输温度；②、监控好外输罐液位，使其液位不低于最低安全液位。
2、消除泵振动过大措施：①、确保转子径向窜量不大于0.03-0.05mm；②、在正常工作条件下泵与电机的同心度轴向不超过0.08mm，径向不超过0.1mm；③、泵运转时振幅不超过0.06mm。
3、机械密封的安装
机封安装方法：①、安装前的准备工作及安装注意事项：检查要进行安装的机械密封型号、规格是否正确无误，零件是否缺少；②、检查机械密封各元件是否有损坏，特别是动环和静环的密封面是否有碰伤，各密封元件保持表面无灰尘、异物；③、检查轴套表面及密封腔内壁、密封断面内表面是否有毛刺、沟痕等；④、不要用不干净的布或棉纱擦洗动环和静环表面，应使用干净柔软的纱布或脱脂棉擦洗；⑤、装配过程中应保持清洁，保证动环、静环的密封端面不划伤、碰破，在轴套表面涂抹机油便于安装；⑥、机械密封静止部件的组装：将密封圈套在静环上，将静环装入密封端盖内，要注意使防转销进入静环凹槽内，安装压盖时，注意不要使静环碰轴；⑦、机械密封旋转部件安装：将动环上的固定螺丝卸松，将动环套在轴套上，调整好压缩量，固定好；⑧、将装配好密封安装在泵上，紧固、调整好螺丝，盘泵灵活不吃力，打开进口阀门检查是否有渗漏。
4、消除泵轴弯曲的措施：①、转子做动平衡，无法校正的更换新轴；②、及时更换磨损轴套，避免加剧轴弯曲。
5、消除其他方面的措施：①、严格执行设备操作规程，按照规程进行操作；②、有外冲洗的机械密封，在启泵前一定要打开冷却水，保证流量和压力。
五、结束语
注意事项：1、启泵前，需检查机械密封的附设装置，冷却润滑系统是否完善畅通，保证附设装置处于良好的工作状态。2、用手盘动联轴节，检查轴是否轻松旋转，如果盘动很重，需检查有关安装尺寸是否正确。若安装尺寸不合适进一步调整改进。3、正常启动前，需进行静压试验，检查机械密封之端面、密封圈处和密封端盖处之密封效果，如有问题，逐个检查解决。4、泵起动前，应保持密封腔内充满液体或被密封之介质，如有单独密封系统应起动之，冷却水系统亦须开始流通。5、正常使用前，先进行常压运转，观察密封部位的温升是否正常，有否泄漏现象。如有轻微泄漏，可以跑合一段时间，使端面贴合得更加均匀，至泄漏量逐渐减少到正常为止。如运转l-3h，泄漏量仍不减少，则需停泵检查。
参考文献：
[1] 钱锡俊.泵和压缩机.中国石油大学出版社.2006。
[2] 赵林源.机械密封实用方法与技巧.石油工业出版社.2009。
关键词 机械密封 失效 措施
中图分类号：TM358
一、引言
海四联合站为海洋采油厂原油处理外输的中心，担负着采油厂年270多万吨原油处理外输任务，原油外输泵是关键设备之一，外输泵型号为JS150-300.而机械密封是离心泵的薄弱环节，机械密封渗漏是造成设备维修的主要原因。据统计，密封引起的故障占全部机器故障的60%以上。机械密封经常损坏，影响生产。
二、机械密封失效原因分析
机械投入正常运转时，机封的泄漏量应该在允许范围内。在其本身结构、质量、安装和使用等方面无问题的条件下，其使用寿命应该在24000小时左右。在实际工作中，机封的使用寿命在没达到该值的情况下就已失效，这是由于工艺条件、设备运行状况、操作条件和安装质量存在一定问题造成的。
1、泵抽空或汽蚀
抽空现象是由于泵在启动前没有灌泵或者灌泵不充分、不满液或介质大量汽化，在性能上表现为出口压力趋近于零，摩擦副因干或半干摩擦而产生磨损失效。拆卸时发现动静环表面有环状沟纹、密封圈老化等现象。
2、泵振动过大
由于制造和安装精度等原因，所有离心泵都存在着振动。振动原因主要为转子不平衡、泵与电机不同心等振动可分解为垂直、水平和轴向，其中以轴向振动对机封的危害最大。当振动加剧时，动静环之间分离。瞬间的分离在液膜压力作用下致使密封面开启，出现大量泄露，如果在这瞬间摩擦副附近介质中含有固体颗粒，进入密封端面间，会导致密封端面损坏。
3、装配尺寸有误
由于安装不良会发生机械密封失效泄漏，安装不良主要有这几方面：① 动、静环接触表面不平，安装时有碰伤、损坏；②动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；③ 动、静环表面有异物夹入；④ 动、静环“O”形密封圈未装好；⑤ 定位螺钉未拧紧，波纹管座后退；⑥轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够；⑦ 如果波纹管受力不均匀或密封腔端与轴垂直度不够，则会出现盘泵时，密封有方向性的泄漏；⑧静环压紧不均匀；⑨ 转子轴向窜动量超标、转子发生周期性窜动会导致密封周期性泄漏。
4、泵轴弯曲
机封是一种旋转轴向的接触式动密封。它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴线的密封端面紧密贴合、相对旋转，从而达到密封效果，因此要求两个密封面之间要受力均匀。如泵轴弯曲，运转时在机械密封安装处产生较大的挠度，使密封面之间的受力不均匀，导致密封发生泄漏。
5、辅助系统方面
机封的辅助冲洗系统可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑等作用。如果泵运行后，冲洗系统没有进行投用或者密封冲洗液水量不足，密封端面处于干摩擦状态，导致机封严重损坏。
6、操作方面原因
启动离心泵时，如果没有灌泵或者排气不充分，都将会导致机封失效损坏。
总而言之机械密封正常运转中突然渗漏的原因可归纳为：①抽空、汽蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；②泵输出量偏小，大量介质在泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封渗漏；③介质中有沙子等杂质，损坏密封端面；④较长时间停泵，重新启动时没有盘泵，摩擦副粘连而损坏密封面；⑤环境温度剧烈变化；⑥突然停电或故障停机等；⑦机械故障：如轴弯曲，轴承损坏等。
三、机械密封故障分析与故障判断方法
1、故障分析的原则
（1）一般来说，机械密封是离心泵的薄弱环节，机械密封渗漏是造成设备维修的主要原因。根据资料统计大约60%的泵维修归纳为机械密封问题，这说明机械密封是一个易损件。（2）引起机械密封失效的原因很多，比如机械密封设计和制造问题、选型和安装不当，以及设备本身存在的问题，工艺问题、操作等问题，因此针对具体情况，采取不同措施。故障分析主要是通过诊断（经验和检测的手段）确定故障的部位，在经过调整或更换进行排除。（3）故障诊断过程大致可分为六个步骤：①检查的程序：应搞清密封的性能，然后对密封的全部配件进行详细的全面检查。此外要全面了解设备的运转情况，在此基础上进行综合分析，找出密封渗漏的原因。②资料的收集，正确的诊断来源于周密的调查研究。这个调查过程就是通过对现场状况的询问、观察、检查及必要的测试，收集现场资料，还要注意资料的真实性和完整性。③综合分析，将所有的资料进行归纳整理，抓住主要问题加以综合分析，抓住一个或两个最符合实质的症状，作出初步分析。④初步诊断，从所得资料出发，抓住各种故障现象的共性和特殊性进行归纳、分析，找出其相互间的内在联系和发生、发展的规律，得出故障原因，这就是故障的初步诊断。⑤对有些密封故障的判断，需要维修人员、技术人员和操作人员紧密配合，要了解工艺操作存在的问题，据统计，30%左右的机械密封渗漏是工艺操作失误造成的。⑥在维修实践中验证诊断对故障的认识。
2、故障判断
机械密封渗漏时的检查：①检查装配质量是否符合要求；②检查动环、静环的密封端面是否损坏；③检查密封端面是否端正，有无偏斜现象；④检查密封圈的安装位置是否正确，有无损坏；⑤检查密封压盖的螺丝是否松动，引起密封压盖的偏斜；⑥检查泵的轴向窜动和径向振动是否超过要求。
四、采取措施
1、消除抽空和汽蚀措施：①、降低原油外输温度；②、监控好外输罐液位，使其液位不低于最低安全液位。
2、消除泵振动过大措施：①、确保转子径向窜量不大于0.03-0.05mm；②、在正常工作条件下泵与电机的同心度轴向不超过0.08mm，径向不超过0.1mm；③、泵运转时振幅不超过0.06mm。
3、机械密封的安装
机封安装方法：①、安装前的准备工作及安装注意事项：检查要进行安装的机械密封型号、规格是否正确无误，零件是否缺少；②、检查机械密封各元件是否有损坏，特别是动环和静环的密封面是否有碰伤，各密封元件保持表面无灰尘、异物；③、检查轴套表面及密封腔内壁、密封断面内表面是否有毛刺、沟痕等；④、不要用不干净的布或棉纱擦洗动环和静环表面，应使用干净柔软的纱布或脱脂棉擦洗；⑤、装配过程中应保持清洁，保证动环、静环的密封端面不划伤、碰破，在轴套表面涂抹机油便于安装；⑥、机械密封静止部件的组装：将密封圈套在静环上，将静环装入密封端盖内，要注意使防转销进入静环凹槽内，安装压盖时，注意不要使静环碰轴；⑦、机械密封旋转部件安装：将动环上的固定螺丝卸松，将动环套在轴套上，调整好压缩量，固定好；⑧、将装配好密封安装在泵上，紧固、调整好螺丝，盘泵灵活不吃力，打开进口阀门检查是否有渗漏。
4、消除泵轴弯曲的措施：①、转子做动平衡，无法校正的更换新轴；②、及时更换磨损轴套，避免加剧轴弯曲。
5、消除其他方面的措施：①、严格执行设备操作规程，按照规程进行操作；②、有外冲洗的机械密封，在启泵前一定要打开冷却水，保证流量和压力。
五、结束语
注意事项：1、启泵前，需检查机械密封的附设装置，冷却润滑系统是否完善畅通，保证附设装置处于良好的工作状态。2、用手盘动联轴节，检查轴是否轻松旋转，如果盘动很重，需检查有关安装尺寸是否正确。若安装尺寸不合适进一步调整改进。3、正常启动前，需进行静压试验，检查机械密封之端面、密封圈处和密封端盖处之密封效果，如有问题，逐个检查解决。4、泵起动前，应保持密封腔内充满液体或被密封之介质，如有单独密封系统应起动之，冷却水系统亦须开始流通。5、正常使用前，先进行常压运转，观察密封部位的温升是否正常，有否泄漏现象。如有轻微泄漏，可以跑合一段时间，使端面贴合得更加均匀，至泄漏量逐渐减少到正常为止。如运转l-3h，泄漏量仍不减少，则需停泵检查。
参考文献：
[1] 钱锡俊.泵和压缩机.中国石油大学出版社.2006。
[2] 赵林源.机械密封实用方法与技巧.石油工业出版社.2009。