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摘 要：分析研究离心泵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：离心泵 机械密封 失效 措施
机械密封是一种应用广泛的旋转轴动密封，具有密封性好、使用寿命长、运转中不用调整、功率损耗小、密封参数高等优点，是旋转设备上最主要的轴封方式。因此机械密封的运行好坏直接影响泵的可靠运行及装置的连续生产。
一、机械密封工作原理及基本结构
机械密封是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。（图1）
1—静环；2—动环；3—弹性元件；4—弹簧座；5—紧定螺钉；6—动环密封圈；7—防转销；8—静环密封圈；9—压盖
机械密封主要由静环、动环、弹性元件及辅助密封机构组成。静环和动环组成一对密封端面（摩擦副），动环靠密封室中液体的压力使其压紧在静环端面上，并在动环与静环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液膜而达到密封的目的。弹性元件产生压力，可使泵在非运转情况下也保持密封端面贴合。保证密封介质不泄漏，并防止异物进入密封面。辅助密封起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙及压盖与壳体间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机封在实际运行中是与泵其它零件一起组合运行的。通过机械密封原理看出，机封的正常运行是有条件的。只有消除如：泵抽空或者气蚀，摩擦副端面不能形成正常的液膜或者液膜的稳定性不好；机械密封处的轴振动过大，密封端面受力不均等原因。才能达到良好的密封效果。
二、机械密封失效原因分析
机封投入正常运转时，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。
由于介质温度过高，介质在叶轮入口的低压区气化或气泡逸出，当气泡随液体流至高压区时又产生凝聚或气泡破裂，瞬间内周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占的空间，造成液体互相撞击，在冲击点处形成极大的压强。这种现象称为汽蚀。其特点是离心泵运转中产生激烈的水力冲击，表现泵出口压力有较大幅度的波动。汽蚀发生后，水力冲击带动密封做迅速的轴向振动，使动静环及辅助密封等零件严重磨损。拆卸检查时发现，弹簧卡住、静环离位、辅助密封圈损坏、密封端面严重磨损及石墨环断裂的现象。
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.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。
4.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。如果泵運行后，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。
5.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，冲洗系统不正常投用，都将会导致机封失效损坏。
三、采取的措施
1.消除泵抽空和汽蚀的措施
1.1降低介质温度保证介质不大量汽化。
1.2对于凝结水泵，提高泵入口静压，保持不低于凝结水罐液位的1/3。
2.消除泵振动过大的措施
2.1转子部分
转子径向跳动量不超过0.03～0.05mm.
2.2与电机的同心度
电机单独运转时振幅不超过0.03mm；工作温度下泵与电机的同心度。轴向≦0.08mm，径向≦0.10mm.
2.3泵运转时振动值最大不超过0.06mm。
2.4操作维修调节时，严格执行相关规程，消除振动源。
3. 消除泵轴弯曲的措施
3.1转子做动平衡，无法校正的更换新轴。
3.2及时更换磨损轴套，避免加剧轴弯曲。
4. 消除辅助系统方面的措施
4.1对于没有冲洗系统的泵，经过长期停用，在再次启动前，应拆卸检查机封有无卡阻现象，清洗后在使用。
4.2有自冲洗的机械密封，应定期检查冲洗管路，如有堵塞情况，及时清理。
5.消除其他方面的措施
5.1严格执行设备操作规程，按照规程进行操作。
5.2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。
四、结语
机械密封失效，除自身原因外还有工况条件、运行状态和操作安装等其他方面的原因，在实际生产中，通过观察机封的运行及磨损情况，详细分析原因，逐一消除，这样才能保证密封长期可靠地运转。
参考文献
[1]袁周 黄志坚主编.工业泵常见故障及维修技巧.北京：化学工业出版社，2008.
[2]蒋培正主编.过程流体机械.北京：化学工业出版社，2001.
作者简介：郑天一（1985- ），男，2008年毕业于辽宁石油化工大学过程装备与控制工程专业，工学学士，助理工程师。
关键词：离心泵 机械密封 失效 措施
机械密封是一种应用广泛的旋转轴动密封，具有密封性好、使用寿命长、运转中不用调整、功率损耗小、密封参数高等优点，是旋转设备上最主要的轴封方式。因此机械密封的运行好坏直接影响泵的可靠运行及装置的连续生产。
一、机械密封工作原理及基本结构
机械密封是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。（图1）
1—静环；2—动环；3—弹性元件；4—弹簧座；5—紧定螺钉；6—动环密封圈；7—防转销；8—静环密封圈；9—压盖
机械密封主要由静环、动环、弹性元件及辅助密封机构组成。静环和动环组成一对密封端面（摩擦副），动环靠密封室中液体的压力使其压紧在静环端面上，并在动环与静环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液膜而达到密封的目的。弹性元件产生压力，可使泵在非运转情况下也保持密封端面贴合。保证密封介质不泄漏，并防止异物进入密封面。辅助密封起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙及压盖与壳体间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机封在实际运行中是与泵其它零件一起组合运行的。通过机械密封原理看出，机封的正常运行是有条件的。只有消除如：泵抽空或者气蚀，摩擦副端面不能形成正常的液膜或者液膜的稳定性不好；机械密封处的轴振动过大，密封端面受力不均等原因。才能达到良好的密封效果。
二、机械密封失效原因分析
机封投入正常运转时，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。
由于介质温度过高，介质在叶轮入口的低压区气化或气泡逸出，当气泡随液体流至高压区时又产生凝聚或气泡破裂，瞬间内周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占的空间，造成液体互相撞击，在冲击点处形成极大的压强。这种现象称为汽蚀。其特点是离心泵运转中产生激烈的水力冲击，表现泵出口压力有较大幅度的波动。汽蚀发生后，水力冲击带动密封做迅速的轴向振动，使动静环及辅助密封等零件严重磨损。拆卸检查时发现，弹簧卡住、静环离位、辅助密封圈损坏、密封端面严重磨损及石墨环断裂的现象。
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.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。
4.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。如果泵運行后，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。
5.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，冲洗系统不正常投用，都将会导致机封失效损坏。
三、采取的措施
1.消除泵抽空和汽蚀的措施
1.1降低介质温度保证介质不大量汽化。
1.2对于凝结水泵，提高泵入口静压，保持不低于凝结水罐液位的1/3。
2.消除泵振动过大的措施
2.1转子部分
转子径向跳动量不超过0.03～0.05mm.
2.2与电机的同心度
电机单独运转时振幅不超过0.03mm；工作温度下泵与电机的同心度。轴向≦0.08mm，径向≦0.10mm.
2.3泵运转时振动值最大不超过0.06mm。
2.4操作维修调节时，严格执行相关规程，消除振动源。
3. 消除泵轴弯曲的措施
3.1转子做动平衡，无法校正的更换新轴。
3.2及时更换磨损轴套，避免加剧轴弯曲。
4. 消除辅助系统方面的措施
4.1对于没有冲洗系统的泵，经过长期停用，在再次启动前，应拆卸检查机封有无卡阻现象，清洗后在使用。
4.2有自冲洗的机械密封，应定期检查冲洗管路，如有堵塞情况，及时清理。
5.消除其他方面的措施
5.1严格执行设备操作规程，按照规程进行操作。
5.2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。
四、结语
机械密封失效，除自身原因外还有工况条件、运行状态和操作安装等其他方面的原因，在实际生产中，通过观察机封的运行及磨损情况，详细分析原因，逐一消除，这样才能保证密封长期可靠地运转。
参考文献
[1]袁周 黄志坚主编.工业泵常见故障及维修技巧.北京：化学工业出版社，2008.
[2]蒋培正主编.过程流体机械.北京：化学工业出版社，2001.
作者简介：郑天一（1985- ），男，2008年毕业于辽宁石油化工大学过程装备与控制工程专业，工学学士，助理工程师。