浅谈对水泵机械密封的认识

    闫　鹍

    摘要：目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛，其应用前景也将更加广阔。本文笔者结合工作实际，浅谈一下水泵的机械密封问题。

    关键词：水泵；机械密封

    目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛，而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求，机械密封的应用前景将更加广泛。机械密封亦称端面密封, 其有一对垂直于旋转轴线的端面, 该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下, 依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合, 并相对滑动, 从而防止流体泄漏。大庆石油化工总厂万隆物业公司光明锅炉使用的循环泵，型号为200LGY75A，流量275 m3/h，工作压力0.4MP，工作温度为95，介质为清水，密封为机械密封的水泵，本文笔者结合工作实际，浅谈一下水泵的密封问题。

    1水泵机械密封的渗漏现象及原因

    1.1 由于压力产生的渗漏

    1.1.1 真空状态运行造成的机械密封渗漏

    泵在起动、停机过程中, 由于泵进口堵塞, 抽送介质中含有气体等原因, 有可能使密封腔出现负压, 密封腔内若是负压, 会引起密封端面干摩擦, 内装式机械密封会产生漏气(水) 现象, 真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异, 而且机械密封也有其某一方向的适应性。

    对策: 采用双端面机械密封, 这样有助于改善润滑条件, 提高密封性能。

    1.1.2 高压和压力波造成的机械密封渗漏

    由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa 时,会使密封端面比压过大, 液膜难以形成, 密封端面磨损严重, 发热量增多, 造成密封面热变形。

    对策: 在装配机封时, 弹簧压缩量一定要按规定进行, 不允许有过大或过小的现象, 高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理, 尽量减小变形, 可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料, 并加强冷却的润滑措施, 选用可靠的传动方式, 如键、销等。

    1.2 周期性渗漏

    1.2.1 转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡, 汽蚀或轴承损坏(磨损) ,这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。

    对策: 可根据维修标准来纠正上述问题。

    1.2.2泵转子轴向窜动量大, 辅助密封与轴的过盈量大, 动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转, 动、静环磨损后, 得不到补偿位移。

    对策: 在装配机械密封时, 轴的轴向窜动量应小于0.1mm , 辅助密封与轴的过盈量应适中, 在保证径向密封的同时, 动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由地弹回来)。

    1.2.3密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

    对策: 油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。

    1.3.因其他问题引起的机械密封渗漏

    1.3.1 安装动环密封圈的轴(或轴套) 端面及安装静环密封圈的密封压盖(或壳体) 的端面应倒角并修光,以免装配时碰伤动静环密封圈。

    1.3.2 弹簧压缩量一定要按规定进行, 不允许有过大或过小的现象, 误差±2mm , 压缩量过大增加端面比压, 摩擦热量过多, 造成密封面热变形和加速端面磨损, 压缩量过小动静环端面比压不足, 则不能密封。

    2影响机械密封效果的因素

    2.1影响密封效果的外部因素分析

    2.1.1机械加工精度不够

    机械加工精度不够，原因有很多，有的是机械密封本身的加工精度不够，这方面的原因容易引起人们的注意，也容易找到。但有时是泵其它部件的加工精度不够，这方面的原因，不容易引起人们的注意。例如：泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加大精度不够等原因。这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的。

    2.1.2振动偏大

    机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因，泵的其它零部件是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。

    2.1.3泵轴的轴向窜量大

    机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.5 mm以内。

    2.1.4轴向力偏大

    机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的，若存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因，造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力，运转时密封压盖温度将偏高，对于聚丙烯类的介质，在高温下会被熔融，因此泵启动后很快就失去密封效果，泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。

    2.1.5没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理

    机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统，达不到密封效果； 有时虽然设计人员设计了辅助系统，但由于冲洗液中有杂质，冲洗液的流量、压力不够，冲洗口位置设计不合理等原因，也同样达不到密封效果。

    2.2应采取的措施

    2.2.1消除泵振动的措施

    a.泵产品在设计过程中，要充分分析振动的来源，以消除振动源;b.泵产品的制造装配过程中，严格按标准和操作规程去执行，消除振动源;c.泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时，要严格把关，消除振动源;d.现场生产、操作、维修、调节时，严格把关，消除振动源。

    2.2消除泵轴窜量大的措施

    比较理想的设计方案有两个：一个是平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位； 另一个是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。

    2.3消除泵轴挠度偏大的措施 ：减少两端轴承之间的距离；增加泵轴的直径；提高泵轴材料的等级；泵轴设计完成后，对泵轴的挠度要进行校核检验计算。

    3结束语

    在设计泵用机械密封时，不仅要考虑机械密封本身的影响因素，而且要考虑机械密封外部的各种影响因素。在实际工作中要注意以下几个问题：

    3.1、分析机械密封的质量事故的原因时，要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响，采取措施不断提高机械密封的效果。

    3.2、对重要泵产品的机械密封，要增加保护措施，提高密封质量，减少密封质量事故。

    3.3、在泵产品的设计过程中要充分考虑到泵其它零部件以及现场其它设备对机械密封的使用效果的影响，为机械密封创造一个良好的外部条件。

    3.4、增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识，尽可能配备完善的机械密封辅助系统，以提高密封效果。

    参考文献

    [1]牟介刚《水泵的设计与研究》1999 ( 1) ：9～131

    [2]戴明俊严统迅《水泵机械密封常见渗漏现象及对策》

    [3]《如何提高泵用机械密封的性能及寿命》石油化工设备技术.1994 (6) ：23～261

    [4]张生昌 郑水华 邓鸿英 牟介刚《影响泵用机械密封外部条件的研究》