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　　摘　要：機(jī)械密封是XA型離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了XA型離心泵用機(jī)械密封常見的泄漏現(xiàn)象，分析了泄漏原因，并提出了解決方案，減少跑、冒、滴、漏維修頻率，提高使用效果。
　　關(guān)鍵詞：離心泵；機(jī)械密封；泄漏措施
　　XA型為單級(jí)單吸離心泵，是供吸清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體，也是化工企業(yè)生產(chǎn)部門的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。在連續(xù)生產(chǎn)過程中，許多泵需要夜以繼日地運(yùn)轉(zhuǎn)，是電能消耗大戶，也是材料、備件損耗的主要環(huán)節(jié)。機(jī)械密封是一種旋轉(zhuǎn)軸用非平衡型單面多彈簧集裝式的密封，它是在流體介質(zhì)和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈性元件（或磁力）的作用下，兩個(gè)垂直于軸心線的密封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)端面緊貼著相對(duì)旋轉(zhuǎn)，具有流體壓力和靜壓力、起著平衡壓力作用，從而達(dá)到阻漏的軸封裝置。具有能阻止泄漏、減少摩擦損耗、提高機(jī)器效率和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，目前大多數(shù)的離心泵軸封都是采用機(jī)械密封。機(jī)械密封是離心泵的主要易損件之一，因而泵的故障多數(shù)是由密封失效所導(dǎo)致的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械密封失效導(dǎo)致泵的故障占設(shè)備故障率的50%以上。機(jī)械及維檢修工作帶來(lái)的成本壓力，密封失效導(dǎo)致工藝介質(zhì)泄漏，不但給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)環(huán)保處理及環(huán)境污染也帶來(lái)很大的影響。下面對(duì)XA型離心泵機(jī)械密封的失效原因進(jìn)行了分析與處理：
　　1、 XA型離心泵概況
　　XA型泵供吸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體，適用于工廠、礦山、城市給排水、空調(diào)、消防和農(nóng)田排灌之用。規(guī)格相同的泵因改變?nèi)~輪外徑而有不同的性能（在泵型號(hào)后面加上A、B、C等字母表示）。本泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，體積小，重量輕，抗汽蝕性能好，電耗低，使用維修方便。
　　XA型泵通用性廣，全系列共60種規(guī)格，但只用六種軸。同一規(guī)格的軸、軸承、軸套、軸封、葉輪緊固件等均能互換。全系列泵的懸架也只有六種。
　　泵的轉(zhuǎn)速分為：2900r/min和1450r/min；性能如下：2900r/min 450r/min；Z大流量：100l/s 250l/s；Z高總揚(yáng)程：150m 90m；Z高轉(zhuǎn)速：3500r/min（用于60Hz電源時(shí)，葉輪直徑有所減?。?；Z高工作作溫度：105℃；軸封：填料密封或機(jī)械密封；Z低工作溫度-10℃；工作壓力：一般為1Mpa，如需提高到1.6Mpa
　　2、 機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
　　2.1 泵體結(jié)構(gòu)示意圖

圖1 離心泵泵體結(jié)構(gòu)
1.泵體；2.葉輪；3.軸；4.軸套；5.密封環(huán)；6.泵蓋；7.填料密封；8.懸架部件；9.懸架之架；10.葉輪螺母；11.機(jī)封軸套；12.機(jī)械密封；13.密封墊；14.機(jī)封壓

　　本泵為后開式，拆開泵蓋和葉輪時(shí)不需拆卸吸水和排出管路。懸架內(nèi)裝有兩個(gè)球軸承，用機(jī)油或潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，泵通過彈性聯(lián)軸器由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。渦室、底腳、進(jìn)水法蘭和出水法蘭鑄成一個(gè)整體。
　　2.2 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)
1.靜環(huán)；2.動(dòng)環(huán)；3.動(dòng)環(huán)密封圈；4.推環(huán)；5.彈簧；6.傳動(dòng)座；7.靜環(huán)密封圈；8.壓蓋

　　機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它主要由以下元件構(gòu)成：
　?。?）主要?jiǎng)用芊庠?包括動(dòng)環(huán)和靜環(huán)。動(dòng)環(huán)與泵軸一起旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)固定在壓蓋內(nèi)，用防轉(zhuǎn)銷來(lái)防止它轉(zhuǎn)動(dòng)?？縿?dòng)環(huán)與靜環(huán)的端面貼合來(lái)進(jìn)行動(dòng)密封。
　?。?）輔助密封元件：包括各靜密封點(diǎn)所用的密封圈。
　?。?）壓緊元件：即彈簧（或波紋管）。
　?。?）傳動(dòng)元件：包括傳動(dòng)座及固定銷釘。
　　2.3 機(jī)械密封工作原理
　　機(jī)械密封種類繁多，型號(hào)各異，主要有6個(gè)泄漏點(diǎn)：（1）動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間，動(dòng)環(huán)主要靠?jī)?nèi)液體壓力及彈簧力壓貼在靜環(huán)上，以阻止泄漏；（2）靜環(huán)與壓蓋之間，屬于靜密封點(diǎn)；（3）動(dòng)環(huán)與軸（軸套）之間，動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)；（4）泵蓋與壓蓋之間，也屬于靜密封點(diǎn)。（5）靜環(huán)與靜環(huán)盒子的輔助密封處；（6）動(dòng)環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)合處。
　　當(dāng)前采用新材料和工藝的各種機(jī)械密封的新技術(shù)，進(jìn)展較快，有下列的機(jī)械密封新技術(shù)。密封面開槽密封技術(shù)近年來(lái)，在機(jī)械密封的密封端面上開了各種各樣的流槽，以產(chǎn)生流體靜、動(dòng)壓效應(yīng)，現(xiàn)在還在不斷更新。零泄漏密封技術(shù)過去總認(rèn)為接觸式和非接觸式機(jī)械密封不可能達(dá)到零泄漏（或無(wú)泄漏）。干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封技術(shù)這類密封是將開槽密封技術(shù)用于氣體密封。上游泵送密封技術(shù)即利用密封面上開流槽將下游少量泄漏流體泵送回上游。上述幾類密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：采用淺槽，且膜厚和流槽的深均屬微米級(jí)，并采用潤(rùn)滑槽，徑向密封壩和周向密封堰組成密封和承載部分。也可以說開槽密封是平面密封和開槽軸承的結(jié)合。其優(yōu)點(diǎn)是泄漏量?。ㄉ踔翢o(wú)泄漏）、膜厚大，消除接觸摩擦、功耗和發(fā)熱量小。熱流體動(dòng)壓密封技術(shù)它是利用各種形狀較深的密封面流槽，造成局部熱變形，以產(chǎn)生流體動(dòng)力楔效應(yīng)。這種具有流體動(dòng)壓承載能力的密封，稱之為熱流體動(dòng)力楔密封。
　　從機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)圖2可以看出，機(jī)械密封是將容易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動(dòng)密封。動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的密封：是靠彈性元件（彈簧、波紋管等）和密封液體壓力在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面（端面）上產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)膲壕o力（比壓）使兩個(gè)光潔、平直的端面緊密貼合；端面間維持一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的作用。這層膜具有液體動(dòng)壓力與靜壓力，它起著平衡壓力和潤(rùn)滑端面的作用。兩端面之所以必須高度光潔平直是為了給端面創(chuàng)造完美貼合和使比壓均勻的條件，這是相對(duì)旋轉(zhuǎn)密封。
　　3、XA型離心泵機(jī)械密封常見的泄漏現(xiàn)象
　?。?）由機(jī)械密封材質(zhì)原因造成的滲漏。泵運(yùn)行環(huán)境惡劣，機(jī)械密封無(wú)法滿足介質(zhì)要求，示運(yùn)行一段時(shí)間后，機(jī)械密封被告腐蝕而發(fā)生泄漏。解決方案是選取材質(zhì)滿足介質(zhì)要求的機(jī)械密封。
　　（2）操作使用不當(dāng)和突然停電引起的滲漏。泵開停機(jī)不當(dāng)會(huì)造成機(jī)械密封滲漏，突然停電或是晃電而造成泵倒轉(zhuǎn)引起機(jī)械密封損壞。解決方案是加強(qiáng)操作工的培訓(xùn)和保證正常供電，減少供電波動(dòng)。
　?。?）運(yùn)行周期性滲漏。包括以下幾個(gè)方面：
　?、僖蜷L(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，泵轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量大，輔助密封與軸的過盈量大，動(dòng)環(huán)不能在軸上靈活移動(dòng)。在泵翻轉(zhuǎn)，動(dòng)、靜環(huán)磨損后，得不到補(bǔ)償位移。解決方案是應(yīng)定期進(jìn)行檢查監(jiān)控，同時(shí)在裝配機(jī)械密封時(shí)，軸的軸向竄動(dòng)量應(yīng)小于0.1mm，輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適中，在保證徑向密封的同時(shí)，動(dòng)環(huán)裝配后，保證能在軸上靈活移動(dòng)（把動(dòng)環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來(lái)）。
　　②密封面潤(rùn)滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。解決方案是使油室腔內(nèi)潤(rùn)滑油面高度高于動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封面。
　?、坜D(zhuǎn)子周期性振動(dòng)。原因是定子與上、下端蓋未對(duì)中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會(huì)縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。解決方案是根據(jù)維修標(biāo)準(zhǔn)來(lái)糾正上述問題。
　?、軝C(jī)械密封滲漏引起的磨軸現(xiàn)象。機(jī)械密封失效常常產(chǎn)生磨軸，磨軸位置主要有動(dòng)環(huán)輔助密封圈處、靜環(huán)位置，少數(shù)彈簧有磨軸現(xiàn)象。磨軸的主要原因：一是雙端面機(jī)械密封，反壓狀態(tài)是不良的工作態(tài)，介質(zhì)中的顆粒、雜質(zhì)很容易進(jìn)入密封面，使密封失效；二是磨軸的主要部件為橡膠波紋管，且由于上端密封面處于不良潤(rùn)滑狀態(tài)，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的摩擦力矩大于橡膠波紋管與軸之間的傳遞轉(zhuǎn)矩，發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；三是動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的輔助密封由于受到污水中的弱酸、弱堿的腐蝕，橡膠件已無(wú)彈性，有的已腐爛，失去了應(yīng)有的功能，產(chǎn)生了磨軸的現(xiàn)象。
　　為解決以上問題，應(yīng)采取如下措施：①保證下端蓋、油室的清潔，對(duì)不清楚的潤(rùn)滑油禁止裝配；②機(jī)械密封油室腔內(nèi)油面線應(yīng)高于動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封面；③根據(jù)不同的使用介質(zhì)選用不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封。對(duì)腐蝕性介質(zhì)，橡膠應(yīng)選用而弱酸、弱堿的氟橡膠。機(jī)械密封靜環(huán)應(yīng)加防轉(zhuǎn)銷。
　　4、導(dǎo)致機(jī)械密封失效的主要原因分析及處理
　　4.1 沖洗不當(dāng)（或不沖洗）會(huì)使機(jī)械密封失效
　　由于機(jī)械密封本身的工作特點(diǎn)，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)端面的相互摩擦，將不斷產(chǎn)生摩擦熱，使摩擦副內(nèi)溫度升高，給機(jī)械密封造成以下影響：（1）摩擦副內(nèi)液膜蒸發(fā)、汽化造成干摩擦；（2）摩擦副內(nèi)液膜粘度下降，潤(rùn)滑狀況差；（3）摩擦副介質(zhì)蒸汽壓增加，從而產(chǎn)生泄漏；（4）加速介質(zhì)的腐蝕作用；（5）輔助密封圈老化，失去彈性，甚至分解；（6）動(dòng)靜環(huán)產(chǎn)生變形。
　　為了消除摩擦熱的影響，保證密封正常工作，延長(zhǎng)使用壽命，必須采取適應(yīng)機(jī)械密封不同介質(zhì)條件的冷動(dòng)方法，使端面間有液膜存在，起到潤(rùn)滑作用，這是機(jī)械密封能正常工作的基本條件。介質(zhì)內(nèi)含有懸浮顆粒及雜質(zhì)的機(jī)械密封，由于固體顆粒進(jìn)入摩擦副，使動(dòng)靜環(huán)劇烈磨損、靜環(huán)密封圈失去浮動(dòng)、彈簧失去彈性造成密封失效，因此采取凈化后的清潔液體或蒸汽對(duì)摩擦副進(jìn)行沖洗或采取過濾的辦法將介質(zhì)中的顆粒及雜質(zhì)除去，以保證機(jī)械密封正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　常見的因沖洗而造成機(jī)械密封失效的情況有：沖洗液管道過濾器堵塞導(dǎo)致沖洗液流量不足；由于缺失過濾器，使沖洗液中含有的雜質(zhì)進(jìn)入密封面；沖洗液管道無(wú)止逆閥導(dǎo)致工藝液體逆行進(jìn)入沖洗液管道，使沖洗液中雜質(zhì)顆粒增加，導(dǎo)致使用此沖洗液的機(jī)械密封失效。
　　4.2 靜密封失效
　　靜密封點(diǎn)泄漏多數(shù)是由于密封圈的缺陷造成，如密封圈尺寸差太大或本身有傷、老化變質(zhì)等。只要結(jié)構(gòu)和材料選擇正確，密封圈質(zhì)量合格和安裝合乎要求，靜密封是可以滿足密封要求的。
　　4.3 動(dòng)密封點(diǎn)失效
　　理論上影響動(dòng)密封效果的主要有以下幾方面：
　?。?）介質(zhì)影響：介質(zhì)壓力愈高泄漏量會(huì)愈多；粘度低的介質(zhì)較粘度高的易泄漏：帶顆粒和易結(jié)垢的介質(zhì)比干凈穩(wěn)定的易泄漏。
　　（2）軸的影響：一般來(lái)說，軸愈粗則密封面愈寬，對(duì)垂直偏差也愈敏感，幫愈易泄漏；軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中愈易擺振，則愈易泄漏；轉(zhuǎn)速愈高愈易泄漏。
　　（3）密封結(jié)構(gòu)：Z重要的是密封的浮動(dòng)性，浮動(dòng)性Z好的波紋管密封效果Z好，用聚四氟乙烯塑料密封圈效果差。
　?。?）密封端面在制造和安裝質(zhì)量中以端面平直度與轉(zhuǎn)軸軸線的垂直度Z為重要。
　　實(shí)際工作中工藝狀況對(duì)介質(zhì)中存在顆粒物的濃度有極大的影響，工藝液中夾帶過多的顆粒常常是導(dǎo)致彈簧失效進(jìn)而使密封失效的主要因素之一；工藝液溫度過高造成的氣蝕導(dǎo)致設(shè)備劇烈振動(dòng)進(jìn)而使密封損壞失效；氣蝕振動(dòng)還會(huì)使設(shè)備的軸發(fā)生變形從而影響機(jī)械密封的安裝質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)效果。對(duì)于某一特定工況的機(jī)械密封而言，盡可能提高密封的貼和性是提高密封性能、減少泄漏的關(guān)鍵。但是過度的壓緊端面，導(dǎo)致機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)磨損劇烈過早失效是維修安裝初期常出現(xiàn)的問題之一。設(shè)備安裝中的起重作業(yè)也是需要關(guān)注的一個(gè)方面，在吊裝過程中的磕碰，會(huì)直接將機(jī)械密封密封端面損壞。
　　5、檢修中需注意的幾個(gè)問題
　　在日常實(shí)際檢修工作中，常常容易存在一些誤區(qū)，主要是對(duì)機(jī)械密封的一些附屬零部件的密封作用原理的理解上出現(xiàn)偏差。下面就檢修時(shí)容易產(chǎn)生的誤區(qū)及應(yīng)注意的問題作一些簡(jiǎn)單的說明。
　　5.1 彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實(shí)，彈簧壓縮量過大，會(huì)導(dǎo)致密封摩擦副的急劇磨損，瞬間就可能燒損。過度的壓縮使彈簧產(chǎn)生永久塑性變形，失去調(diào)節(jié)動(dòng)環(huán)端面的能力，從而使密封失效。
　　5.2 動(dòng)環(huán)密封圈越緊越好。其實(shí)動(dòng)環(huán)密封圈過緊有害無(wú)益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，引起過早泄漏；二是增大了動(dòng)環(huán)軸向調(diào)整、移動(dòng)的阻力，在工況變化頻繁時(shí)無(wú)法適時(shí)進(jìn)行調(diào)整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動(dòng)環(huán)密封圈變形，影響密封效果。
　　5.3 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(duì)較緊密封效果會(huì)好些，但過緊也是有害的。一是引起靜環(huán)過度變形，影響密封效果；二是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般比較脆，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)。靜環(huán)的安裝形式的選擇要充分考慮在相應(yīng)的工況下的浮動(dòng)能力，安裝后能自動(dòng)追隨動(dòng)環(huán)面與之貼合，如果靜環(huán)密封圈過緊，使靜環(huán)安裝后不能浮動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生偏磨，過早的失效。
　　5.4 葉輪鎖緊螺母越緊越好。機(jī)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緊螺母沒鎖緊，其實(shí)導(dǎo)致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊圈失效、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，接觸面被破壞，軸上各部件間有間隙，軸頭螺紋過長(zhǎng)等，都會(huì)導(dǎo)致軸間泄漏。鎖緊螺母鎖緊過度只會(huì)導(dǎo)致軸間墊圈過早失效。其實(shí)，適度擰緊鎖緊螺母，可以使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運(yùn)轉(zhuǎn)中鎖緊螺母會(huì)自動(dòng)適時(shí)鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。
　　5.5 新的比舊的好。相對(duì)而言，使用新機(jī)械密封的效果好于舊的，但如果新機(jī)械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇不當(dāng)時(shí)，或配合尺寸誤差較大時(shí)，就會(huì)影響密封效果。在聚合性和滲透性介質(zhì)中，靜環(huán)如果沒有出現(xiàn)過度磨損，還是不更換為好。因?yàn)殪o環(huán)在靜環(huán)座中長(zhǎng)時(shí)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。其實(shí)，很多情況下，機(jī)械密封都是沒有問題的，只要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和處理，機(jī)械密封是可以繼續(xù)使用的。這樣，既可以節(jié)約成本，又可以減少工作量，并可以保證密封效果。
　　5.6 拆修總比不拆好。一旦機(jī)械密封出現(xiàn)泄漏便急于拆修，這種做法是不完全對(duì)的，應(yīng)該根據(jù)具體情況具體分析。其實(shí)，有時(shí)候機(jī)械密封并沒有損壞，只需調(diào)整工況或適當(dāng)調(diào)整密封就可消除泄漏。這樣既避免零部件的浪費(fèi)又可以避免維修人員的無(wú)用勞動(dòng)。在檢修時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況作出正確的判斷，從而采取有針對(duì)性的檢修。根據(jù)密封的發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在很多的密封在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮設(shè)計(jì)成集裝式，有效地杜絕了上述很多的泄漏發(fā)生。
　　6、結(jié)束語(yǔ)
　　石油化工和治金等流體輸送領(lǐng)域中的離心泵機(jī)械密封，隨著工藝操作水平的提高、檢修質(zhì)量的改善、備件質(zhì)量的保證，機(jī)械密封越來(lái)越能達(dá)到共設(shè)計(jì)使用壽命，而其意外失效的情況也會(huì)相應(yīng)減少。同時(shí)，通過對(duì)車間操作工進(jìn)行理論培訓(xùn)和操作培訓(xùn)也能Z大程度地避免機(jī)械密封的意外失效。
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