浅谈化工离心泵的轴封技术

苏德林

【摘 要】旋转轴端密封件是离心泵的关键部件。论文主要介绍了化工离心泵常用的两种密封技术（填料密封、机械密封）工作原理、特性及其应用现状，结合其各自的性能特点，深刻剖析其在安装、维修、使用方面存在的常见问题及解决措施。

【Abstract】The axis of rotation ethods are key components in a centrifugal pump. This paper mainly introduces the working principle， characteristics and application status of two sealing technologies（packing seal and mechanical seal） commonly used in chemical centrifugal pumps， and combined with their respective performance characteristics，analyzes the common problems and solutions to the installation， maintenance and use.

【关键词】离心泵；填料密封；机械密封

【Keywords】 centrifugal pump； packing seal； mechanical seal

【中图分类号】TH311 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0187-02

1 引言

离心泵在化工行业应用十分广泛，轴端密封是其关键部件，而密封性能是评价其质量的一个重要指标。

2 填料密封

2.1 填料密封原理

填料密封又称压紧填料密封，俗称盘根，盘根密封是最古老的一种密封形式。填料密封因其制造简单、成本低、维修方便等优点深受业界的青睐。它靠压盖产生的压紧力将填料沿轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料本身具有的塑性，产生径向力并与轴紧密接触从而达到密封效果。其密封质量主要取决于迷宫效应和轴承效应[1]。

①迷宫效应：由于轴有一定的粗糙度，填料与轴的接触不是非常均匀，填料与轴只有部分贴合而部分未接触，从而在轴和填料之间组成一道不规则的迷宫，达到阻止液体泄漏的作用。②轴承效应：由于填料摩擦系数小，自润滑性能好，使填料和轴类似于滑动轴承避免了填料和轴的过度磨损。

2.2 填料密封的安装和使用

填料的安装质量对其密封效果和使用寿命影响较大，因此安装时应注意以下几点：①用百分表检查旋转轴与填料函的同轴度和径向跳动量是否符合要求。②清理填料函，检查轴颈是否光滑，不应有拉毛、刮痕。③检查填料材质、规格是否匹配。填料断面尺寸b（b=（D-d）/2，D为函内径、d为轴径），严禁因敲打而破坏填料塑料，影响密封效果。④沿轴周长将填料切断，切割后的环接头应吻合，切口可以是直口或45°斜口。⑤装填。按顺序依次装填，第一圈填料装填前内表面涂以润滑剂，轴向扭开后套入轴上，用与填料尺寸相同的轴套压装填料，然后用压盖对轴套进行压紧，施加适当压紧力即可。然后装第二圈填料、第三圈填料……注意每圈填料接口应错开，每装一圈盘动一次轴，以便控制压紧力。⑥填料装完后，对称紧固压盖螺栓，松紧程度以盘动车即可，避免压得太紧填料被烧。⑦试运转。用手盘动联轴器，阻力大小适中，可根据摩擦力矩、填料函外壳温度上升情况、介质的泄漏量（1～6滴/秒较为合理）大小来逐渐调节压盖螺栓松紧。填料函的外壳温度避免急剧上升，一般控制较环境温度高30～40℃即可，以保持稳定温度。对于填料密封来说微量泄露是不可避免的，所以不适宜用于易燃易爆、有毒有害介质的密封[2]。

3 机械密封

3.1 机械密封原理

机械密封又称端面密封，是旋转轴用的动密封。机械密封由至少一对垂直于旋转轴端面在流体和弹力补偿机构的共同作用力及辅助密封的配合下保持接合并做相对运动而構成的防止泄露的密封装置。

3.2 机械密封的基本元件

①摩擦副；②弹性元件；③辅助密封件；④传动件；⑤防转件；⑥紧固件。

3.3 机械密封优缺点

机械密封优点：①运行中密封状态可靠稳定，泄露量极小；②使用寿命长，在油、水介质中一般可达1～2年或更长；③摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；④轴或轴套磨损少；⑤维修周期长，端面磨损后可自动补偿；⑥抗震性好，对转动轴的振动以及轴对密封腔的倾斜度可以通过弹力补偿机构进行调整以适应工况的变化；⑦适用范围较广，适用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。

机械密封缺点：①结构复杂，对加工要求高；②安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平；③发生偶然性事故时，处理较困难。

3.4 机械密封泄漏原因

根据机泵日常运行和维修经验，其泄露主要原因总结如下：①摩擦副端面泄露。端面粗糙不平或存在损伤，视损伤的情况可进行研磨抛光或直接更换密封环；密封端面存在异物。装配前对各密封件进行检查清洗，确保各密封面清洁；安装不正确，同轴度不够，应重新安装。②辅助密封圈密封面泄漏。辅助密封圈规格尺寸不合适，重新更换；密封圈质量差，压缩率不符合要求，需要替换合格品；密封圈安装时被损伤，安装前仔细检查确认轴颈、机封套等部件清洁、光滑、无毛刺，否则都会引起密封失效；轴表面有缺陷或有腐蚀、麻点、凹坑，应更换新轴或轴材料；密封圈的材质与介质不相容，应重新选用合适的密封材料。③非补偿环密封圈处泄漏。④压盖端面的泄漏。机体与压盖结合面、密封面存在凹坑、刻痕等缺陷。需进行打磨、填补修复；压盖螺栓压紧力太小。确保螺栓力大于内部介质压力，防止存在内压使密封压盖与机壳端面趋于分离；垫片或密封圈损伤。应更换垫片或密封圈；端面不清洁，安装前检查清洗，确保各密封部位干净清洁；螺栓压紧力不均匀，应重新紧固。⑤轴套与轴之间的泄漏。一般是由于密封圈或垫片安装不当，以至损伤而造成的。endprint

3.5 机械密封的安装及操作

目前化工领域大部分离心泵选用集装式机械密封，通常机械密封的泄露都是由于人员操作、维修安装不当所致，过硬的操作及维修技术至关重要，应注意以下几点：①检查机械密封的型号、规格是否匹配。②检查机械密封安装的尺寸精度、几何精度和相互关系是否符合技术要求。主要有以下几个方面：机械密封安装部位的轴颈（或轴套）径向跳动允差最大不超过0.05mm，轴窜最大值不超过0.08mm，同轴度不超过0.1mm，轴颈（或轴套）的表面光洁度和外径尺寸公差；安装动环密封圈的轴（或轴套）的端部，安装机械密封的壳体孔的端部结构之倒角和光洁度；机械密封与旋转轴工作时的轴向位移量。③机械密封安装过程中要保持清洁，严禁直接敲打密封元件，防止损伤和破坏。④安装动、静环表面应涂上一层清洁的机油和透平油。辅助密封圈安装前也需涂一层清洁的机油，防止安装过程中由于剐蹭、摩擦损伤辅助密封圈。⑤安装静环压盖时，均匀紧固螺旋，确保压盖四周间隙均勻及静环与轴的同心度。⑥安装过程确保机械密封弹力机构的底座锁紧螺栓紧固牢靠，同时保证底座与轴套的同轴度。⑦安装后用手推动动环，能使动环在轴线方向上可以灵活移动，并具有一定弹性。⑧安装后用手盘动机泵转子、轴转动应灵活、无剐蹭、无异音。⑨泵在启动前必需灌满介质，保证泵壳、密封腔及入口管线的真空度，同时进行静压试漏，如有问题及时排查处理。⑩泵启动前确保机械密封冷却水管线排气充分，循环畅通，压力符合要求，防止由于干摩擦造成密封失效[3]。？輥？輯？訛泵启动后，逐渐调整出口阀的开度，确保出口介质压力在泵的额定工况下平稳运行，避免压力急剧波动。？輥？輰？訛运行过程中避免转子剧烈震动、介质温度急剧波动、气蚀等现象。？輥？輱？訛日常操作避免频繁起停。

4 结语

通过深入对离心泵的两种轴封技术的分析探讨，结合神宁集团煤制油装置、甲醇项目、烯烃项目中各类离心泵的维修、安装、使用情况，充分说明了熟练掌握这两种密封的工作原理、操作及维修技能，可以大大提高化工离心泵的运行周期及使用寿命，降低维修成本，提高生产效率，为化工生产装置“安全、稳定、长周期、满负荷、优质”运行打好坚实基础。

【参考文献】

【1】毛建力.飞锤螺旋密封设计研究[J].中国井矿盐，2002（03）：88-90.

【2】裴宁，梁志华.磁流体密封原理与应用[J].真空，2001（01）：101-103.

【3】冷远文.飞铁泵在熔融尿素泵上的应用及改进[J].贵州化工，2000（S1）：98-103.endprint