氧化铝生产工艺中机械密封的使用维护

张青伟

（国家电投集团山西铝业有限公司，山西 忻州 034100）

1 机械密封的主要结构

某拜耳法氧化铝厂，离心泵多达到960余台，其中约98%的离心泵轴封使用的是机械密封。日常工作中一半以上的工作量是离心泵的维修，而机械密封故障则是主要故障。机械密封的作用原理是依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧，动环和静环是机械密封的核心，其中动环随轴转动处于动态，静环随机体处于静态，动环和静环紧密贴合起到密封作用，阻止介质泄露[1]。弹簧一直处于压紧状态，对动环提供轴向推力，使动环紧贴静环，并在动静环出现磨损后，自动补偿密封面的磨损量。机械密封其他的必要辅助结构还包括：压盖、推环（动环座）、定位环、轴套、动环密封圈、静环密封圈、轴套密封圈等。

2 安装前的检查注意事项

（1）检查泵轴和轴承。泵轴和轴承作为离心泵转动的核心部件，对机械密封的寿命有较大影响。安装前，应在转子处架设百分表，检查轴的轴向窜动量和径向弯曲。一般要求轴向窜动量和径向弯曲均不得超过0.05mm。否则就应该及时解体轴承箱，更换轴承，甚至泵轴。

（2）检查机封箱。机封箱在长期使用之后，会出现磨损，导致机械密封出现异常泄露。①机封箱与机械密封的静密封结合处磨损，导致O型圈密封不严，引起泄露。②泵壳上固定机封箱的螺栓孔磨损，导致机封箱与泵轴同心度超差，进而引起机械密封转动部位和静止部位不同心，引起动静环偏磨、水封偏磨，发生泄漏。③机封箱上固定机械密封的螺栓孔磨损，导致机械密封同心度超差，引起机械密封动静环偏磨、水封偏磨，发生泄漏。

（3）检查机械密封。检查机械密封的动环、静环的端面是否被碰伤。各元件需用汽油清洗干净，保持元件表面无尘、铁屑或异物。检查机械密封的其他元件是否有损坏或缺失。常见的缺陷为机械密封的O型密封圈有缺陷，或缺失。

3 安装时的注意事项

3.1 要注意避免安装过程中产生的偏差

①应先进行轴系找正，后固定机械密封。机械密封的固定螺栓应均匀紧固，用塞尺检查机械密封与机封箱的结合面，各点误差不大于0.05毫米。防止动环、静环贴合端面偏斜。动、静环不平行，将产生各种流体的动静压效应，造成密封面受到的承载力过大而打开，导致机械密封泄露。②检查机械密封与轴或轴套外径的配合间隙(即同心度)，四周要均匀。要求同心度偏差不大于0.05mm。

3.2 要注意机械密封预紧力的调整

机械密封的弹簧压缩量要符合使用要求的规定，同时结合离心泵的扬程。扬程高的离心泵，泵腔压力大压缩量应适当加大。弹簧压缩量过大或过小均会影响机械密封的使用寿命，要求误差为2mm。压缩量过大会增加动静环贴合端面压力，加速磨损。过小会造成压力不足，动静环贴合面打开，起不到密封作用。

3.3 机械密封安装后盘车检查

机械密封安装后须手动盘车检查，保证离心泵的转动部位无卡塞，动环随轴灵活转动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来，方可继续回装离心泵。

4 使用过程中的注意事项和维护调整

4.1 启动前的检查事项

①离心泵安装完毕，在启动前须盘车检查叶轮的转动情况，是否转动灵活、无卡塞。如有异常，要及时排除，主要是装配过程中的配合尺寸的问题。常见故障包括弹簧压缩量过大，盘车困难，或轴系靠前或靠后，导致离心泵转子与泵壳摩擦，或者部分机械密封出厂时有预调整压片，安装后未及时拆除。②检查冷却水，一般要求冷却水小口进、大口出，防止机械密封内部憋压，导致水封过早磨损出现泄漏。离心泵启动前，应先开冷却水。水质应符合使用要求，不应含有杂质。③检查离心泵输送的流体系统。要求启动前要先开启泵的进口阀，使泵输送的流体充满整个泵腔。

4.2 运转过程中的注意事项

（1）离心泵泵启动后如果出现轻微泄漏现象，应先观察一段时间，不宜急于拆卸，频繁拆卸对机械密封和泵都有损伤的风险。

（2）离心泵输送的流体应供料充足、稳定，避免发生汽蚀现象，更不可打空泵。供料不足将导致机械密封的动静环干磨，损坏摩擦副及其他密封元件。如使用的是无水机封，打空泵几分钟便可导致机械密封动静环温度过高而烧毁。

（3）离心泵运转过程中提速和操作压力应平稳。转速提升过快，或压力波动过大，将可能导致弹簧补偿的压力不及时，引起机械密封的动静环瞬间张开，发生泄漏。要求操作操作过程中压力波动不大于0.1MPa。如因提速过快、或压力不稳定发生泄漏，一般只需及时停泵，待设备停止、冷却水变清澈后，再重新启动泵便可解决泄漏，不需隔离检修。

（4）对于使用超过3个月的机械密封，由于部分工厂使用的冷却水含杂质较多，或因动静环磨损，将导致机械密封内部弹簧提供的压力不足，发生泄漏。此时要分析原因，及时处理。如水质不合格结垢严重，应及时用稀酸，通过机械密封的进水口、出水口冲洗机封内部，消除水垢，恢复弹簧作用。如动静环磨损导致弹簧预紧力不足，应向电机侧调整泵轴，增加机械密封内部弹簧的压缩量。

5 拆卸时的注意事项

在拆卸机械密封时要小心谨慎，不可使用蛮力，更不可使用手锤和扁铲，以免磕碰到传动轴，使拆卸更滑困难，甚至导致传动轴弯曲，影响下次使用。拆不下时，多数原因是离心泵叶轮与机械密封之间的橡胶密封件损坏，料浆进入机械密封的轴套与传动轴之间，结垢导致。应先进行清洗，再进行拆卸。如清洗后仍然无法拆下，可对机械密封进行加热，利用温差拆卸。但加热过程中必须对传动轴进行冷却，一方面更好的利用温差，另一方面避免传动轴超过退火温度，影响传动轴的性能。

6 总结

随着科学的不断进步，机械密封的制造和使用技术已经很成熟，有的机械密封可以无故障运行多年。生产中，因机械密封自身制造缺陷造成的故障并不多见，我们应当结合实际情况，综合考虑安装、使用、检修、维护等多方面的因素，时刻牢记机械密封是一个非常精密脆弱的东西，仔细认真地分析，逐步排查存在问题，避免异常故障，减少检修工作量。

参考文献

［1］ JB/T 1472-2011，《泵用机械密封》，[S]中华人民共和国机械行业标准；