泵机械密封常见泄漏及维护

牛继超

摘要：在日常检修中比较常见的动设备检修是机械密封的泄漏，泄漏带来的一系列安全、生产、环保、人身伤害风险，占用较多的检修费用和人力资源。本文通过泵机械密封理论，阐述了机械密封选型、材料选择、密封面比压、选择机械密封的摩擦副及给其创造的条件、辅助系统配置分析等入手，与水泵为例，分析了水泵机械密封泄漏的现象和原因，并提出了改进的对策和建议。

关键词：泵机械密封;泄漏现象及原因;对策

在实际生产中，不同的操作条件和生产条件对泵机械密封可以产生重要的影响，甚至可能导致失去基本力学性能，对泵机械密封泄漏原因的分析对实际生产具有重要的意义和安全意义，原因的综合分析可以提高安全性、机械性能和机械寿命，因此选择机械密封和进行维护一直是许多企业优先考虑的问题之一。

一、泵的机械密封失效原因

腐蚀导致机械密封失效

泵的机械密封腐蚀包括金属环的腐蚀、非金属环的腐蚀和辅助密封圈及接触部件的腐蚀。

1、金属环的腐蚀

金属环本身没有抗腐蚀的能力，如果它与腐蚀性介质直接接触，就会被腐蚀。腐蚀能以一定的速度在内部扩散。在外力作用下，金属环会受力而变形，而变形后裸露的部分是腐蚀的主要区域，并通过薄弱环节逐渐影响其他区域，进而产生机械密封泄漏。

2、非金属环的腐蚀

石墨环的腐蚀也会使机械密封失效，腐蚀原因主要有：端面温度过高、浸渍树脂选择不当、浸渍树脂深度不够等。当石墨环处于氧化介质中时，整体冷却不良或摩擦时，环境产生的三四百度高温会促使石墨与氧化介质的氧化反应，使端面变得失去性能。

3、辅助密封件及接触部件的腐蚀

不同的材料具有不同的耐腐蚀性，一般选用弹性橡胶作为辅助密封件材料，橡胶腐蚀后会使表面变得异常粗糙，失去原有的弹性。而橡胶耐高温性能较差，一般不超过200度。

与辅助密封件接触的部件处于相对静止状态，它们之间的间隙和摩擦会引起腐蚀，而腐蚀表面一般较宽且较深。

二、水泵机械密封泄漏现象及原因分析

生产过程中，水泵机械密封泄漏原因有自身的原因和外部原因，材料的选择、安装和使用方式会导致机械密封的失效，失效故障现象也各不相同，学会通过不同的故障现象，及时做出正确的判断，为实际生产提供强有力的支持。

1、压力泄漏

（1）真空操作导致机械密封泄漏。

对策：采用双端机械密封，有利于改善润滑条件，提高密封性能。

（2）高压和压力波引起的机械密封泄漏。

对策：在机器装配密封时，弹簧压缩量必须按照规定调节，不允许过大或过小，为了使端面受力合理，尽可能减少变形，可用硬质合金、陶瓷等抗压强度高的材料和加强冷却润滑措施，选择可靠的传输方式。

2、周期性的泄漏

转子周期性振动或泵转子轴向窜动量大，辅助密封件不能补偿密封面的偏斜和振动，动环失去轴向浮动性，动、静环接触端面正常配合关系被破坏。

对策：机械密封装配时，转子轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封件与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，动环装配后应能在轴上灵活移动。

3、机械密封泄漏频繁

密封面的損伤造成的频繁泄漏故障包括机械密封石墨端面均匀环形凹槽、石墨内部磨损、石墨环断裂或缺口、石墨环出现腐蚀坑、硬质合金表面裂纹和烧伤等。

密封环经常发生泄漏故障包括端面磨损、镶嵌环松动等。

弹簧引起的泄漏包括转子振动、部件松动、介质问题和机械密封辅助设施损坏等。

4、其他原因造成的泄漏

安装动环密封件的轴（或轴套）端面和静环密封件的密封盖（或壳体）端面，应倒角修光，避免装配时动静环密封件发生损伤。弹簧压缩量必须按照规定调节，不得有过大或过小的现象，误差在2mm以内，压缩过大或过小，都会造成其不能密封。

（1）密封环与轴套之间的水垢使密封环不能轴向浮动，造成密封泄漏。一般热油离心泵的机械密封采用强制内冷，冷却水中含有较多的钙、镁离子和悬浮物。结垢温度一般在80℃左右，杂质含量较多的水形成结垢温度更低。高温泵的机械密封冷却水，钙镁盐结晶会析出在波纹管与挡板套筒之间，导致波纹管结垢失效而泄漏。

建议：升级密封冷却介质;采用低温脱盐水（软水）作为密封冷却介质;高温介质泵采用蒸汽做冷却介质，即防止轴套形成水垢，提高密封追随性;当工艺质量允许时，使用密封油作为冷却介质，防止轴套结垢。

（2）摩擦副内外边缘缺口。焊接波纹管机械密封摩擦副的刚性材料为碳化硅，柔性材料为浸锑石墨。碳化硅是一种脆性材料，强度和抗冲击性较差。塔底泵含有大量杂质，杂质进入密封面后，很容易使狭窄的密封面受损。

建议：根据实际工作环境选用合适的密封配合。

（3）活动密封环脱落。检查时经常发现高温泵密封环脱落或密封面变形。

建议：对于高温环境下的密封环镶嵌结构容易脱落的情况，采用整体结构的密封环。

（4）密封面有小裂缝。高温热油泵由于介质温度较高，再加上短时间内的机械载荷或热载荷，使密封面之间稳定的液膜进入蒸汽状态，温差在过渡过程中产生径向裂纹。

建议：为防止高温密封硬环产生热裂纹，将密封压缩量设置为4.0-4.5mm，以减少过度压缩引起的摩擦热。

三、影响机械密封效果的外部因素

1、影响密封效果的外部因素分析

（1）加工精度不够。机械密封本身的加工精度不够，泵其他部件的加工精度也不够。这些原因的存在对机械密封的密封效果非常不利。

（2）振动较大。机械密封振动过大，造成密封效果恶化。

但机械密封振动的原因往往不是机械密封本身的原因，主要来源是其他部件的振动，如泵轴设计不合理、制造原因、轴承精度不够、联轴器对中性差、径向力大、液体汽化现象和其他原因。

（3）泵轴轴向窜动量。机械密封的密封面必须有一定的比压，这样才能起到密封的作用，为了保证这个比压，机械密封要求泵轴不能有太多的窜量，一般要保证在0.1mm以内。

（4）轴向力过大。机械密封在使用过程中不能承受轴向力，如果存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。机械密封承受轴向力，当密封压盖运行时温度会很高，对于聚丙烯类介质，在高温下会被熔化，所以泵启动后不久就失去了密封效果，泵停止时出现间歇泄漏现象。

（5）没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理。机械密封辅助冲洗系统非常重要，它能有效地保护密封面、冷却、润滑、清洗杂物等。有时设计人员没有正确配置辅助冲洗系统，无法达到密封效果;有时虽然设计人员设计了辅助系统，但由于冲洗液中存在杂质，导致冲洗液的流量、压力不够、冲洗口位置设计不合理等原因，也无法达到同样的密封效果。当机械密封异常时，必须检查辅助冲洗系统。

2、解决方案

（1）泵产品在设计过程中要充分分析振动的来源，制造和装配过程中严格按照标准和操作程序来实现，泵、电机、基础、现场管道和其他辅助设备在现场安装，以及生产、操作、维护时，严格监管控制，可以消除振动的來源。

（2）消除泵轴轴向窜动。设计方案有两种：一种是平衡盘加轴向推力轴承，由平衡盘自动来平衡轴向力，轴向推力轴承限制泵轴的轴向位移;一种是平衡滚筒与轴向推力轴承，由平衡滚筒平衡掉大部分轴向力，剩下的轴向力由推力轴承承担，同时轴向推力轴承限制泵轴的轴向位移。

（3）消除泵轴的挠度。减少轴承两端之间的距离;增加泵轴直径;提高泵轴材质等级;完成泵轴的设计后，对泵轴的挠度进行校核计算。

四、持续改进建议

在设计泵的机械密封时，要考虑机械密封的外部因素。在实际工作中，要注意以下几个问题：

1、在分析机械密封质量事故的原因时，应充分考虑泵其他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。

2、对于重要泵类产品，要加大机械密封保护措施，提高密封质量，减少密封质量事故。

3、在泵产品的设计过程中充分考虑泵的其他部件以及其他现场设备对机械密封使用效果的影响，为机械密封创造良好的外部条件。

4、增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识，尽可能用完善的机械密封辅助系统，提高密封效果。

五、结论

良好的机械密封设计、使用、维护，将使机械密封在生产和生活中发挥更重要的作用。通过分析机械密封失效的原因并采取相应的改进措施，可以提高机械密封的使用寿命，降低维修成本，提高生产装置的稳定性和连续运行。

参考文献

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（作者单位：浙江江铜富冶和鼎铜业有限公司）