泵机械密封运行过程的维护与检修研究

张忠磊 沈阳耐蚀合金泵股份有限公司

李建 上海连成（集团）有限公司辽宁分公司

一、泵机械密封运行管理的传统方法

在研究机械密封的功能之前，了解形成该密封的其他方法很重要。仍然广泛使用的一种这样的方法是填料密封。压盖填料是围绕轴封装的编织绳状材料——物理填充轴和泵壳之间的间隙。

出于以下原因，越来越多的泵机械采用机械密封件：在许多应用中仍普遍使用填料密封：随着时间的推移，轴旋转的摩擦力在填料上磨损，这导致泄漏增加，直到填料被调整或重新包装；轴的摩擦也意味着包装也需要用大量的水冲洗以保持冷却；为了减少泄漏，填料需要压在轴上，这意味着泵需要更多的驱动力来转动轴；因为填料需要与轴接触，所以最终会在其中磨入一个凹槽。

二、泵机械密封系统设计

基本的机械密封包含三个密封点。密封件的静止部分通过静态密封装配到泵壳体上，可以用固定部分和泵壳体之间夹紧的O形环或垫圈密封。通常用O形圈将密封件的旋转部分密封到轴上。由于密封件的这部分与轴一起旋转，因此该密封点也可以被视为静止的。机械密封本身是密封件的静止部分和旋转部分之间的界面。密封件的一部分（无论是静止部分还是旋转部分）总是弹性安装和弹簧加载以适应任何小的轴偏转，由于轴承公差导致的轴运动以及由于制造公差导致的不垂直对齐。

（一）密封点

虽然密封设计中的两个密封点是简单的静态密封，但旋转和静止构件之间的密封需要多一点考虑。这种主密封是所有密封设计的基础，并且对其有效性至关重要。主密封本质上是一个弹簧加载的垂直轴承——由两个极其平坦的面组成，一个固定，一个旋转，彼此相对运动。使用密封流体的液压力和密封设计的弹簧力将密封面推到一起。以这种方式形成密封件以防止泵的旋转（轴）区域和静止区域之间的过程泄漏。密封面的表面被重叠成高度的平坦度；通常2-3个氦光带（0.00003/ 0.0008mm）。如果密封面彼此旋转而没有某种形式的润滑，则由于面摩擦和热量产生，它们会磨损并迅速失效。由于这个原因，在旋转和静止密封面之间需要某种形式的润滑；这被称为流体膜。

（二）流体膜

在大多数机械密封件中，通过在密封面之间保持流体薄膜来保持表面的润滑。流体可以来自泵送的过程流体或来自外部来源。流体膜允许足够的润滑剂在密封面之间流动，而允许面之间的污染物可能损坏密封件本身。这是通过在两个面之间保持精确的间隙来实现的，该间隙足够大以允许少量的清洁润滑液但足够小以防止污染物进入密封面之间的间隙。表面之间的间隙只有1微米。 由于间隙非常小，颗粒无法进入，而通过此空间泄漏的液体量非常小。使用弹簧和液压力将这个微小间隙保持在一起，以将密封面推到一起，同时面（液膜）之间的液体压力将它们推开。如果没有压力将它们推开，那么两个密封面将会完全接触，这就是所谓的干运行，并且会导致密封快速失效。没有过程压力（以及弹簧的力）将面推到一起，密封面将分离得太远，并允许流体泄漏。机械密封工程通过确保高质量的润滑液，并通过为被泵送的工艺选择适当的密封面材料来增加主密封面的寿命。

三、泵机械密封运行过程的维护与检修

（一）端面机械密封

端面机械密封也称为机械面密封，但通常简单地称为机械密封，是用于旋转设备（例如泵，混合器，鼓风机和压缩机）中的一类密封件。当泵运行时，液体可能会从旋转轴和固定泵壳体之间的泵泄漏出去。由于轴旋转，防止这种泄漏可能是困难的。较早的泵使用机械密封（也称为压盖密封）来密封轴。 端面机械密封使用刚性元件和柔性元件，这些元件在密封界面处保持接触并彼此滑动，从而允许旋转元件穿过密封外壳。 这些元件都通过液压和机械加载弹簧或其他装置来保持接触。 对于使用弹性元件的类似设计。

（二）机械密封件基础

机械密封由旋转和静止部件组成，通过机械和液压力紧紧压在一起。

所有机械密封都具有旋转元件和固定元件，并包括以下基本组件：密封环；次级密封元件；硬件。

密封环和配合环有时被称为主密封表面。主密封面是端面机械密封的核心。主密封表面的常见材料组合是硬质材料，例如碳化硅、陶瓷或碳化钨和较软的材料，例如碳。根据压力，温度和被密封液体的化学性质，可以使用许多其他材料。密封环和配合环紧密接触，一个环随轴旋转，另一个环静止。任一环都可以旋转或静止。而且，任何一个环都可以由硬质或软质材料制成。这两个环使用称为研磨的工艺进行加工，以获得必要的表面光洁度和平整度。 密封环在轴向上是柔性的。根据定义，密封环是机械密封的轴向柔性部件。密封环的设计必须考虑到次级密封元件，驱动机构，弹簧和组装的便利性，使变形最小化和传热最大化。许多密封环包含密封面直径，但这不是主环的要求。密封环总是包含平衡直径。根据各种设计特征的结合，密封圈的形状可能会有很大的变化。实际上，密封环的形状通常是密封件最明显的识别特征。配合环也是机械密封的非柔性部件。配合环的设计必须考虑到最大限度地减小变形和最大限度地传热，同时考虑组装和静态二次密封元件的便利性。配合环可以包含密封面直径，但这不是配合环的要求。为了使主环的运动最小化，配合环必须稳固地安装，并且应该形成垂直的平面以使主环运行。像密封环一样，配合环有许多不同的形状。

四、结语

机械密封性是机泵稳定运行的前提和基础，同时也是保障机械使用寿命的必要条件。减少机泵的泄露故障，将有效降低设备后期的维修和运行成本。而泵的机械密封维护和检修是一项系统性工程，需要在实践过程中不断总结经验，提高检修水平。