影响机械密封使用寿命几种情况的探讨及解决措施

马 斌，张 伟

（马鞍山钢铁股份有限公司热电总厂，安徽马鞍山 243000）

1 概述

机械密封在转动机械设备上应用非常广泛，在具有代表性的泵类产品设备中的应用更为广泛，而随着设备产品技术要求水平的提高和安全、环保、节能的需求，机械密封的应用前景将更加广泛。然而机械密封在使用过程中密封效果下降或失效时，一般采取成套更换，价格比较昂贵，因此如何延长机械密封的在线使用寿命，成为企业安全生产、降本增效的重要课题。笔者通过分析在离心式高压给水泵上使用机械密封遇到的几种影响密封效果的情况，采取相应合理的措施，提高了机械密封的在线使用寿命。

2 问题分析及措施

2.1 机封装配前压缩量预留不合理及采取的措施

机械密封的压缩量一般都是厂家事先预留好的，或者是给个使用范围，拿某电厂的给水泵3DJ-10为例，厂家给机械密封的压缩量是4～8 cm之间为使用标准；但是给水泵已经过数次大修，尺寸已发生变化，如果按照厂家的标准来实施安装，已经不符合现场的实际需要，因为机械密封压缩量大，会使摩擦付压死或者摩擦增大,从而导致机封面磨损，缩短使用寿命；压缩量小了会泄漏，导致设备运行周期缩短。因此如何通过压缩量的测量和调整，将密封端面比压（P）控制在适宜范围，是关系到机械密封使用寿命和密封性的一个直接且至关重要的因素，可以采用公式压缩量L=B-A计算出最适合的机械密封压缩量。公式中：A为动环在轴套上装好后，以动环工作面到水泵首盖或尾盖外侧端面的垂直距离；B为静环在自由状态下静环工作面到静环压盖内侧台阶面的垂直距离。

图1 机械密封示意图

如图1所示机械密封调整前测得A=30.5 mm，B=35.5 mm，根据公式压缩量L=B-A=5.0 mm。依据工作经验，实际压缩量大于5.0 mm，弹簧紧力过大，也就是说机封端面比压P过大，会造成不必要的磨损，压缩量小于5.0 mm过多，弹簧紧力太小，也就是说机封端面比压P小，会造成泄漏，因此，我们决定缩小压缩量控至在4.5 mm左右 ，实践证明调整后的机械密封的使用寿命达到2年以上。

2.2 泵轴的轴向窜量大及调整方法

机械密封的动静环密封面必须存在一定的比压值，这样密封的效果才能体现出来，即机封装置内部的弹簧压缩量是有标准的，它必须给密封端面一个在标准范围内的轴向力，当动环旋转起来可以使密封面得到密封所要求的比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，因此，我们的水泵轴窜量一般不能大于5.0 mm，否则这个比压就会被破坏，造成密封作用力下降或失去密封作用。

一台较长时间运行的水泵平衡盘与平衡座因摩擦产生磨损，间隙会逐渐增大，从而使得机封的动静环间隙随之逐渐增大，于是在轴向力的作用下，水泵低压端侧的密封面轴向压紧力增加，加剧了机封动静环密封面的磨损，特别是在水泵启停时，水泵瞬间产生较大的冲击力，在压缩量较小的情况下窜动撞击会造成机封密封面的损坏，使密封作用降低甚至失去密封作用；高压端侧机封也因为动静环的密封面轴向压紧力减小，密封效果降低达不到要求，如果水泵继续运行将导致高低压端两侧的机封失效失去密封作用，因此转子的轴向窜量设定值需要适合给水泵机械密封的适用范围。

我们以某厂3DJ-10型水泵为平衡盘和加装推力瓦的结构为例，厂家给定的转子总窜量均为8 mm±1 mm，半窜量亦为B=A/2-0.50 mm；推力间隙为C=A/2-（0.44～0.46）mm 。根据水泵厂要求和多年的实际经验,3DJ-10型水泵的转子总窜量应是叶轮轴向位移最小值，所以该泵半窜值是转子总窜量的1/2减去0.50 mm，一般我们取值参考在4.0 mm左右，且不得大于B值，以确保叶轮出口宽度和导叶入口保持相对应,避免增加水泵的容积损失。由于给水泵年久多修，运行中受到磨损,有时动静盘同时更换，原来的窜量数据值已经不适合延用，所以我们必须重新进行半窜值的测量和调整，如果测得的值小于标准，就得将动盘工作面（图2A面）磨削或车去差值；如果测得的值大于标准，可以磨削或车去轮毂结合面（图2B面）差值，直到达到标准。

2.3 机械密封冷却水加装新型滤网

图2 平衡盘工作面示意图

机械密封的冷却水大都是采用工业水，工业水中的杂质和悬浮物较多，这些细小的悬浮颗粒物会随着水流进入机械密封，由于机械密封的动静环的间隙极小，要求水质中不能含有固体颗粒，否则会造成机械密封面的损坏，影响机械密封的使用寿命，而杂质附着造成弹簧失去弹性、失去补偿作用而失效，因此确保机封冷却水水质，是保证机械密封寿命的重要措施。经过多次的摸索和实践，我们更换了以往的老式滤网，采用新型不锈钢过滤网，滤网的过滤精度200～800 μm之间，既不偏大也不偏小，不会因为极小的颗粒物堵塞滤网影响冷却水流量，也不会将大的颗粒物放入磨损机械密封面，并且将清洗周期由以往的6个月一次改为3个月清洗一次，发现问题及时处理。

3 应用与数据

经过上述改进后，2017年 我们对采取措施的给水泵机械密封进行了跟踪取证，采取措施后机械密封失效次数仅1次/年。同时，我们对2016年采取措施前机械密封失效次数进行了统计，结果为7次/年，见表1。

表1 2016年采取措施前机械密封失效措施统计

4 结语

根据统计对比，我们采取的措施方法，消除了设备安全隐患，提高了设备安全生产运行周期，为企业的安全生产、环保、节能和降本增效做出了贡献。节约材料成本可以估算如下：参照某厂设备网站机械密封的单只价格为 2.38万元，那么（7-1）×2.38=14.28万元，降低了生产成本；同时年减少设备启停次数6次，降低了企业生产能耗和设备非正常操作频次，说明我们采取的技术措施是行之有效的。