离心泵机械密封失效原因及应对措施

白文清

（中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

引言：石化生产是我国国民经济的有效支柱产业，经济发展下的石油生产也在不断地进步。石油化工的合理发展离不开离心泵稳定运行的支持，离心泵作为化工生产的重要设备，其密封性能直接关系到化工生产安全的稳定与经济的运行。因此，在日常的生产管理过程中，要强化机械密封维护，对密封失效的原因深入分析，为机械的有效构建提供可靠的依据。

一、机械密封工作的基本结构与工作原理

（一）机械密封的工作原理

机械密封是由至少一对垂直于旋转轴线的断面在补偿机构弹力与流体压力的共同作用下，通过密封的配合，保持贴合并相对滑动而组成的防止液体泄露的端面密封装置，因此又称为端面密封。其工作原理是依靠弹性元件以及密封介质的压力，在静环与动环的接触端面上产生一定的压紧力，使这两个接触单面紧密贴合并在密封端面形成一道微小的缝隙，当缝隙之间通过有压介质时，此区域会形成非常稀薄的一道液膜，形成一定阻力，以避免介质向外泄露，从而达到密封的目的。

（二）机械密封的基本结构

机械密封的结构主要包括：紧固件、防转件、传动件、辅助密封、弹性元件以及端面密封副元件等，端面密封副是使密封面紧密贴合的元件，由静环与动环组成，其可以防止介质发生泄漏，加强密封效果，静环与动环的材料最好选用耐磨性好、质量优质的材料。弹性元件主要有弹簧与波纹管组成，其主要作用是缓冲、补偿以及预紧。弹性元件必须保持稳定的弹性来减缓辅助密封以及传动件产生的动环、摩擦所带来的惯性作用力，保证端面密封副的平稳运行，因此其材料必须选用耐腐蚀性、耐疲劳的材质。辅助密封一般由O 型圈与V 型圈等密封圈所组成，密封圈可以帮助静环与动环加强其紧密性，同时还具有缓冲与浮动的作用，由于密封圈的工作环境较为复杂，因此其材料需要具有一定的抗热性以及抗寒性。传动件主要有传动键、传动座、传动环以及传动销组成，其作用是将轴的转矩传达到动环上面，为了保证传动件的性能，其材料需要拥有良好的耐磨性与耐腐蚀性。紧固件主要有轴套、压盖、弹簧座、固定螺钉组成，其作用是将静环与动环进行定位、紧固工作，进一步加强密封效果，紧固件由于其使用频繁，因此需要具备容易拆装、可循环使用的特点。防转件与防转销，其作用是避免静环在转动时与机器脱离，因此其需要具有一定的长度来保障，且做好定位，避免静环随着动环转动而发生旋转。

二、离心泵机械密封失效原因

（一）材料问题

材料的品质直接决定了密封效果的质量，如果材料不合理、匹配不到位，则会使密封端面的磨损加快，影响接卸密封的使用寿命与维护难度，因为在接卸的使用中，往往伴随着剧烈的震动以及高温，如果材料质量达不到使用标准，极容易在使用过程中出现密封端面损坏、烧伤、开裂等现象，严重影响了离心泵机械的密封性，甚至会对周边的工作人员造成人身伤害，目前，市场上常用的材质一般都采取碳石墨、碳化硅等硬度较大的材质，以避免发生密封性不好的问题。除此之外，造成材料质量问题的另一个原因是价格问题，由于离心泵机械密封材料的价格昂贵，因此，很多采买者往往会退而求其次，选用性能稍差一些的材料，如果应付往常的工作也是可以，但是一旦工作量加大、使用频率加快，就很容易引起密封性失效问题。

（二）腐蚀

在离心泵机械密封的实际应用过程中，腐蚀会对密封产生严重的影响。若离心泵在机械密封的过程中出现了腐蚀点、表面腐蚀或者化学腐蚀的情况，都会对离心泵的机械密封产生严重的影响，具体表现为增加离心泵中密封之间的间隙，出现整体结构不稳定的情况，对密封性能造成严重的后果。一方面，在表面出现腐蚀后，会出现结构弹簧不稳定现象，增加密封端之间的间隙，对整体密封产生影响。另一方面，在进行离心泵安装施工过程中，若出现操作不当，也会导致机械各个结构之间产生应力腐蚀，严重情况会引发整体机械结构的断裂。在复杂环境下运行的离心泵，更容易产生化学腐蚀现象，这也是导致机械密封失效的主要原因，严重破坏离心泵的正常运行。

（三）机械摩擦

离心泵的机械结构在实际的运行中，会产生摩擦，这样就会对离心泵的机械密封产生严重的影响，出现机械密封失效的情况。此外，机械结构在经过长期的摩擦作用下，也会导致一部分的密封结构出现老化、变形，严重后会出现破损的现象，这些都是造成机械密封失效的主要原因。因此，在机械设备进行日常管理的过程中，相关人员要对此有高度的重视。

（四）对中不良

离心泵机械对中不良会直接造成轴承的磨损，甚至出现轴承跑套等现象，使整个机械的结构出现变形与偏口的现象，最终导致机械的密封失效。在离心泵的实际振动过程中，最主要涉及三个方向的振动力，若在实际运行的过程中出现问题，就会导致机械零部件分离，直接影响机械的密封性能。因此，在离心泵机械密封的构建过程中，要有效地避免出现对中不良的情况，控制离心泵的运行状态，以免出现机械密封断面出现磨损的情况[1]。

（五）人为因素

离心泵的机械密封的失效原因也有一部分是受人为的因素影响。在机械设备正常开展工作的过程中，若出现工作人员操作不当或者出现人为失误的情况，都会导致机械产生一定的故障，严重时，还会出现机械的零部件出现裂缝或者受高温产生变形的现象。同时，若工作人员在实际的操作过程中，其责任意识不强，常常出现违规操作的行为，也不能够严格地按照保养设备的管理规定进行详细的检查，造成机械设备出现冷水不足的后果，就会使得机械密封带出现高温变形、甚至是断裂等故障。

二、防止离心泵机械密封失效的有效对策

在石油化工的发展过程中，采用离心泵能保证生产的稳定开展。因此，在生产过程中要重视离心泵的作用，并实时地对离心泵的运行情况实施系统化的维护。定期开展预防检测的维护工作，发现问题进行及时维护与更换，最大程度地减少安全事故的发生概率[2]。

（一）严把机械材质质量

离心泵机械密封材质的质量是决定其密封质量的重要因素，因此，在材料的选取中，一定要科学、合理，不可为了贪图便宜而购买质量较差的设备，因为，如果材料质量发生问题，在日后机械的故障率会升高，而维修成本也会加剧，造成得不偿失的局面。因此，在材料的选取上，一定要根据自身的工作环境以及使用频率进行考量，购买最为符合企业生产的高质量材质。同时，加强工作人员的操作培训，使其规范使用器械，将器械发生故障的概率进一步降低，并且做好器械的定期检查，对于出现问题的或者隐患的部件，及时维修或更换，以避免因机械故障影响工作进展。

（二）防腐蚀

由于化工企业生产工作环境具有一定的特殊性，也容易造成离心泵机械密封出现腐蚀，这是导致失效的重要原因。因此，在进行化工离心泵的日常生产工作中，管理人员必须要针对腐蚀的问题完善管理制度。一方面，要在进行日常的采购过程中，要结合化工企业的真实运行状况购耐符合标准的材料。此外，也要保证在日常的工作中，严格落实防腐的监管，并做好防腐检修记录的工作。另一方面，严格控制离心泵的日常运行环境，尽量避免离心泵在实际的运行中产生化学腐蚀的情况，进而对离心泵的机械密封产生严重影响。同时，也要严格控制机械密封中冷却水的温度控制，防止出现由于机械密封的摩擦面，引发的高温现象。最后，也要对已经出现腐蚀情况的机械结构零部件进行及时的更换。

（三）预防摩擦

在化工离心泵开展运行的过程中，机械出现摩擦情况是不可避免的，但严重的机械摩擦情况会导致机械密封出现失效的现象。一方面，要合理的选择机械密封端面的材料，尽可能地保证机械密封材料具有强度与一定的耐磨性能，这样的材料能最大程度地避免因机械裂缝导致密封失效的情况。另一方面，要及时地对机械密封端面进行检查，保证日常的良好维护与管理，如果在检查过程中，发现密封断面出现较大的粗糙面或者是较差的平整度时，要及时进行维修与更换。最后，在安装离心泵机械设备过程中，也要尽量的避免机械的零部件表面出现杂质，以免对机械的密封性能产生严重的影响。机械密封在开启运行时，导致密封失效最常见的原因就是出现摩擦，但在离心泵的实际运行过程中，会不可避免地受很多因素的影响产生摩擦现象。因此，在实际运行中，要增强机械维护的相关工作，不断强化操作人员在设备运行中的行为规范，这样才能有效地保证离心泵中机械密封的有效性[3]。

（四）合理密封

只有在充分保证机械密封的条件下，及机械零部件合理的安装前提下，离心泵才能发挥有效的密封性能。一方面，要根据化工离心泵在其实际运行的环境下，通过运行温度的压力及各种工况的参数，科学合理的选择机械密封的形式，才能全面提升机械密封的密封性能。另一方面，针对安装离心泵的施工过程进行严格的控制。在实际的安装过程中，要高度重视设备实际运行的状态及实时的变化，并强化对设备的维护与检修工作，定期进行相关的检测，从根本上避免设备运行中出现的问题；同时，在机械的密封结构中存在很多精密的零件。因此，在实际的安装过程中，相关操作人员要严格的按照规定的安装流程进行安装操作，并保证安装时的施工精准度，保护好机械密封中的精密零部件，防止在设备的安装过程中出现违规的操作情况。最后，不断强化日常对设备的维护与管理工作，建立健全相关的设备维护管理制度，对机械的精密零件实施有效的维护与管理。

（五）防范人为因素

在预防人为因素的过程中，首先要提高相关工作人员的责任意识，规范操作人员的日常操作行为，要严格地按照规范标准做好机械运行的操作；完善日常的维护管理制度，建立相应的岗位职责划分，落实好机械各项零部件的管理工作，并划分详细的管理工作内容；积极地开展科学维修工作，定期对离心泵的全面检修，以避免出现安全事故。在检测时对于故障问题出现的位置及故障的内容进行深入的分析，制定相关的预防措施与应急对策，有针对性地进行机械维护与修复；做好相应的机械维护工作与管理工作，定期开展有关运行操作的培训，以提升相关人员的专业操作技能；建立健全相应的考核机制，将考核结果与人员的职务晋升与薪酬等待遇挂钩，以此提升工作人员的积极性。

结论：综上所述，导致离心泵机械密封失效的原因有很多，是多种综合因素造成的结果。因此，在日常的生产运行过程中，要对导致失效的问题进行详细的分析与探究，并针对失效的具体原因找出相关的解决措施，通过这些措施的贯彻落实，以此保障离心泵机械密封的良好性能。