王艳辉
（大庆油田有限责任公司采油厂）

　　摘　要：阐述了泵机械密封原理。从机械密封的选型、材料选择、密封面的比压、摩擦副的选择及机泵给机械密封创造的条件、辅助系统的配置等分析入手，以水泵为例，分析了水泵机械密封的渗漏现象及原因，并提出了对策及改进建议。

　　关键词：水泵机械密封；渗漏现象及原因；对策

　　在日常检维修中较常见的动设备维修就是机械密封的泄漏，泄漏带来了一系列安全、生产、环保、人身伤害的风险，占用了较多的维修费用和人力资源。对机械密封常见的损坏原因仔细分析，在生产工艺和技术改造、设备管理等方面综合加强机械密封的管理，延长密封使用寿命，对于保持安稳生产、减少运行风险、降低维修费用和劳动强度、节约劳动力成本有重要意义。
　　一、机械密封原理
　　机械密封是靠一对相对运动的环状端面（一个固定，另一个与轴一起旋转）相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，这种装置称为机械密封。机械密封通常由动环、静环、补偿元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动静环靠密封室中液体的压力，使其端面压紧，在机械密封两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。补偿元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙泄漏、静环与压盖的间隙泄漏的作用，同时对机泵的振动、冲击起缓冲作用。
　　二、水泵机械密封的渗漏现象及原因
　　机械密封出现故障的比例较大，常见的损坏形式可分为腐蚀损坏、热损坏和机械损坏三种。
　　2.1压力产生的渗漏
　　（1）真空状态运行造成的机械密封渗漏。
　　对策：采用双端面机械密封，有助于改善润滑条件，提高密封性能。
　　（2）高压和压力波造成的机械密封渗漏。
　　对策：在装配机封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，为使端面受力合理，尽量减小变形，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施，选用可靠的传动方式，如键、销等。
　　2.2周期性渗漏
　　转子周期性振动或是泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。动、静环磨损后，得不到补偿位移。
　　对策：在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，动环装配后保证能在轴上灵活移动。
　　2.3其他原因引起的渗漏
　　安装动环密封圈的轴（或轴套）端面及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体）的端面倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差在±2mm，压缩量过大或过小，都会致使其不能密封。
　　（1）密封动环和轴套之间结水垢造成动环不能浮动引起密封泄漏。一般热油离心泵的机械密封采用强制内冷，冷却水含较多的钙镁离子和悬浮物。一般水垢的生成温度在80℃左右，杂质含量多的水形成水垢的温度还要更低。冷却高温泵机械密封的冷却水的度高，钙镁盐类的结晶就会在波纹管与折流套间析出，生成水垢造成波纹管失弹引起泄漏。
　　建议：对密封冷却介质进行升级改造；采用温度较低的除盐水（软水）做密封的冷却介质；高温介质泵的采用蒸汽做冷却介质，即防止轴套结垢，提高密封追随性；在工艺质量允许情况下采用封油做冷却介质防止轴套结垢。
　　（2）摩擦副内外缘有缺口。焊接波纹管机械密封摩擦副采用的硬性材料是SiC，柔性材料为浸锑石墨，拆检密封经常发现静环摩擦副内外缘有缺口。由于SiC是一种脆性材料，强度和抗冲击性较差。塔底泵内含有大量杂质，杂质侵入密封面间，很容易使得窄的密封面发生破坏。
　　建议：根据秘方那个实际工作环境选择适当的密封配合形式。
　　（3）动密封环脱落。拆检经常发现高温泵的密封动环脱落或密封平面变形。
　　建议：针对高温环境下密封环镶嵌结构容易脱落的情况，采用整体结构密封环。
　　（4）密封表面有细小的裂纹。高温热油泵由于介质温度高，加之短时间的机械负荷或热负荷的作用，使得密封面间稳定液膜转变为蒸汽状态，转变过程中的温差产生了辐射状径向小裂纹。
　　建议：为防止高温密封的硬环产生热裂，将密封压缩量定为4.0-4.5mm，从而减小了因压缩量过大造成的摩擦热。
　　三、影响机械密封效果的因素
　　3.1影响密封效果的外部因素分析
　　（1）机械加工精度不够。机械密封本身的加工精度不够，以及泵其它部件的加工精度不够。这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的。
　　（2）振动偏大。机械密封振动偏大，Z终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因，泵的其它零部件是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大、出现气蚀现象等原因。
　　（3）泵轴的轴向窜量大。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.1mm以内。
　　（4）轴向力偏大。机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的，若存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。机械密封承受一个轴向力，运转时密封压盖温度将偏高，对于聚丙烯类的介质，在高温下会被熔融，因此泵启动后很快就失去密封效果，泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。
　　（5）没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理。机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统，达不到密封效果；有时虽然设计人员设计了辅助系统，但由于冲洗液中有杂质，冲洗液的流量、压力不够，冲洗口位置设计不合理等原因，也同样达不到密封效果。当机械密封出现异常时，对辅助冲洗系统进行检查是必要的。
　　3.2解决方法
　　（1）泵产品在设计过程中要充分分析振动的来源，的在制造装配过程中严格按标准和操作规程去执行，泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装，以及生产、操作、维修、调节时，严格把关，即可消除振动源。
　　（2）消除泵轴窜量大。设计方案有两个：一是平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位；二是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
　　（3）消除泵轴挠度偏大。减少两端轴承之间的距离；增加泵轴的直径；提高泵轴材料的等级；泵轴设计完成后，对泵轴的挠度要进行校核检验计算。
　　四、持续改进建议
　　在设计泵用机械密封时，要考虑机械密封外部的各种影响因素。在实际工作中要注意以下几个问题：
　　（1）分析机械密封的质量事故的原因时，要充分考虑到泵的其它零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）对重要泵产品的机械密封，要增加保护措施，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要充分考虑到泵其它零部件，以及现场其它设备对机械密封的使用效果的影响，为机械密封创造一个良好的外部条件。
　　（4）增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识，尽可能配备完善的机械密封辅助系统，以提高密封效果。
　　五、结束语
　　做好机械密封的设计、使用、维护，机械密封将在生产生活中发挥更重要的作用。通过分析机械密封失效故障的原因，并采取相对应的改进措施，能够提高机械密封的使用寿命，降低维修费用，有利于生产装置的稳定、连续运行。
　　参考文献：
　　[1]张琪.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1981.