关于离心泵机械密封失效解决策略探讨

摘 要：本文首先简要分析了离心泵机械密封失效的主要形式，分别从摩擦失效、热损失效及腐蚀失效等方面，探讨了其失效原因，最后提出了具体的解决对策，望能为此领域研究有所借鉴。

关键词：离心泵；机械密封；失效

泵为氯碱厂输送流体的重要设备，数量多样且庞大，其中离心泵占比可达95%，而离心泵在实际运作中，最多见故障为泵轴密封位置出现泄漏。近年，随着机械密封在此领域的广泛应用，此状况有一定好转。在机械密封的选材、选型、安装及实际使用中，如果某环节出现失误或不合理操作，均会大幅降低机械密封的可靠性与使用寿命，无法达到理想密封效果。本文就离心泵机械密封失效的原因及有效解决对策作一探讨。

1.离心泵机械密封失效的基本形式

机械密封故障主要存在如下形式：（1）完成安装后，经静试，发现泄露；（2）突发性泄露；（3）周期性泄露；（4）泵在运转过程中出现密封尖叫；（5）压盖外侧或是密封面外缘，积聚有碳粉；（6）密封寿命短。从泵体上将机械密封拆下，对各个元件相应损坏形式进行观察，得知主要有：（1）针对密封端面而言，其主要有变形、磨损、破损及热烈等故障；（2）弹簧主要有腐蚀、断裂及松弛等故障；（3）辅助密封圈主要有硬化、卷边、裂口、掉块等故障。

2.机械密封出现失效的具体原因

2.1腐蚀失效

（1）点腐蚀与全表面腐蚀。受腐蚀介质持续的侵蚀作用，机械密封件会出现局部腐蚀或是表面腐蚀，腐蚀严重时，会出现穿孔情况。一些碳石墨环与泵送液体性质之间存在不相容，还会出现剥落、整体腐蚀、掉皮或咬蚀等情况。（2）应力腐蚀破裂。在应力与介质腐蚀的作用下，弹簧、金属焊接波纹管等会出现盈利腐蚀裂纹，严重时还会引发突然断裂，进而造成离心泵出现突发性泄露。（3）缝隙腐蚀。由于螺钉与螺孔间，轴套表面与动环的内孔间，轴套与O形环间，均存在一定缝隙，在此间隙内，由于介质浓度的持续增高，会造成缝隙腐蚀。（4）辅助密封圈出现腐蚀。针对合成橡胶而言，如果其不适合一些介质，便会出现诸如溶解、膨胀等状况，这样会丧失密封圈功能，引发泄露。

2.2热损失效

（1）密封环热裂。存在较差的密封环润滑性，增加摩擦，形成过大的热应力，造成陶瓷密封面与金属出现径向裂纹，呈现发射状，或者是出现碳化钨热裂。原因为杂质进入密封面，冷却突然中断等。（2）密封环表面出现碳化或剥落。端面存在过大的压力，过高的摩擦热而造成静环、动环出现热变形；针对石墨环而言，如果温度超过允许温度时，石墨环表面便会有树脂析出，而位于摩擦面的树脂，便会出现碳化情况，如果有黏合剂时，便会出现发泡软化，引发密封失效。（3）辅助密封圈龟裂、老化。当密封圈出现过高的温度时，橡胶圈便会出现变硬情况，弹性会降低，强度也会降低，甚至还会出现裂开情况，因而会引发泄露。

2.3磨损失效

密封面的磨损痕迹能够直接反映出运动件当前的运动状态，各磨损痕迹均能够开展故障分析。针对摩擦痕迹而言，如果其比较正常且均匀，各个零件之间有良好配合，表明整机有着较差的同轴度，当泵轴每转动一圈，密封件均需径向摆动以及轴向位移，造成密封端面出现轻微的泄露与分离。相比于窄环面，如果磨损痕迹较宽，则表明密封面压力过大，端面也存在过大的比压，容易使密封面发生变形。

3.机械密封失效的解决措施

3.1选择合理的机械密封

针对机械密封来讲，其出现的摩擦失效、热损失效以及腐蚀失效，均相关于其材质与结构，因此，正确、合理选择机械密封，乃是避免出现失效的重要路径与措施。在对机械密封进行选择时，可考虑如下因素：（1）工作参数。如转速、轴径、温度及介质压力等；（2）介质特性，如腐蚀性、黏度、浓度、有无结晶或气化，是否有纤维杂质或固体颗粒等；（3）主机环境条件与工作特点。间歇或持续操作，主机周围气温变化，安装室内或室外等；（4）主机对密封的泄露方向、允许泄漏量等方面的要求，可靠性要求及寿命要求；（5）操作、生产工艺的稳定性；（6）主机对密封结构相应尺寸方面的限制。结合氯碱离心泵的基本特点，可依据介质特性来进行选型。如果介质存在较弱的腐蚀性，一般情况下，在选择机械密封时，会选择内置式，其相比于外置式，无论是在介质泄露方向上，还是在断面受力状态上，均更为合理。如果介质有强腐蚀性，运用内装式密封，弹簧加保护层，可用聚四氟乙烯波纹管式的机械密封，但是，通常仅适用于p≤0.3MPa的范围。如果介質容易结晶或容易凝固，则可选用大弹簧旋转式结构；如果选用小弹簧，则其容易被那些固体物堵塞，尤其是那些高黏度介质，会阻碍小弹簧轴向补偿移动。

3.2机械密封的安装

完成机械密封的材料与结构形式后，若无法切实保证安装的整体精度，那么在密封寿命与效果上也将难以得到保证。对于机械密封而言，其结构比较复杂，需要检修人员掌握丰富的理论知识及操作技能，在安装过程中，稍有不慎，出现碰伤环密封，或者是动静环接触端面比压过小或过大，再或者是动静环表明夹入有异物，俊辉造成泄露。此外，如果离心泵叶轮轴向窜动量大于标准，或者转轴出现周期性震动，均会造成机械密封出现周期性泄漏。因此，在安装过程中，需注意如下几点：（1）安装开始前，需对机械密封的规格、型号是否有误进行细致检查；（2）对主机与机械密封安装相关联部位的几何精度及尺寸精度进行检查，并与技术要求进行比对，检查内容有：机械密封转轴处于工作状态时的轴向位移量；密封腔压盖定位端面对轴中心线的实际垂直度等。（3）在安装过程中，做好清洁工作，不能使用工具对密封元件进行敲打。

4.结语

综上，在对离心泵机械密封泄露情况进行处理时，需要结合系统工况及特点，对密封元件损坏痕迹及形式进行密切观察，找出失效原因，做好相关记录工作。在实际操作中，若能合理、恰当的选择机械密封，且做到规范安装及精心维护，能实现其长周期稳定运行。

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作者简介：

金汉梯（1984-），男，民族：汉，籍贯（精确到市）：广东阳春，当前职务：工程师，学历：中技，研究方向：水泵机械。