通用離心泵機械密封泄漏原因分析與處理 |資料

摘要：對一般通用離心泵機械密封的泄漏原因進行了分析,并對各種泄漏現象以及可能引起泄漏的部位進行了說明,同時,對一般通用離心泵機械密封在檢修中可能出現的問題做了簡要說明。

1　結構原理簡介

機械密封是一種旋轉軸用的接觸式動密封,它是在流體介質和彈性元件的作用下,兩個垂直于軸心線的密封端面緊貼著相對旋轉,從而達到密封的要求。

通用離心泵機械密封種類繁多,型號各異,但它們的泄漏點基本上都表現在6處: ①動、靜環端面處; ②靜環與靜環盒的輔助密封處; ③動環與軸套的輔助密封處; ④靜環盒與密封泵體之間的密封處; ⑤軸套與泵軸之間的密封處; ⑥動環鑲嵌結構配合處。

其主要結構如圖1所示。

圖1 　機械密封結構示意圖

1、軸套　2、密封墊　3、彈簧座　4、彈簧　5、推環　6、動環O形環　7、擋環　8、動環　9、靜環O形環　10、靜環　11、密封填料　12、防轉銷　13、靜環座　14、靜環座密封墊　15、鎖緊螺釘　16、泵軸

2　機械密封的故障表現

(1) 密封端面的故障:磨損、熱裂、變形、破損(尤其是非金屬密封端面) 。
(2) 彈簧的故障:松弛、斷裂和腐蝕。
(3) 輔助密封圈的故障:裝配性的故障有掉塊、裂口、碰傷、卷邊和扭曲;非裝配性的故障有變形、硬化、破裂和變質。

機械密封的故障在運行中集中表現為振動、發熱、磨損,最終以介質向外泄漏的形式出現。

3　機械密封泄漏的原因分析及處理

一般泵用機械密封在安裝后都要經過靜態和動態的試驗,以確認機械密封安裝正確,當發現有泄漏時,便于及時進行維修。另外,在正常運轉時也可能突然出現泄漏,此時可以根據情況進行綜合分析,確認導致機械密封泄漏的真正原因,便于解決。下面就靜壓試驗時泄漏、周期性或陣發性泄漏和經常性泄漏3種情況分別進行說明。

3.1　靜壓試驗時泄漏

a、密封端面安裝時碰傷、變形、損壞;
b、密封端面間安裝時夾入顆粒狀雜質;
c、密封端面由于定位螺釘松動或沒有擰緊,壓蓋(靜止型的靜環組件為壓板)沒有壓緊;
d、機器設備精度不夠,使密封端面沒有貼合;
e、動靜環密封面未被壓緊或壓縮量不夠或損壞;
f、動靜環“V”形密封圈方向裝反;
g、軸套漏,則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。

處理:加強裝配時的檢查、清洗;嚴格按技術要求進行裝配。

3.2　周期性或陣發性泄漏

a、轉子組件軸向竄動量太大。

處理:調整推力軸承,使軸的軸向竄動量不大于0125mm。

b、轉子組件周期性振動。

處理:找出原因并予以消除。

c、密封腔內壓力經常大幅度變化。

處理:穩定工藝操作條件。

3.3　經常性泄漏

3.3.1　由于密封端面缺陷引起的經常性泄漏

a、彈簧壓縮量(機械密封壓縮量)太小。
b、彈簧壓縮量太大,石墨動環龜裂。
c、密封端面寬度太小。

處理:增大密封端面寬度,并相應增大彈簧作用力。

a、補償密封環的浮動性太差(密封圈太硬或硬化或壓縮量太大,補償密封環的間隙太小) 。

處理:對補償密封環間隙太小的,增大補償密封環的間隙。

b、鑲鉆或粘結動、靜環的結合縫泄漏(鑲裝工藝欠佳,存在殘余變形;材料不均勻;粘結劑變形) 。
c、動、靜環損傷或裂紋。
d、密封端面磨損,補償能力消失。
e、動、靜環密封端面變形(端面所受彈簧作用力太大,按摩熱太大,產生熱變形;密封零件結構不合理、強度不夠,受力而變形;由于加工等原因,密封零件有殘余變形;安裝時用力不均引起變形) 。

處理:更換有缺陷的或損壞的密封環。

f、動、靜環密封端面與軸中心線垂直度偏差過大,動、靜環密封面相對平行度差過大。

處理:調整密封端面。

3.3.2　由輔助密封圈引起的經常性泄漏

a、密封圈的材料不對,耐磨、耐腐、耐溫,抗老化性能太差,以致過早發生變形、硬化、破裂、融解等。
b、“O”形密封圈的壓縮量不對,太大,容易裝壞,太小,密封效果不好。
c、安裝密封圈的軸(或軸套) 、密封端蓋和密封腔,在“O”形密封圈推進的表面有毛刺倒角不光滑或角倒圓不夠大。

處理:對毛刺和不光滑的倒角,應適當修整平滑,適當加大圓弧和倒角,修整平滑。

d、“O”形密封圈發生掉塊、裂口、碰壞、卷邊和扭曲。

處理:注意裝配事項。

3.3.3　由于彈簧缺陷引起的泄漏

a、彈簧端面偏斜。
b、多彈簧型機械密封,各彈簧之間的自由高度差太大。

3.3.4　由于其它零件引起的經常性泄漏

如傳動、緊定和止推零件質量不好或松動引起的泄漏。

3.3.5　由于轉子引起的經常性泄漏

如轉子振動引起的泄漏。

3.3.6　由于機械密封輔助機構引起的經常性泄漏

沖洗冷卻液流量太大或太小,壓力太大或太小;注意方向和位置不對;注意質量不佳,有雜質。

3.3.7　由于介質的問題引起的經常性泄漏

a、介質里有懸浮性微粒或結晶長時間積聚結果,堵塞在動環與軸之間、彈簧之間。彈簧與彈簧座之間,使補償密封環不能浮動,失去補償緩沖作用。
b、介質里的懸浮微粒或結晶堵在密封端面間,使密封端面迅速磨損。

處理:開車前要先開沖洗冷卻液閥門過一段時間再盤車開車;如加大沖洗冷卻液;適當提高介質入口溫度;提高介質過濾、分離效果。

4　檢修中需注意的幾個問題

在實際檢修工作中,常常容易存在一些誤區,主要是對機械密封的一些附屬零部件的密封作用原理的理解上出現偏差。下面就這方面的問題作一些簡單的說明。

4.1　彈簧壓縮量越大密封效果越好

其實,彈簧壓縮量過大,會導致密封摩擦副的急劇磨損,瞬間就可能燒損。過度的壓縮使彈簧產生永久塑性變形,失去調節動環端面的能力,從而使密封失效。

4.2　動環密封圈越緊越好

其實動環密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損,引起過早泄漏;二是增大了動環軸向調整、移動的阻力,在工況變化頻繁時無法適時進行調整;三是彈簧過度疲勞易損壞;四是使動環密封圈變形,影響密封效果。

4.3　靜環密封圈越緊越好

靜環密封圈基本處于靜止狀態,相對較緊密封效果會好些,但過緊也是有害的。一是引起靜環過度變形,影響密封效果;二是靜環材質以石墨居多,一般比較脆,過度受力極易引起碎裂;三是安裝、拆卸困難,極易損壞靜環。靜環的安裝形式的選擇要充分考慮在相應的工況下的浮動能力,安裝后能自動追隨動環面與之貼合,如果靜環密封圈過緊,使靜環安裝后不能浮動,就會產生偏磨,過早的失效。

4.4　葉輪鎖緊螺母越緊越好

機械密封泄漏中,軸套與軸之間的泄漏(軸間泄漏)是比較常見的。一般認為,軸間泄漏就是葉輪鎖緊螺母沒鎖緊,其實導致軸間泄漏的因素較多,如軸間墊圈失效、偏移,軸間內有雜質,軸與軸套配合處有較大的形位誤差,接觸面被破壞,軸上各部件間有間隙,軸頭螺紋過長等,都會導致軸間泄漏。鎖緊螺母鎖緊過度只會導致軸間墊圈過早失效。其實,適度擰緊鎖緊螺母,可以使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性,在運轉中鎖緊螺母會自動適時鎖緊,使軸間始終處于良好的密封狀態。

4.5　新的比舊的好

相對而言,使用新機械密封的效果好于舊的,但如果新機械密封的質量或材質選擇不當時,或配合尺寸誤差較大時,就會影響密封效果。在聚合性和滲透性介質中,靜環如果沒有出現過度磨損,還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態,使聚合物和雜質沉積為一體,起到了較好的密封作用。其實,很多情況下,機械密封都是沒有問題的,只要作適當的調整和處理,機械密封是可以繼續使用的。這樣,既可以節約成本,又可以減少工作量,并可以保證密封效果,是一舉多得的事情。

4.6　拆修總比不拆好

一旦機械密封出現泄漏便急于拆修,這種做法是不完全對的,應該根據具體情況具體分析。其實,有時候機械密封并沒有損壞,只需調整工況或適當調整密封就可消除泄漏。這樣既避免零部件的浪費又可以避免維修人員的無用勞動。在檢修時,應該根據實際情況作出正確的判斷,從而采取有針對性的檢修。根據密封的發展趨勢,現在很多的密封在設計時就考慮設計成集裝式,有效地杜絕了上述很多的泄漏發生。