機(jī)械密封最大的敵人是抽空
據(jù)中國石化行業(yè)統(tǒng)計(jì)，80%以上的離心泵采用機(jī)械密封密封。離心泵的機(jī)械密封由于其工作條件的不同，在輸送物料過程中經(jīng)常發(fā)生物料泄漏，污染環(huán)境，浪費(fèi)能源。
機(jī)械密封是離心泵的主要易損件之一，泵的失效主要是由密封失效引起的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械密封的失效導(dǎo)致泵的故障占設(shè)備故障率的50%以上，因此有必要對(duì)離心泵機(jī)械密封的泄漏進(jìn)行分析和改進(jìn)，以降低泵的故障率。
一、離心泵工作原理及機(jī)械密封裝置的作用
離心泵通過電機(jī)、聯(lián)軸器，使其葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在葉片之間的液體受到葉片的推動(dòng)，在離心力的作用下，不斷地從中心被甩向四周，當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向邊緣時(shí)，中心處形成了低壓區(qū)，由于進(jìn)泵前的液體壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng)，在壓強(qiáng)差的作用下，液體便經(jīng)吸入管連續(xù)地吸入泵內(nèi)，以補(bǔ)充被排出液體的位置，只要葉輪不停地旋轉(zhuǎn)，液體便不斷地吸入和排出。
泵軸穿過泵殼時(shí)，動(dòng)靜之間有間隙存在時(shí)，泵內(nèi)的液體就會(huì)從間隙漏至泵外，若吸入端是真空，則外界空氣會(huì)漏入泵內(nèi)，嚴(yán)重影響泵的工作，為了減少泄漏，一般在動(dòng)靜間隙處裝有軸端密封裝置。軸封裝置是離心泵的重要部件，它直接關(guān)系到離心泵能否正常工作?，F(xiàn)在軸封裝置一般采用機(jī)械密封。
二、機(jī)械密封原理
機(jī)械密封是一種依靠彈性元件對(duì)動(dòng)、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而達(dá)到密封的軸向端面密封裝置。
機(jī)械密封通常由靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對(duì)摩擦副，動(dòng)環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。
壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封圈起密封動(dòng)環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時(shí)對(duì)泵的振動(dòng)、沖擊起緩沖作用。機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中不是一個(gè)孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運(yùn)行的。
三、機(jī)械密封的輔助設(shè)施—沖洗裝置
沖洗裝置是機(jī)械密封最主要的輔助設(shè)施，泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，密封腔中沉積或形成雜質(zhì)，必須進(jìn)行沖洗。否則會(huì)因結(jié)晶的析出、顆粒雜質(zhì)的沉淀，使機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)失去浮動(dòng)性，彈簧失靈。更嚴(yán)重的是顆粒磨損、雜質(zhì)進(jìn)入摩擦副會(huì)加劇磨損，導(dǎo)致機(jī)械密封迅速失效。所以，一般情況下泵用機(jī)械密封均應(yīng)進(jìn)行沖洗。
關(guān)于機(jī)械密封的沖洗方案(如下圖展示)，有非常多種，適用于不同的工作場合，小編講在下期中，專門進(jìn)行詳細(xì)介紹。
四、機(jī)械密封泄漏的原因分析
新安裝(或更換)的機(jī)械密封投入運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏量應(yīng)在允許范圍內(nèi)。如果密封本身的結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量、安裝和使用等方面都無問題，其壽命要超過 8000h。實(shí)際工作中，不少密封的使用壽命遠(yuǎn)沒有達(dá)到該值前就失效了，這是由于工藝條件、設(shè)備運(yùn)行狀況和操作存在一定的問題造成的。根據(jù)近幾年來機(jī)械密封運(yùn)行工況和失效后的拆檢情況來看，其常見原因如下：
1、密封環(huán)熱裂紋
機(jī)械密封拆開時(shí)可發(fā)現(xiàn)，硬環(huán)表面有過熱回火色，石墨環(huán)表面有環(huán)狀溝紋、橡膠圈老化等。
主要原因是：①由于介質(zhì)溫度過高泵體內(nèi)形成汽蝕，汽蝕發(fā)生后，水力沖擊帶動(dòng)密封做迅速的軸向振蕩，使動(dòng)靜環(huán)及輔助密封圈等零件嚴(yán)重的磨損，使機(jī)械密封裝置損壞。②潤滑不良，密封環(huán)端面沒有形成液體潤滑膜或密封環(huán)端面間液膜汽化，形成干摩擦;③冷卻系統(tǒng)散熱不良;
2、離心泵的振動(dòng)
由于制造和安裝精度等原因，所有的離心泵都存在著振動(dòng)。振動(dòng)的原因主要為轉(zhuǎn)子不平衡、機(jī)泵不同心、滾動(dòng)軸承故障等。從軸承箱表面測到的最大振幅不能大于0.06mm，超過該值就要停泵處理。振動(dòng)可分解為三個(gè)方向：垂直、水平和軸向，其中以軸向振動(dòng)對(duì)密封的危害最大。當(dāng)泵振動(dòng)加劇時(shí)，動(dòng)靜環(huán)之間發(fā)生分離。瞬間的分離在液膜壓力作用下致使密封面開啟，出現(xiàn)大量泄漏，如果這時(shí)介質(zhì)中固體顆粒含量超過5%時(shí)，由于振動(dòng)引起端面分離，顆粒嵌入較軟的石墨環(huán)端面，造成硬質(zhì)環(huán)密封面的過度磨損。拆卸檢查時(shí)可發(fā)現(xiàn)，在硬密封面上有清晰的摩擦痕跡，進(jìn)入固體顆粒時(shí)有劃痕。
3、彈性元件失彈
主要特征是拆卸檢查彈性元件時(shí)，彈性元件彈力不足，有變形、自由高度明顯減小。該情況發(fā)生概率比較小
主要原因是：①大部分用來制作彈簧和波紋管的材料在高溫下長期工作均會(huì)出現(xiàn)彈力下降的缺陷，從而使密封端面的閉合力不足而導(dǎo)致密封端面泄漏嚴(yán)重。金屬波紋管的高溫失彈即是該類機(jī)械密封的一種普遍而典型的失效形式;②彈簧在高溫下長期工作發(fā)生蠕變、疲勞失效等;③彈簧在高溫下長期工作腐蝕失效。
五、結(jié)尾語
離心泵在低于最小流量值得狀態(tài)下工作時(shí)，流體在泵內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的回流等現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)生溫升和振動(dòng)。
抽空現(xiàn)象是當(dāng)離心泵發(fā)生故障的眾多原因之一，當(dāng)其發(fā)生時(shí)會(huì)伴隨以下狀況：
①、電機(jī)電流下降
②、壓力大幅波動(dòng)
③、流量異常波動(dòng)
④、發(fā)出雜音異聲
⑤、泵體發(fā)生振動(dòng)
⑥、泵缸溫度升高