1 概述
隨著工業(yè)技術(shù)和密封技術(shù)的發(fā)展，泵在電力、化工、石油等多個行業(yè)大量使用，對泵密封的密封性和可靠性要求更高、更嚴(yán)。工業(yè)泵的密封對整個設(shè)備運轉(zhuǎn)來說起著重要的作用，工業(yè)泵的密封系統(tǒng)泄漏將會嚴(yán)重影響到設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。尤其是高溫高壓泵的發(fā)展，更使得對泵的密封更加嚴(yán)格。目前，我國使用的泵主要使用的軸封裝置有以下幾種方式:填料密封、迷宮是密封、浮動環(huán)密封和機械密封。在現(xiàn)實生產(chǎn)中多數(shù)使用填料密封和機械密封。
2 水泵密封的原理及要求
2.1填料密封的原理
在機械行業(yè)中填料密封主要用作動密封，常用作離心泵、壓縮機、真空泵、攪拌機的轉(zhuǎn)軸密封。填料裝入填料腔以后，經(jīng)壓蓋螺絲對它作軸向壓縮，當(dāng)軸與填料有相對運動時，由于填料的塑性，使它產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時，填料中浸漬的潤滑劑被擠出，在接觸面之間形成油膜。由于接觸狀態(tài)并不是特別均勻的，接觸部位便出現(xiàn)“邊界潤滑”狀態(tài)，稱為“軸承效應(yīng)”；而未接觸的凹部形成小油槽，有較厚的油膜，接觸部位與非接觸部位組成一道不規(guī)則的迷宮，起阻止液流泄漏的作用，此稱“迷宮效應(yīng)”。這就是填料密封的機理。良好的密封在于維持“軸承效應(yīng)”和“迷宮效應(yīng)”。也就是說，要保持良好的潤滑和適當(dāng)?shù)膲壕o。若潤滑不良，或壓得過緊都會使油膜中斷，造成填料與軸之間出現(xiàn)干摩擦，最后導(dǎo)致燒軸和出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。因此，我們需要經(jīng)常對填料的壓緊程度進行調(diào)節(jié)，使填料中的潤滑劑在運行一段時間而有所流失之后，再擠出一些潤滑劑，同時補償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛。當(dāng)然這樣經(jīng)常擠壓填料，最后將使浸漬劑枯竭，所以定期更換填料是必要的。此外，為了維持液膜和帶走摩擦熱，有意讓填料處有少量泄漏也是必要的。
2.2填料密封在工業(yè)泵使用中存在的問題
工業(yè)泵的軸封一般采用具有耐磨性、耐熱性、柔軟性好、強度高等優(yōu)點，我們在用盤根填料，發(fā)現(xiàn)其具以下個缺點:①填料表面粗糙、摩擦系數(shù)大、有滲漏現(xiàn)象，另外使用久了浸入的潤滑劑容易流失。②新修好的設(shè)備，開始運行時軸封狀況良好，但用不了多久，泄漏量便不斷增加，調(diào)整壓蓋和更換填料的工作也逐漸頻繁，運轉(zhuǎn)不到一個周期，軸套就已磨損成花瓶狀，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)軸套磨斷，并且水封環(huán)后面更換不到的盤根填料均已腐爛，無法起到密封作用。③填料與軸直接接觸，且相對轉(zhuǎn)動，造成軸與軸套的磨損，所以必須定期或不定期更換軸套。④為了使盤根與軸或軸套間產(chǎn)生的摩擦熱及時散掉，盤根密封必須保持一定量的泄漏，而且不易控制。⑤盤根與軸或軸套間的摩擦，造成電機有效功率降低，消耗電能。
2.3機械密封的原理
機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的的端面在液體壓力和補償機構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。它廣泛應(yīng)用于泵、釜、壓縮機及其類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動環(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薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(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)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關(guān)系。但是我們要首先保證自身的零件性能、輔助密封裝置和安裝的技術(shù)要求，使機械密封發(fā)揮它應(yīng)有的作用。
2.4機械密封在工業(yè)泵使用中存在的問題
機械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行當(dāng)中，密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。
3 工業(yè)泵密封故障原因分析
3.1填料密封故障表現(xiàn)及原因
從填料密封的原理來看，流體在密封腔內(nèi)可泄漏的通道有三處:其一是流體穿透密封材料造成泄漏；其二是從填料與填料箱體之間泄漏；其三是從填料與軸表面之間泄漏。主要故障表象和原因有以下幾種:①填料外表面被研傷，填料壓蓋外側(cè)泄漏，是由于填料外徑太小。②填料擠進軸和擋圈或軸和壓蓋之間的間隙時，多因為設(shè)計的間隙過大或偏心。③介質(zhì)沿填料壓蓋泄漏，是因為填料裝配不當(dāng)或擋圈又破損。④泄漏過大，已無法調(diào)節(jié)，是因為填料膨脹或破壞或填料切得太短或裝配錯誤或 潤滑劑被沖掉或偏。
3.2機械密封的故障表現(xiàn)及原因
①機械密封振動、發(fā)熱。設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中，會使動靜環(huán)貼合端面粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。②機械密封介質(zhì)泄漏。靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心，往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。③周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。④機械密封的經(jīng)常性泄漏。機械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏。第二方面，是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏。第三方面，是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面，還包括轉(zhuǎn)子振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動引起泄漏等。⑤機械密封振動偏大。機械密封振動偏大，最終導(dǎo)致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動的根源。
4 工業(yè)水泵密封處理故障采取的措施
4.1填料密封處理故障采取的措施
4.1.1填料材料的選擇。選擇填料時我們主要看是否具備這幾個條件:①在壓蓋壓力下有足夠的塑性，在壓緊力作用下能否產(chǎn)生一定的徑向力并與緊密軸接觸，填充所有的松孔、縫隙，從而堵塞泄漏。②有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，不污染介質(zhì)，填料不被介質(zhì)泡脹，填料中的浸漬劑不被介質(zhì)溶解，不受密封的液體、氣體和潤滑液體的侵蝕。③有自動松弛的余地，耐磨，摩擦系數(shù)小，而不致產(chǎn)生破壞性的摩擦和熱。④軸存在少量偏移時，填料是否有足夠的浮動彈性；制造是否簡單、填裝方便。
4.1.2加裝填料。在加裝填料是，必須對填料室清理干凈，不容許有任何雜質(zhì)和污垢。檢查填料函和填料尺寸，根據(jù)泵軸的尺寸圈切，不易太短。填裝時不得用銳器(如改錐、鐵絲等)扎壓填料，以免使填料形成孔洞影響密封效果，裝填壓實過程中壓蓋不可偏斜，造成靠近壓蓋一段的填料壓得太緊，緊固時要均勻用力。加裝填料后，盤根不易加的太緊，應(yīng)有一定的松度。
4.2機械密封處理故障采取的措施
如果機械密封的零件出現(xiàn)故障，就需耍更換零件或是提高零件的機械加丁精度，提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。
4.2.1機械密封振動，發(fā)熱的處理。如果是動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當(dāng)，就要更改動靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。
4.2.2機械密封泄漏的處理。機械密封的泄漏是由于多種原因引起，為了最大限度的減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴(yán)格按照技術(shù)要求進行裝配，同時還要注意以下事項:①裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、潤滑油、揩拭材料要十分干凈。動靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。②修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。③裝配輔助密封圈時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動靜環(huán)組裝完后，用手按動補償環(huán)，檢查是否到位，是否靈活；彈性開口環(huán)是否定位可靠。動環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動靈活。
4.2.3泵軸竄量大的處理。合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。對于多級離心泵，設(shè)計方案是:平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。
4.2.4增加輔助沖洗系統(tǒng)。密封腔中密封介質(zhì)含有顆粒、雜質(zhì)，必須進行沖洗，否則會因結(jié)晶的析出，顆粒、雜質(zhì)的沉積，使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導(dǎo)致機械密封的迅速破壞。機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)可以有效地保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。
4.2.5泵振動的處理措施。在泵產(chǎn)品的制造裝配過程中，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程去執(zhí)行，消除振動源。泵、電機、底座、現(xiàn)場管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場安裝時，要嚴(yán)格把關(guān)，消除振動源。以上簡單研究了機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應(yīng)用和出現(xiàn)的故障后，遇到機械密封的故障問題，首先要考慮機械密封本身的影響因素，然后還要考慮機械密封外部的一些影響因素。比如:在分析機械密封的質(zhì)量事故的原因時，要考慮到泵的其它零部件對 機械密封運行的影響，采取措施不斷提高機械密封的效果。
5 工業(yè)泵密封的選擇
填料密封結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維修方便，但泄漏量大、功耗損失大。因此，在輸送一般介質(zhì)，如水；一般不適于石油及化工介質(zhì)，我們可以使用填料密封的工業(yè)泵。特別是不能用在貴重、易爆和有毒介質(zhì)中。機械密封的密封效果好，泄露量很小，壽命長，但價格貴，加工安裝維修保養(yǎng)比一般密封要求高。在輸送石油及化工介質(zhì)，可使用機 械密封的工業(yè)泵，機械密封適用于可用于各種不同粘度、強腐蝕性和含顆粒的介質(zhì)。
來源：設(shè)備管理網(wǎng)
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