1 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理

　　機(jī)械密封是一種廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)密封組合件，又稱端面密封。它由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成，通過(guò)流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)作用于此端面，再加上輔助密封的配合使接合面貼合并保持相對(duì)滑動(dòng)，從而達(dá)到防止流體泄漏的目的。機(jī)械密封的工作原理是旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸間形成極薄的液態(tài)膜，阻止介質(zhì)泄漏，又使端面得以潤(rùn)滑，由此達(dá)到密封的效果。機(jī)械密封常用于泵、壓縮機(jī)、反應(yīng)攪拌釜等旋轉(zhuǎn)式機(jī)械。

　　泵的密封方式常見(jiàn)的有2種：機(jī)械密封和軟填料密封。它們各自有著不同的特點(diǎn)，也適用于不同的場(chǎng)合。正確地選用有利于降低成本，提高工作效率。機(jī)械密封與軟填料密封相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)密封可靠。在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量小，其泄漏約為軟填料密封的1%。(2)使用壽命長(zhǎng)。在油、水介質(zhì)中一般使用年限可達(dá)1～2a以上，在化工介質(zhì)中能夠穩(wěn)定使用6個(gè)月。

　　(3)摩擦功率消耗小。其摩擦功率僅為軟填料密封的10%～50%，對(duì)軸或套的磨損基本可忽略不計(jì)。

　　(4)維修周期長(zhǎng)。端面磨損后在一定范圍內(nèi)修補(bǔ)，仍可滿足使用要求。

　　(5)抗震性好。對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)、偏擺以及軸對(duì)密封腔的偏斜不敏感。

　　當(dāng)然，與軟填料密封相比，機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件加工要求高，成本高;對(duì)人員的要求是安裝與更換時(shí)操作者需具備一定的技術(shù)水平，掌握鉗工的基礎(chǔ)知識(shí)，了解機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尤其對(duì)泵運(yùn)行中的突發(fā)事故的處理，要求維修人員具備一定的業(yè)務(wù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累。

　　2影響泵用機(jī)械密封使用效果的因素

　　影響泵用機(jī)械密封使用效果的主要因素有選型、安裝、日常維修保養(yǎng)等。

　　2.1選型

　　合理的選型是泵安全正常運(yùn)行的前提。機(jī)械密封選型是根據(jù)使用時(shí)介質(zhì)的工作壓力、溫度、軸徑、介質(zhì)特性、安裝環(huán)境、允許泄漏量等參數(shù)加以選擇的。在工廠使用過(guò)程中，可依據(jù)JB1472-75對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)泵用機(jī)械密封進(jìn)行選擇使用。

　　2.2安裝

　　在合理正確地選擇了機(jī)械密封后，安裝是確保機(jī)械密封發(fā)揮功效的重要環(huán)節(jié)。安裝過(guò)程中首先應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是：

　　(1)安裝過(guò)程應(yīng)始終保持清潔，特別是旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)密封面及輔助密封圈表面應(yīng)無(wú)雜質(zhì)、灰塵，決不允許用不清潔的布擦拭密封面。

　　可在動(dòng)靜密封環(huán)的摩擦面涂以少量機(jī)械油，以防在空試水泵時(shí)導(dǎo)致密封面損壞。

　　(2)不允許用鐵質(zhì)工具用力敲擊密封件，旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)小心地套在軸上，并分幾次均勻地?cái)Q緊固定螺栓，最后要用手向后壓迫旋轉(zhuǎn)環(huán)，觀察旋轉(zhuǎn)環(huán)是否能軸向浮動(dòng)。特別需注意的是動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間的正向壓力調(diào)節(jié)到以剛好能封住工作介質(zhì)為宜，防止機(jī)械密封在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生損壞現(xiàn)象。

　　(3)安裝時(shí)機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓(0.4～0.6MPa)，從而達(dá)到密封的目的，兩端面的緊密程度可通過(guò)彈簧調(diào)節(jié)。為了保證一定的比壓，要求泵軸的軸向竄動(dòng)量≤0.5mm。

　　(4)泵軸的繞度不能過(guò)大，過(guò)大會(huì)造成機(jī)械密封的2個(gè)密封端面之間受力不均勻，液態(tài)膜無(wú)法形成，喪失密封作用。

　　(5)由于振動(dòng)會(huì)對(duì)泵的機(jī)械密封產(chǎn)生破壞作用，故要對(duì)泵座采取適當(dāng)?shù)臏p震措施。

　　2.3日常維修保養(yǎng)

　　(1)啟動(dòng)前應(yīng)對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行全面檢查，并檢查附屬裝置和管線是否按要求安裝到位。

　　(2)啟動(dòng)前要進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，一般靜壓壓力為0.2～0.3MPa。靜壓試驗(yàn)合格，將密封腔內(nèi)充滿液體，手動(dòng)盤(pán)車。

　　(3)對(duì)于利用泵外封油系統(tǒng)的機(jī)械密封應(yīng)先啟動(dòng)封油系統(tǒng)，停車后最后停止封油系統(tǒng)。泵啟動(dòng)后若有輕微泄漏現(xiàn)象，應(yīng)觀察一段時(shí)間。如連續(xù)運(yùn)行4h后泄漏仍不減少，則需停泵檢查。

　　(4)做好日常的巡回檢查和記錄，特別需注意的是：泵的操作壓力應(yīng)平穩(wěn)，壓力波動(dòng)建議≯0.1Mpa。

　　(5)密封情況的檢查，當(dāng)其泄漏超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，重質(zhì)油≯5滴/min，輕質(zhì)油≯10滴/min，如觀察2天后仍無(wú)好轉(zhuǎn)跡象，則應(yīng)停泵檢查密封裝置。

　　(6)應(yīng)注意做好運(yùn)行中的潤(rùn)滑、沖洗、冷卻等措施。

　　3泵用機(jī)械密封常見(jiàn)故障及維修方法

　　3.1在運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常發(fā)生的泄漏現(xiàn)象

　　(1)動(dòng)靜環(huán)接觸面變形引起的泄漏。當(dāng)端面比壓過(guò)大，磨擦熱易引起動(dòng)靜環(huán)的熱變形;當(dāng)然安裝零配件過(guò)程中若有受力不均現(xiàn)象，也會(huì)引起端面變形。處理辦法：拆開(kāi)機(jī)械密封檢查動(dòng)靜環(huán)端面是否過(guò)熱變形，若是則需更換，若為裝配造成則可按照規(guī)范進(jìn)行重新裝配。

　　(2)摩擦副內(nèi)夾入結(jié)晶顆粒等雜質(zhì)。處理辦法：拆開(kāi)后清洗，檢查端面磨損，根據(jù)具體情況進(jìn)行修復(fù)。

　　(3)輔助密封件由于選材不當(dāng)，導(dǎo)致被工作介質(zhì)熔脹失去彈性。處理辦法：更換新密封件，選擇相匹配的機(jī)械密封。

　　(4)動(dòng)靜環(huán)密封面對(duì)軸線不垂直度誤差過(guò)大。處理辦法：檢查泵軸的繞度，超標(biāo)進(jìn)行修復(fù)或更換。

　　(5)動(dòng)靜環(huán)與圓套件形成水垢不能及時(shí)補(bǔ)償磨損位移。處理辦法：清垢。

　　(6)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)端面嚴(yán)重磨損。

　　處理辦法：更換機(jī)械密封。

　　總之，由以上原因造成的泄漏現(xiàn)象，應(yīng)在設(shè)備檢修時(shí)對(duì)損壞件進(jìn)行認(rèn)真檢查并分析原因，對(duì)癥進(jìn)行處理。

　　3.2機(jī)械密封產(chǎn)生突發(fā)性泄漏現(xiàn)象

　　機(jī)械密封突發(fā)性失效現(xiàn)象一般由以下原因造成：如泵出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)、抽真空等原因破壞了摩擦副的工作狀態(tài)、補(bǔ)償彈簧發(fā)生斷裂、防轉(zhuǎn)銷脫落或傳動(dòng)銷斷裂、輔助裝置有故障使動(dòng)靜環(huán)冷熱驟變導(dǎo)致密封面變形或產(chǎn)生裂紋。出現(xiàn)上述故障時(shí)必須更新機(jī)械密封后再使用，同時(shí)找出運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題所在，便于做好預(yù)防工作。

　　3.3停泵一段時(shí)間再開(kāi)動(dòng)時(shí)發(fā)生的泄漏

　　當(dāng)摩擦副附近的介質(zhì)出現(xiàn)凝固、結(jié)晶、積垢、彈簧銹蝕導(dǎo)致斷裂等任何一種情況均會(huì)引起泵開(kāi)動(dòng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生泄漏現(xiàn)象。要徹底杜絕此類現(xiàn)象的發(fā)生，必須要做好泵啟動(dòng)前的各項(xiàng)檢查和準(zhǔn)備工作。

　　3.4加水或靜壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生的泄漏

　　由于沒(méi)有按規(guī)范安裝機(jī)械密封，加水或靜壓試驗(yàn)時(shí)就會(huì)發(fā)生泄漏。安裝不規(guī)范有如下幾種表現(xiàn)：

　　(1)動(dòng)靜環(huán)接觸面不平，安裝時(shí)發(fā)生碰傷或損壞，導(dǎo)致密封失效;

　　(2)動(dòng)靜環(huán)密封圈尺寸有誤，損壞或未壓緊;

　　(3)動(dòng)靜環(huán)表面有異物如鐵銹或砂塵夾入;

　　(4)動(dòng)靜環(huán)上的密封圈漏裝或安裝時(shí)強(qiáng)行擠入導(dǎo)致?lián)p壞;

　　(5)動(dòng)環(huán)緊定件沒(méi)安裝到位，使彈簧座后退;

　　(6)當(dāng)用手盤(pán)動(dòng)泵軸時(shí)，如泄漏有明顯的方向性則可能是由于彈簧力不均勻或密封腔體和軸的垂直度超差所致。

　　對(duì)以上原因所致的泄漏現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生原因進(jìn)行處理。

　　3.5由于安裝、運(yùn)行等引起的周期性泄漏

　　運(yùn)轉(zhuǎn)中如果泵葉輪軸向竄動(dòng)量超標(biāo)或軸發(fā)生周期性振動(dòng)以及工藝參數(shù)操作不穩(wěn)定時(shí)，密封腔內(nèi)壓力也會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化，從而導(dǎo)致機(jī)械密封產(chǎn)生周期性泄漏。對(duì)這些原因引起的機(jī)械密封泄漏現(xiàn)象應(yīng)在安裝時(shí)嚴(yán)格控制泵軸的軸向竄動(dòng)量，及時(shí)更換間隙超差的軸承。對(duì)軸的圓跳動(dòng)量應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，必要時(shí)應(yīng)更換新軸。

　　3.6由于壓力產(chǎn)生的泄漏

　　壓力造成的泄漏主要有以下2種：

　　(1)高壓和壓力波造成的機(jī)械密封泄漏，是因?yàn)閺椈杀葔毫翱偙葔涸O(shè)計(jì)過(guò)大和密封腔內(nèi)壓力超過(guò)3MPa，使密封端面比壓過(guò)大，液膜難以形成，導(dǎo)致密封端面磨損嚴(yán)重，發(fā)熱量增加，使密封端面發(fā)生熱變形。處理辦法：在裝配機(jī)械密封時(shí)，彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行，不允許有過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象，高壓條件下的機(jī)械密封應(yīng)采取措施。為使端面受力均勻盡量減少變形，可采用硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強(qiáng)度高的材料，并加強(qiáng)冷卻的潤(rùn)滑措施，選用可變形的傳動(dòng)方式，如鍵、銷等。

　　(2)真空狀態(tài)運(yùn)行造成的機(jī)械密封泄漏泵在啟動(dòng)、停止過(guò)程中，由于泵進(jìn)口堵塞，抽送介質(zhì)中含有氣體等原因，有可能使密封腔出現(xiàn)負(fù)壓，引起密封端面干摩擦，內(nèi)裝式機(jī)械密封便會(huì)產(chǎn)生漏水(氣)現(xiàn)象，真空密封與正壓密封的不同點(diǎn)在于密封對(duì)象的方向性差異，而且機(jī)械密封也有某一方向的適應(yīng)性。

　　處理辦法：采用雙端面機(jī)械密封，這樣有助于改善潤(rùn)滑條件，提高密封性能。

　　機(jī)械密封的泄漏是泵運(yùn)行中常見(jiàn)的問(wèn)題，解決的辦法應(yīng)從機(jī)械密封的選型開(kāi)始就層層把關(guān)，而不僅僅是亡羊補(bǔ)牢。機(jī)械密封是一種要求較高的部件，在使用時(shí)對(duì)裝配、日常維護(hù)都有要求，所以出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)全面分析影響機(jī)械密封的各個(gè)因素，尋找其根源，從而采取有效的解決辦法，同時(shí)需做好日常維護(hù)和保養(yǎng)，確保泵安全運(yùn)行。