关于离心泵用机械密封常见故障分析及对策探讨获奖科研报告

关于离心泵用机械密封常见故障分析及对策探讨获奖科研报告【关键词】离心泵;机械密封;失效原因;应对策略

1.前言

改革开放以来，我国经济社会进步迅速，机械工业也取得了显著的发展成就。离心泵作为现代机械系统中非常常见的设备，其技术水平也有了显著的提高。同时，我们也要意识到，由于离心泵的特殊功能，在使用中对密封有严格的要求，但现有的机械密封方式不能完全消除泄漏等问题，严重时甚至可能因失效而发生密封失效，这对离心泵的正常运行和功能。鉴于此，有必要深入分析离心泵机械密封的失效机理，采取有效措施解决密封失效问题，为保证离心泵良好的工作性能奠定良好的基础。

2.机械密封概述

所谓机械密封也可称端面密封，它主要安装在旋转轴上，通过弹簧、密封圈、密封圈等密封件形成密封腔，进而实现密封功能。当需要密封的轴旋转时，静环处于静止状态，动环在中压和弹簧力的联合作用下运动，使动、静环的密封面紧密相连。此时，在相互接触的密封面之间形成一层液膜，从而达到密封和防止泄漏的目的。当然，随着使用时间的延长，接触面会磨损，但在弹簧力作用下可以自动补偿，这也保证了机械密封具有较长的使用寿命。

3.故障失效原因分析

考虑到离心泵的工作环境和安装工艺等因素的影响，其使用一段时候后就可能会发生密封故障，造成密封失效。故障失效的主要原因如下：

3.1泵排空或气蚀

实际中，如果在灌浆前启动泵，空气会进入液体介质，泵的出口压力会降低，在干摩擦作用下容易导致机械密封失效。另外，机械密封一般都有使用寿命，长期使用会导致密封面硬化或老化，从而导致密封失效。最后，当液体介质流经低压区时，附近的液体会因气泡破裂而高速溢流，从而导致局部压力升高，最后出现气穴现象，导致机械密封失效。

3.2密封面磨损

通过介绍机械密封的工作原理可以看出，机械密封主要依靠动、静环的密封端面接触来达到密封效果，但动、静环之间的接触会产生摩擦。如果液体介质中杂质颗粒较多，摩擦力将进一步增大。摩擦力的增大会导致密封面磨损，从而导致机械密封失效。虽然机械密封中的弹簧元件会推动动环沿轴向移动以补偿端面磨损，但随着时间的延长，这些磨损痕迹会逐渐扩大，最终可能出现大面积裂纹或裂纹，使密封完全失效。

3.3腐蚀

离心泵输送的液体介质具有不同程度的腐蚀性，机械密封与液体直接接触，长时间接触后可能因介质腐蚀而失效。如密封面有麻点甚至穿透，泄漏严重;机械密封中的弹簧元件和辅助密封因介质腐蚀而开裂等。

3.4泵送介质物性改变

离心泵输送的液体介质在不同工况下的物理性质会发生变化，从而导致密封面或密封冲洗系统失效。例如，当温度变化较大时，一些液体介质的粘度和密度会发生较大变化，高粘度、高密度的介质会降低泵的输送能力，同时也会导致密封冲洗系统损坏，从而影响机械密封的使用寿命减少或失败。

3.5密封圈故障

目前机械密封中使用的密封圈主要是乙丙橡胶或橡胶。如果材料质量不合格，会导致密封失效。例如，一些密封圈生产厂家为了获得更大的效益，采用含有较多杂质的橡胶来生产密封圈。这种密封圈在高粘度液体介质中长时间浸泡会降低其弹性，导致过早老化或硬化，从而大大降低密封性能。这种影响还将进一步受到介质长时间冲洗造成的磨损和膨胀，最终导致机械密封的整体失效。

4.应对策略探讨

4.1避免泵抽空和汽蚀

为消除泵抽真空和汽蚀对机械密封的不利影响，可采取以下对策：一是严格控制液体介质温度，避免过热。第二，检查相邻介质罐液位，确保其在最低液位以上。第三，加强对离心泵操作人员的培训，确保其正常运行，避免干摩擦;最后是上站之间的协调工作，做好下站及控制室的管道清扫工作，确保清管器到达站场前停泵，避免混气造成泵抽真空和气蚀现象。

4.2控制密封面磨损

为了控制磨损引起的密封失效，应选用性能良好的摩擦副，并合理控制摩擦副的材料。合理选择摩擦副材料可以有效地提高摩擦副的耐磨性，对防止密封失效有显著作用。一般来说，材料的选择可以遵循以下顺序：碳化硅碳石墨、硬质合金碳石墨、陶瓷碳石墨。此外，由高速钢和碳化硅材料组成的摩擦副具有优越的性能。使用这种材料可以有效地改善机械密封的性能，对防止密封失效有积极的作用。因此，在选择这种材料时应注意。

4.3降低腐蚀影响

液体介质的腐蚀作用是引发机械密封失效的一个重要因素，需要引起足够重视。一方面，应派专员对离心泵及其机械密封进行日常维护保养，维持密封性能并延长其使用寿命;另一方面，可以定期用高纯度、干净的透平油对密封件进行冲洗，这对提升机械密封的抗腐蚀性效果显著。

4.4控制泵送介质的物性变化

在工艺操作过程中，应充分考虑泵送介质的物性变化，并采取相应措施控制其物性变化。例如北方冬季相对干燥，需要考虑泵运行时由于温度下降，介质液体的粘度会上升，从而降低泵的输送能力。此时，可降低密封冲洗系统的冷水消耗，使密封介质环境与正常运行相一致。

4.5及时更换密封圈

密封圈的失效将导致机械密封的整体失效。为了避免这一问题，在综合考虑密封圈使用寿命的基础上，必须更换接近失效状态的密封圈。同时，在离心泵的日常维护中，应加强密封圈的性能试验，必要时应及时更换。

5.总结

离心泵广泛