水泵机械密封泄漏原因及处理对策刍议

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[摘要] 本文阐述了因装配质量和运行水质造成水泵机械密封的泄漏和产生机械密封失效。针对机械密封不同故障，分析产生原因，采取处理措施，并提出运行和检维修中注意事项。
[关键词] 水泵 机械密封 泄漏 原因 措施
1.前言
水泵机械密封是一种要求较高的精密部件,对装配质量有很高的要求。对清水泵而言，因机械密封渗漏造成的检修比例占全部维修泵的一半以上, 机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行。供水所用的运行水泵全部是单级双吸离心泵，大多采用机械密封，在日常运行检修中，由于动、静环磨擦面的泄漏达到机械密封泄漏的70%以上。解决好机械密封泄漏问题，是保障水泵长周期运行的重点。
下面以运行水泵SS300-58A为例，试分析泄漏形成原因及处理方法：
从上表可以看出：运行水泵在结构上属于卧式单级双吸离心泵，转子两端采用单向心滚珠轴承，二硫化钼润滑脂润滑，主轴采用机械密封（设计使用寿命8000小时），清水介质，该设备运行状况较好，但检修周期不稳定，机封有时达不到使用寿命就开始泄漏，有时可超过使用寿命，平均一般6000小时左右就出现泄漏。
2.水泵机械密封的原理、结构及其泄漏造成的影响
2.1水泵机械密封结构及原理介绍
水泵SS300-58A机械密封结构如图所示。水泵机械密封由动环体和静环体组成，动环体为与主轴同心旋转体，固定在主轴上，与主轴之间采用弹性橡胶圈密封；静环体固定在泵座上，与泵填料盒和固定压盖采用密封垫密封；动环体随主轴高速旋转，之间的旋转摩擦密封面即为机械密封的主密封面，动环上旋转密封圈采用硬质耐磨合金，机械强度和刚性较高，静环体上的密封环采用石墨耐磨材料，但材质较脆，强度较差。
2.2机械密封泄漏情况
该泵机械密封如图所示，从上图可以看出，其中有4个泄漏通路需要密封：
（1） 动、静环密封面之间的通路；
（2） 动环体与主轴之间的通路；
（3） 静环体与压盖之间的通路；
（4） 压盖与填料盒之间的通路。
后三条通道密封零件相对是静止的，只要保证密封材料不老化损坏，紧固螺栓不松动，密封是比较可靠的，只有动、静环摩擦面由于主轴的高速旋转，必须要保证间隙调整合适，能够形成有效的密封液膜，才不会造成泄漏，同时弹簧压缩力要调整适度，主轴运转的轴向窜动、上下振动不能超标，才能保证稳定的摩擦状态，运行周期才能延长，旋转密封的泄漏是主要要解决的故障。
2.3机械密封泄漏引起的不良后果
机械密封的四条密封通道，不管哪个出现问题，都会从主轴与填料室端口发生渗漏或泄漏，引起如下不良后果：
（1）发生泄漏后，主轴甩水，容易造成主轴和泵壳锈蚀，严重影响设备使用寿命；
（2）造成水量流失，水泵效率降低，消耗增加；
（3）一旦发生泄漏，且短时间内摩合不好，说明机械密封状况恶化，设备必须检修，影响长周期稳定运行，修理费用升高；
（4）泄漏不利于设备保养和现场管理。
3.影响机械密封的原因分析及处理
3.1装配质量的影响
检修中对机械密封的装配质量要求很高，装配不好就会造成机械密封运行中磨合不好，密封不好。
3.1.1弹簧压缩量的调整很关键
并不是压缩量越大密封效果越好，压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，过度的压缩反而使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效。
3.1.2动静环密封圈的安装调整要适度
动环密封圈调整不能过紧，如果太紧，一是加剧密封圈与轴套间磨损，过早泄漏；二是增大了动环轴向调整、移动阻力，在工况变化频繁时无法适时调整；三是弹簧过度疲劳易损坏；四是使动环密封圈变形，影响密封效果。静环密封圈安装要牢靠, 但不宜过紧，一般静环材料虽然耐磨，但普遍较脆，过度受力易碎裂，安装拆卸时也容易造成损坏。
3.1.3叶轮锁母的调节对轴间密封有影响
一般认为，轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧，其实导致轴间泄漏的因素较多，如轴间垫失效、偏移、轴间内有杂质，轴与轴套配合处有较大的形位误差，接触面破坏，轴上各部件有间隙，轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。锁母过紧只会导致轴间垫过早失效，如果调整在正常范围，保持一定压缩弹性，在运转中锁母会自动适时锁紧，使轴间密封始终处于良好密封状态。
3.2电机找正的影响
水泵每次检修后，电机的找正对机械密封也有很大影响，电机与水泵的同轴度越高，则水泵运行中的径向跳动越小，如果找中心数据超标，则机械密封旋转磨擦密封面不仅要作旋转线性磨合，还存在径向位移磨合，难以形成有效的纯平面密封，很难保证长周期运行。
3.3水泵转子轴向窜动的影响
水泵转子轴向窜动超标，则旋转密封面间隙变化过大，出现时紧时松现象，动、静环密封面作高频率的撞击和分离运动，机械密封极易磨损，也很容易破坏液膜发生泄漏。要保持合理的轴向窜动，主要是水泵的轴承要运行良好，间隙不能超标，另外电机的轴向窜动要小，联轴器的平面间隙也要合理，不要使电机的轴向窜动通过联轴器传递到水泵转子上。
3.4叶轮状态的影响
如果叶轮动、静平衡调整不到位，或者叶轮的流道中心不正，则会引起水泵转子在运转中旋转中心偏离，同时带来过大的振动和窜动，对机械密封造成不利影响。
3.5轴承选型的影响
轴承是支承整个水泵转子的关键零件，卧式单级双吸离心泵基本上是轴向对称设计的，在载荷的分布上以流道中心为中线也是基本平衡的，所以前后端轴承的选型要统一，一般采用同型号轴承，并且轴承间隙也要基本一致，才能保证整个转子的平衡运转，使机械密封处于最佳工作状态。
3.6冷却水的作用
对于大型号水泵，通常机械密封和轴承箱都设计有冷却补充水，主要是保证机械密封液膜的完整、润滑和保证轴承的长周期良好运行，所以冷却水的作用也不可小视，要保持冷却水通畅。
3.7工艺操作的影响
工艺操作对机械密封的影响最容易忽视，但影响却很大，主要有以下几方面：
（1）开泵前排气不尽可能造成机械密封干磨，很快失效；
（2）不正当开、停泵和倒泵造成机泵短时间剧烈振动，可能对机械密封造成损坏；
（3）水泵远离工作点运行，比如高扬程泵长期在低扬程下运行，流量超出正常范围，机泵振动加大，机械密封也易泄漏。
3.8其它影响
一般来说新机械密封效果好于旧的，如果静环无过度磨损，还是不更换为好，因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使锈蚀物和杂质沉积为一体，起到了良好密封作用。另外，有时出现小渗漏，密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既可避免浪费又可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验提高检修质量。
4.处理后的运行情况
经过分析，我们了解了机械密封的结构和检修、运行、维护中的注意事项，并运用到实际工作中，使水泵机械密封的使用周期得到了极大延长，供水所有机泵都实现了两年一修，其中运行水泵在全年运行90%以上时间情况下，达到了三年大修周期。
5.结束语
机械密封本身是一种要求较高的精密部件, 对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时, 应分析使用机械密封的各种因素, 使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件, 这样才能保证密封长期可靠地运转。因此，检修装配人员在安装使用机械密封时, 应分析使用机械密封的各种因素, 使机械密封适用于泵的技术要求，具备充分的润滑条件, 这样才能保证密封长期可靠地运转。机械密封的泄漏处理，须在长期巡检、维修实践基础上，对泄漏症状进行观察、分析、判断，才能得出正确结论。
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