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(gè)行業(yè)大量使用，對(duì)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(duì)整個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)起著重要的作用，工業(yè)泵的密封系統(tǒng)泄漏將會(huì)嚴(yán)重影響到設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。尤其是高溫高壓泵的發(fā)展，更使得對(duì)泵的密封更加嚴(yán)格。目前，我國(guó)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(dòng)環(huán)密封和機(jī)械密封。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中多數(shù)使用填料密封和機(jī)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(jī)械行業(yè)中填料密封主要用作動(dòng)密封，常用作離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)軸密封。填料裝入填料腔以后，經(jīng)壓蓋螺絲對(duì)它作軸向壓縮，當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，填料中浸漬的潤(rùn)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(rùn)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(jī)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(shuō)，要保持良好的潤(rùn)滑和適當(dāng)?shù)膲壕o。若潤(rùn)滑不良，或壓得過(guò)緊都會(huì)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(duì)填料的壓緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使填料中的潤(rùn)滑劑在運(yùn)行一段時(shí)間而有所流失之后，再擠出一些潤(rùn)滑劑，同時(shí)補(bǔ)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(wèn)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(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)谟帽P根填料，發(fā)現(xiàn)其具以下個(gè)缺點(diǎn):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(rùn)滑劑容易流失。②新修好的設(shè)備，開始運(yùn)行時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)不到一個(gè)周期，軸套就已磨損成花瓶狀，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)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(wú)法起到密封作用。③填料與軸直接接觸，且相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)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(jī)有效功率降低，消耗電能。
2.3機(jī)械密封的原理
機(jī)械密封又叫端面密封，它是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸封裝置，指由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的的端面在液體壓力和補(bǔ)償機(jī)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(duì)滑動(dòng)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(jī)及其類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。機(jī)械密封通常由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動(dòng)環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。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。密封元件起密封動(dòng)環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時(shí)彈性元件對(duì)泵的振動(dòng)、沖擊起緩沖作用。機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中是與泵的其它零部件一起組合起來(lái)運(yùn)行的，機(jī)械密封的正常運(yùn)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(jī)械密封發(fā)揮它應(yīng)有的作用。
2.4機(jī)械密封在工業(yè)泵使用中存在的問(wèn)題
機(jī)械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運(yùn)行當(dāng)中，密封端面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會(huì)松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會(huì)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(lái)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(jìn)軸和擋圈或軸和壓蓋之間的間隙時(shí)，多因?yàn)樵O(shè)計(jì)的間隙過(guò)大或偏心。③介質(zhì)沿填料壓蓋泄漏，是因?yàn)樘盍涎b配不當(dāng)或擋圈又破損。④泄漏過(guò)大，已無(wú)法調(diào)節(jié)，是因?yàn)樘盍吓蛎浕蚱茐幕蛱盍锨械锰袒蜓b配錯(cuò)誤或 潤(rùn)滑劑被沖掉或偏。
3.2機(jī)械密封的故障表現(xiàn)及原因
①機(jī)械密封振動(dòng)、發(fā)熱。設(shè)備旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)使動(dòng)靜環(huán)貼合端面粗糙，動(dòng)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(dòng)。有時(shí)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(shí)夾有顆粒雜質(zhì)，也會(huì)引起機(jī)械密封的振動(dòng)和發(fā)熱。②機(jī)械密封介質(zhì)泄漏。靜壓試驗(yàn)時(shí)泄漏。機(jī)械密封在安裝時(shí)由于不細(xì)心，往往會(huì)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(dòng)、壓蓋沒(méi)有壓緊，機(jī)器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒(méi)有完全貼合，都會(huì)造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時(shí)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(jī)械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動(dòng)、軸向竄動(dòng)量太大，都會(huì)造成泄漏。④機(jī)械密封的經(jīng)常性泄漏。機(jī)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(dòng)引起的泄漏，傳動(dòng)、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動(dòng)引起泄漏等。⑤機(jī)械密封振動(dòng)偏大。機(jī)械密封振動(dòng)偏大，最終導(dǎo)致失去密封效果。但機(jī)械密封振動(dòng)偏大的原因往往不僅僅是機(jī)械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動(dòng)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(shí)我們主要看是否具備這幾個(gè)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(rùn)滑液體的侵蝕。③有自動(dòng)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(shí)，填料是否有足夠的浮動(dòng)彈性；制造是否簡(jiǎn)單、填裝方便。
4.1.2加裝填料。在加裝填料是，必須對(duì)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(shí)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(shí)過(guò)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(shí)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(jī)械密封處理故障采取的措施
如果機(jī)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(jī)械加丁精度，提高機(jī)械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對(duì)機(jī)械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對(duì)動(dòng)靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。
4.2.1機(jī)械密封振動(dòng)，發(fā)熱的處理。如果是動(dòng)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(dòng)外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對(duì)不當(dāng)，就要更改動(dòng)靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。
4.2.2機(jī)械密封泄漏的處理。機(jī)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(jī)械密封時(shí)一定要嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行裝配，同時(shí)還要注意以下事項(xiàng):①裝配要干凈光潔。機(jī)械密封的零部件、工器具、潤(rùn)滑油、揩拭材料要十分干凈。動(dòng)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(shí)，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(guò)早老化。動(dòng)靜環(huán)組裝完后，用手按動(dòng)補(bǔ)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(dòng)環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動(dòng)靈活。
4.2.3泵軸竄量大的處理。合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。對(duì)于多級(jí)離心泵，設(shè)計(jì)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(duì)泵軸進(jìn)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(jìn)行沖洗，否則會(huì)因結(jié)晶的析出，顆粒、雜質(zhì)的沉積，使機(jī)械密封的彈簧失靈，如果顆粒進(jìn)入摩擦副，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封的迅速破壞。機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)可以有效地保護(hù)密封面，起到冷卻、潤(rùn)滑、沖走雜物等作用。
4.2.5泵振動(dòng)的處理措施。在泵產(chǎn)品的制造裝配過(guò)程中，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程去執(zhí)行，消除振動(dòng)源。泵、電機(jī)、底座、現(xiàn)場(chǎng)管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，要嚴(yán)格把關(guān)，消除振動(dòng)源。以上簡(jiǎn)單研究了機(jī)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(jī)械密封的故障問(wèn)題，首先要考慮機(jī)械密封本身的影響因素，然后還要考慮機(jī)械密封外部的一些影響因素。比如:在分析機(jī)械密封的質(zhì)量事故的原因時(shí)，要考慮到泵的其它零部件對(duì) 機(jī)械密封運(yùn)行的影響，采取措施不斷提高機(jī)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(jiǎn)單、價(jià)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(jī)械密封的密封效果好，泄露量很小，壽命長(zhǎng)，但價(jià)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(jī) 械密封的工業(yè)泵，機(jī)械密封適用于可用于各種不同粘度、強(qiáng)腐蝕性和含顆粒的介質(zhì)。
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