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外部條件對泵用機械密封的影響(一)
作者：金龍泵業(yè)  時間：2013-01-11

     目前我們廠里用的泵大部分是機械密封的
，而隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求
，對整臺泵使用壽命要求的提高,需要泵能夠連續(xù)
、高效的運行。因此機械密封的密封效果將直接影響整機的運行
，我們廠里生產(chǎn)所用的原料存在易燃
、易爆、易揮發(fā)
、劇毒等介質(zhì)，機械密封出現(xiàn)泄漏，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常進行
，嚴(yán)重的還將出現(xiàn)重大安全事故
。人們在分析質(zhì)量故障原因時，往往習(xí)慣在機械密封自身方面查找原因
，例如：機械密封的選型是否合適
，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確
，摩擦副的選擇是否合理等等
。而很少在機械密封的外部條件方面去查找原因，例如：泵給機械密封創(chuàng)造的條件是否合適
，輔助系統(tǒng)的配置是否合適
，而這些方面的原因往往是非常重要的。我們這里從泵用機械密封的外部條件的角度分析了影響密封效果的幾種因素和應(yīng)采取的合理措施
。

  1　機械密封的原理及要求

      機械密封是靠一對相對運動的環(huán)的端面A (一個固定
，另一個與軸一起旋轉(zhuǎn)，見圖1) 相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用
，這種裝置稱為機械密封
。
   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)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊圖1 機械密封原理示意圖                            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B
、靜環(huán)與壓蓋的間隙C的作用，同時對泵的振動
、沖擊起緩沖作用
。機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運行的
，同時通過其基本原理可以看出
，機械密封的正常運行是有條件的，例如：泵軸的竄量不能太大
，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓
；機械密封處的泵軸不能有太大的撓度
，否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條再加上良好的機械密封自身性能
，才能達到理想的密封效果
。

  2　外部條件影響的原因分析

2.1　泵軸的軸向竄量大
      機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用
，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量
，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓
。為了保證這一個比壓
，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.5 mm以內(nèi)
。但在實際設(shè)計當(dāng)中
，由于設(shè)計的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量
，對機械密封的使用是非常不利的
。這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在多級離心泵中，尤其是在泵啟動過程中
，竄量比較大
。

   平衡盤方法平衡軸向力的工作原理。平衡盤工作時自動改變平衡盤與平衡環(huán)之間的軸向間隙b
，從而改變平衡盤前后兩側(cè)的壓差
，產(chǎn)生一個與軸向力方向相反的作用力來平衡軸向力。由于轉(zhuǎn)子竄動的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動
，運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會靜止在某一軸向平衡位置
。平衡盤始終處在左右竄動的狀態(tài)。平衡盤在正常工作中的軸向竄量只有0.105 ～0.11 mm
，滿足機械密封的允許軸向竄量0.15 mm的要求
，但平衡盤在泵啟動、停機
、工況劇變時的軸向竄量可能大大超過機械密封允許的軸向竄量
。

      泵經(jīng)過長時間運行后，平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損
，間隙b隨著增大
，機械密封軸向竄量不斷增加。由于軸向力的作用
，吸入側(cè)的密封面的壓緊力增加
，密封面磨損加劇，直至密封面損壞
，失去密封作用
。吐出側(cè)的機械密封
，隨著平衡盤的磨損，轉(zhuǎn)子部件的軸向竄量大于密封要求的軸向竄量
，密封面的壓緊力減小
，達不到密封要求，最終使泵兩側(cè)的機械密封全部失去密封作用
。


2.2　軸向力偏大
      機械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力
，對機械密封的影響是嚴(yán)重的
。有時由于泵的軸向力平衡機構(gòu)設(shè)計的不合理及制造、安裝
、使用等方面的原因
，造成軸向力沒有被平衡掉。機械密封承受一個軸向力
，運轉(zhuǎn)時密封壓蓋溫度將偏高
，對于聚丙烯類的介質(zhì)，在高溫下會被熔融
，因此泵啟動后很快就失去密封效果
，泵靜止時則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象。

2.3　泵軸的撓度偏大
      機械密封又稱端面密封
，是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封
，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合
、相對旋轉(zhuǎn)
，從而達到密封效果，因此要求兩個密封之間要受力均勻
。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計的不合理
，泵軸運轉(zhuǎn)時，在機械密封安裝處產(chǎn)生的撓度較大
，使密封面之間的受力不均勻
，導(dǎo)致密封效果不好。

2.4　沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理
   機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的
，它可以有效地保護密封面
，起到冷卻、潤滑
、沖走雜物等作用
。有時設(shè)計員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達不到密封效果
；有時雖然設(shè)計人員設(shè)計了輔助系統(tǒng)
，但由于沖洗液中有雜質(zhì)
，沖洗液的流量、壓力不夠
，沖洗口位置設(shè)計不合理等原因
，也同樣達不到密封效果。

2.5　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是機械密封本身的原因，泵的其它零部件是產(chǎn)生振動的根源
，如泵軸設(shè)計不合理
、加工的原因、軸承精度不夠
、聯(lián)軸器的平行度差
、徑向力大等原因。

2.6　泵汽蝕的原因
      由于裝置系統(tǒng)操作不合理以及泵進口汽蝕性能不好
、泵的轉(zhuǎn)速偏高
，在泵的入口處發(fā)生局部汽蝕，汽蝕發(fā)生后
，介質(zhì)中會有氣泡
，它一方面會沖擊機械密封面的外表面，使其表面出現(xiàn)破損
；另一方面會使動靜環(huán)的吻合面的流動膜中也含有氣泡
，不能形成穩(wěn)定的流動膜，造成動靜環(huán)的吻合面的干摩擦
，使機械密封裝置損壞
。

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