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外部條件對(duì)泵用機(jī)械密封的影響(一)
作者：金龍泵業(yè)  時(shí)間：2013-01-11

     目前我們廠里用的泵大部分是機(jī)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(duì)整臺(tái)泵使用壽命要求的提高,需要泵能夠連續(xù)、高效的運(yùn)行
。因此機(jī)械密封的密封效果將直接影響整機(jī)的運(yùn)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(jī)械密封出現(xiàn)泄漏
，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常進(jìn)行
，嚴(yán)重的還將出現(xiàn)重大安全事故。人們?cè)诜治鲑|(zhì)量故障原因時(shí)
，往往習(xí)慣在機(jī)械密封自身方面查找原因
，例如：機(jī)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(jī)械密封的外部條件方面去查找原因
，例如：泵給機(jī)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(jī)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(jī)械密封的原理及要求

      機(jī)械密封是靠一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的環(huán)的端面A (一個(gè)固定，另一個(gè)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(jī)械密封。
   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)和靜環(huán)的端面組成一對(duì)摩擦副，動(dòng)環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊圖1 機(jī)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(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B
、靜環(huán)與壓蓋的間隙C的作用，同時(shí)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)行中不是一個(gè)孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運(yùn)行的
，同時(shí)通過其基本原理可以看出
，機(jī)械密封的正常運(yùn)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(jī)械密封處的泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會(huì)不均勻等等
。只有滿足類似這樣的外部條再加上良好的機(jī)械密封自身性能
，才能達(dá)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(jī)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(jī)械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個(gè)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(gè)比壓，機(jī)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(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于設(shè)計(jì)的不合理
，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量
，對(duì)機(jī)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(jí)離心泵中
，尤其是在泵啟動(dòng)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(shí)自動(dòng)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(gè)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(dòng)的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動(dòng)
，運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會(huì)靜止在某一軸向平衡位置
。平衡盤始終處在左右竄動(dòng)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(jī)械密封的允許軸向竄量0.15 mm的要求
，但平衡盤在泵啟動(dòng)、停機(jī)
、工況劇變時(shí)的軸向竄量可能大大超過機(jī)械密封允許的軸向竄量
。

      泵經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行后，平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損
，間隙b隨著增大
，機(jī)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(jī)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(dá)不到密封要求
，最終使泵兩側(cè)的機(jī)械密封全部失去密封作用。


2.2　軸向力偏大
      機(jī)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(duì)機(jī)械密封的影響是嚴(yán)重的。有時(shí)由于泵的軸向力平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)械密封承受一個(gè)軸向力
，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)密封壓蓋溫度將偏高，對(duì)于聚丙烯類的介質(zhì)
，在高溫下會(huì)被熔融
，因此泵啟動(dòng)后很快就失去密封效果，泵靜止時(shí)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(jī)械密封又稱端面密封
，是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動(dòng)密封
，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個(gè)垂直于軸心線的密封端面緊密貼合
、相對(duì)旋轉(zhuǎn)
，從而達(dá)到密封效果，因此要求兩個(gè)密封之間要受力均勻
。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不合理
，泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在機(jī)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(jī)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(hù)密封面
，起到冷卻、潤滑
、沖走雜物等作用
。有時(shí)設(shè)計(jì)員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達(dá)不到密封效果
；有時(shí)雖然設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)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(jì)不合理等原因，也同樣達(dá)不到密封效果
。

2.5　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)偏大的原因往往不是機(jī)械密封本身的原因
，泵的其它零部件是產(chǎn)生振動(dòng)的根源
，如泵軸設(shè)計(jì)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(jìn)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(huì)有氣泡，它一方面會(huì)沖擊機(jī)械密封面的外表面
，使其表面出現(xiàn)破損
；另一方面會(huì)使動(dòng)靜環(huán)的吻合面的流動(dòng)膜中也含有氣泡
，不能形成穩(wěn)定的流動(dòng)膜，造成動(dòng)靜環(huán)的吻合面的干摩擦
，使機(jī)械密封裝置損壞
。

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