機械密封最大的敵人是抽空
據(jù)中國石化行業(yè)統(tǒng)計，80%以上的離心泵采用機械密封密封。離心泵的機械密封由于其工作條件的不同，在輸送物料過程中經(jīng)常發(fā)生物料泄漏，污染環(huán)境，浪費能源。
機械密封是離心泵的主要易損件之一，泵的失效主要是由密封失效引起的。據(jù)統(tǒng)計，機械密封的失效導致泵的故障占設(shè)備故障率的50%以上，因此有必要對離心泵機械密封的泄漏進行分析和改進，以降低泵的故障率。
一、離心泵工作原理及機械密封裝置的作用
離心泵通過電機、聯(lián)軸器，使其葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在葉片之間的液體受到葉片的推動，在離心力的作用下，不斷地從中心被甩向四周，當泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向邊緣時，中心處形成了低壓區(qū)，由于進泵前的液體壓強大于泵吸入口處的壓強，在壓強差的作用下，液體便經(jīng)吸入管連續(xù)地吸入泵內(nèi)，以補充被排出液體的位置，只要葉輪不停地旋轉(zhuǎn)，液體便不斷地吸入和排出。
泵軸穿過泵殼時，動靜之間有間隙存在時，泵內(nèi)的液體就會從間隙漏至泵外，若吸入端是真空，則外界空氣會漏入泵內(nèi)，嚴重影響泵的工作，為了減少泄漏，一般在動靜間隙處裝有軸端密封裝置。軸封裝置是離心泵的重要部件，它直接關(guān)系到離心泵能否正常工作。現(xiàn)在軸封裝置一般采用機械密封。
二、機械密封原理
機械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環(huán)端面密封副的預緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而達到密封的軸向端面密封裝置。
機械密封通常由靜環(huán)、動環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。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在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當?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。密封圈起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，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。
三、機械密封的輔助設(shè)施—沖洗裝置
沖洗裝置是機械密封最主要的輔助設(shè)施，泵在運轉(zhuǎn)過程中，密封腔中沉積或形成雜質(zhì)，必須進行沖洗。否則會因結(jié)晶的析出、顆粒雜質(zhì)的沉淀，使機械密封動、靜環(huán)失去浮動性，彈簧失靈。更嚴重的是顆粒磨損、雜質(zhì)進入摩擦副會加劇磨損，導致機械密封迅速失效。所以，一般情況下泵用機械密封均應進行沖洗。
關(guān)于機械密封的沖洗方案(如下圖展示)，有非常多種，適用于不同的工作場合，小編講在下期中，專門進行詳細介紹。
四、機械密封泄漏的原因分析
新安裝(或更換)的機械密封投入運轉(zhuǎn)時泄漏量應在允許范圍內(nèi)。如果密封本身的結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量、安裝和使用等方面都無問題，其壽命要超過 8000h。實際工作中，不少密封的使用壽命遠沒有達到該值前就失效了，這是由于工藝條件、設(shè)備運行狀況和操作存在一定的問題造成的。根據(jù)近幾年來機械密封運行工況和失效后的拆檢情況來看，其常見原因如下：
1、密封環(huán)熱裂紋
機械密封拆開時可發(fā)現(xiàn)，硬環(huán)表面有過熱回火色，石墨環(huán)表面有環(huán)狀溝紋、橡膠圈老化等。
主要原因是：①由于介質(zhì)溫度過高泵體內(nèi)形成汽蝕，汽蝕發(fā)生后，水力沖擊帶動密封做迅速的軸向振蕩，使動靜環(huán)及輔助密封圈等零件嚴重的磨損，使機械密封裝置損壞。②潤滑不良，密封環(huán)端面沒有形成液體潤滑膜或密封環(huán)端面間液膜汽化，形成干摩擦;③冷卻系統(tǒng)散熱不良;
2、離心泵的振動
由于制造和安裝精度等原因，所有的離心泵都存在著振動。振動的原因主要為轉(zhuǎn)子不平衡、機泵不同心、滾動軸承故障等。從軸承箱表面測到的最大振幅不能大于0.06mm，超過該值就要停泵處理。振動可分解為三個方向：垂直、水平和軸向，其中以軸向振動對密封的危害最大。當泵振動加劇時，動靜環(huán)之間發(fā)生分離。瞬間的分離在液膜壓力作用下致使密封面開啟，出現(xiàn)大量泄漏，如果這時介質(zhì)中固體顆粒含量超過5%時，由于振動引起端面分離，顆粒嵌入較軟的石墨環(huán)端面，造成硬質(zhì)環(huán)密封面的過度磨損。拆卸檢查時可發(fā)現(xiàn)，在硬密封面上有清晰的摩擦痕跡，進入固體顆粒時有劃痕。
3、彈性元件失彈
主要特征是拆卸檢查彈性元件時，彈性元件彈力不足，有變形、自由高度明顯減小。該情況發(fā)生概率比較小
主要原因是：①大部分用來制作彈簧和波紋管的材料在高溫下長期工作均會出現(xiàn)彈力下降的缺陷，從而使密封端面的閉合力不足而導致密封端面泄漏嚴重。金屬波紋管的高溫失彈即是該類機械密封的一種普遍而典型的失效形式;②彈簧在高溫下長期工作發(fā)生蠕變、疲勞失效等;③彈簧在高溫下長期工作腐蝕失效。
五、結(jié)尾語
離心泵在低于最小流量值得狀態(tài)下工作時，流體在泵內(nèi)產(chǎn)生嚴重的回流等現(xiàn)象，導致產(chǎn)生溫升和振動。
抽空現(xiàn)象是當離心泵發(fā)生故障的眾多原因之一，當其發(fā)生時會伴隨以下狀況：
①、電機電流下降
②、壓力大幅波動
③、流量異常波動
④、發(fā)出雜音異聲
⑤、泵體發(fā)生振動
⑥、泵缸溫度升高