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水泵机械密封注意事项

机械密封失效的若干问题
泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：（l）轴套与轴间的密封；（2）动环与轴套间的密封；（3）动、静环间密封；（4）对静环与静环座间的密封；（5）密封端盖与泵体间的密封。
一、泄漏原因分析及判断
1．安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。
2．试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；（对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效
a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦；
b）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑；
c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。
由于腐蚀而引起的机械密封失效
a）密封面点蚀，甚至穿透。
b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；
c）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。
由于高温效应而产生的机械密封失效
a）热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象。在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹；
b）石墨炭化是使用碳—石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在-105～250℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时，会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效；
c）辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失弹。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性差。而且易脆裂，安装时容易损坏。
由于密封端面的磨损而造成的密封失效
a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压）过大等,都会缩短机械密封的使用寿命。对常用的材料，按耐磨性排列的次序为：碳化硅—碳石墨、硬质合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、喷涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速钢——碳石墨、堆焊硬质合金——碳石墨。
b）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因。固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。
c）机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损。一般情况下，平衡程度β=75%左右最适宜。β<75%，磨损量虽然降低，但泄漏增加，密封面打开的可能性增大。对于高负荷（高PV值）的机械密封，由于端面摩擦热较大，β一般取65%～70%为宜，对低沸点的烃类介质等，由于温度对介质气化较敏感，为减少摩擦热的影响，β取80%～85%为好。
因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏
a）由于安装不良，造成机械密封泄漏。主要表现在以下几方面：
1）动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；
2）动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；
3）动、静环表面有异物；
4）动、静环V型密封圈方向装反，或安装时反边；
5）轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够；
6）弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；
7）密封腔端面与轴垂直度不够；
8）轴套上密封圈活动处有腐蚀点。
b）设备在运转中，机械密封发生泄漏的原因主要有：
1）泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；
2）摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏；
3）密封圈材料选择不当，溶胀失弹；
4）大弹簧转向不对；
5）设备运转时振动太大；
6）动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损；
7）密封环发生龟裂等。
c）泵在停一段时间后再启动时发生泄漏，这主要是因为摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失弹。
d）泵轴扰度太大。
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几点建议
高温重质油泵用机械密封的选用
对石化行业来说，高温重质油泵用机械密封的选用一直是一大难题，例如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化的辐射进料泵等。
高温重质油泵的介质具有以下共同的特点：
温度高：一般在340～400℃；
介质粘度大：在温度下一般运动粘度为（12～180）×10-6m/s；
介质有颗粒：如催化剂、焦炭、含有砂粒等其他杂质。
对于高温重油介质泵用机械密封。现在各个企业都采用焊接金属波纹管机械密封。现在使用情况较好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。波纹管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏B、C等不锈钢；耐腐蚀高温合金等，有的波片采用双层结构，使其承压力从2MPa上升到5MPa，这些都有效解决了波纹管的失弹问题。
针对波纹管内侧结焦和结炭以及含固体颗粒等情况，解决的办法有关资料已做了相关说明，比如采用蒸汽吹扫、摩擦副采用“硬对硬”、采用外冲洗等等，这些在一定程度上起到了较好的作用，这里不再过多阐述。但是以前提出的各种方法再实际应用中由于种种因素的影响效果不够理想。为了更好的提高机械密封的使用寿命，节资降耗，针对各种情况，建议应把以下措施综合起来采用：
a）将金属波纹管设计成旋转型结构，旋转的波纹管机械密封有自清洗的离心作用，这可以减少波纹管外围沉积和内侧结焦。
b）对摩擦副组对材料，建议使用“硬对硬”结构，一般采用碳化钨对碳化钨（其中选YG6-YG6）和碳化钨对碳化硅。选用“硬对硬”结构，必须注意以下几个问题：
1）冷却系统要保障，禁止冷却水中断，以防端面升高，润滑膜闪蒸而降低密封端面的润滑，加剧磨损；
2）机械密封在安装过程中，要给密封端面浇一些润滑油（机油或黄油均可）。以防止起泵时。密封端面由于缺乏润滑而造成的干摩擦；
3）采用清洁的外冲洗是解决溶剂颗粒堆积的比较有效的方法之一，但这种方法浪费较大，而且各种泵的介质、温度、压力（一般要求冲洗液压力比介质侧压力高0.07～0.12MPa）又各不相同，外冲洗系统结构就更繁杂，加之外冲洗设施的投入以及维护费用的消耗，有时会造成弊大于利，尤其是一些中小型企业。因此许多企业的封油系统弃之不用，或者就没有设这套系统，针对这些情况，建议使用配用隔离介质的多密封结构，如油浆泵、回炼油泵等，使用双端面机械密封，在两组密封端面之间充满隔离介质（干净的机油等），如图3所示。
这种结构可有效地延长机械密封的使用寿命，一般可达6000～8000h以上。另外，采用这种考虑以下两点：
①*近叶轮的一组密封端面材料选用“硬对硬”结构（如YG6-YG6）；而*近机械密封压盖的一组密封端面既可选用浸铜或锑的碳——石墨对碳化钨或碳化硅；
②对高温油泵选用的隔离介质，要具有热分解温度、自燃点、闪点高（一般在260℃以上）、热氧化稳定性好、高温蒸发损失小的特点。
液态烃泵用机械密封的选用
液态烃介质是一种低温液化气体，具有低沸点、低粘度、高蒸汽压等特性。在这种工况下应用的机械密封，会使密封材料出现冷脆性，大气中的水汽会在密封装置的大气侧面上冻结，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是当介质稍有泄漏，漏出的液态烃在大气侧立即汽化，带走大量热，机械密封环境温度急剧下降，使用一般的密封材料，如橡胶或聚四氟乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄漏增大而不可收拾。有些企业采用双端面机械密封，在介质和大气端设一隔离室，其间通以封油以缓和低温的影响。但这种结构复杂且需配封液系统。据经验，使用波纹管机械密封比较好，主要表现在用金属波纹管和柔性石墨代替辅助密封圈，解决了密封圈材料发生冷脆而失弹及缓冲作用的问题，如DBM型、YH-604/606/609型等。
a）金属波纹管材料选用耐低温、塑性及韧性好的哈-C，AM350，Carpenter20等；
b）摩擦副材料在两种特殊情况下选用：
1）对连续运转的设备，介质内若含较多的固体颗粒，此时选用“硬对硬”结构（在实际中选了YG6—YG6）较好，一般连续运转寿命8000h以上；
2）对间歇性的运转设备，摩擦副选用碳化钨或碳化硅对特种石墨。
c）由于在低温条件下，摩擦副端面的汽化对机械密封性能影响很大，除选取较合适的材料外，合理选用端面比压（主要是波纹管的压缩量，一般比通常使用中所给的压缩量大15%～30%为宜），在机械密封元件*近大气侧通入25℃左右的冷却水，以改善摩擦副润滑环境。

如何正确装拆机械密封

1.拆卸时注意事项
在拆卸机械密封时，严禁动用手锤和扁铲，以免损害密封元件。
如果在泵两端都有机械密封时，则在拆卸过程中必须小心谨慎，防止顾此失彼。
对工作过的机械密封，如果压盖松动时密封面发生移动的情况，则应更换动静环零件，不应重新上紧继续使用。因为在松动后，摩擦副原来运转轨迹会发生改变，接触面的密封性就很容易遭到破坏。
如密封元件被污垢或凝聚物粘结，应清除凝结物后再进行机械密封的拆卸。

2.安装时注意事项
安装前要认真检查集结密封零件数量是否足够，各元件是否有损坏，特别是动、静环有无碰伤、裂纹和变形等缺陷。如果有问题，需进行修复或更换新备件。
检查轴套或压盖的倒角是否恰当，如不符合要求则必须进行修整。
机械密封各元件及其有关的装配接触面，在安装前必须用丙酮或无水酒精清洗干净。安装过程中应保持清洁，特别是动、静环及辅助密封元件应无杂质、灰尘。动、静环表面涂上一层清洁的机油或透平油。
上紧压盖应在联轴器找正后进行。螺栓应均匀上紧，防止压盖断面偏斜，用塞尺或专用工具检查各点，其误差不大于0.05毫米。
检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（及同心度），必须保证四周均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.10毫米。
弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，要求误差±2.00毫米，过大会增加断面比压，加速断面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用，弹簧装上后在弹簧座内要移动灵活。用单弹簧时要注意弹簧的旋向，弹簧的旋向应与轴的转动方向相反。
动环安装后须保持灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
先将静环密封圈套在静环背部后，再装入密封端盖内。注意保护静环断面，保证静环断面与端盖中心线的垂直度，且将静环背部的防转槽对准防转销，但勿使其中互相接触。
安装过程中决不允许用工具直接敲打密封元件，需要敲打时，必须使用专用工具进行敲打，以防密封元件的损坏
组装时所有密封圈应该涂以肥皂水等润滑剂，这样可以避免组装过程中损坏胶圈。动静环的密封面之间涂以润滑脂，防止动静环密封面在水泵开车前磨损。
浮动环组装时，一定要小心不要碰倒浮动环弹簧，以免弹簧碰倒后影响浮动环的浮动性能。浮动环组装后，可以轻轻按浮动环，以确定是否就有良好的浮动性能。
安装密封时应轻拿轻放，防止损坏密封件，安装时应将密封及腔体擦洗干净。
紧固机械密封压盖时紧固螺栓应均匀受力，防止受力不均损坏机械密封。对于快装式机械密封在整体组装完毕后一定不要忘记将定位片径向移动道远离轴的位置固定。
因为机械密封所密封的介质是不同的，凉水和热水的温度不同，密封的介质是否具有腐蚀性，腔室内压力的不同，机械密封的设计就会不同，检修工艺也会有所差别，
机械密封检修过程中总结出一些经验：机械密封要组装，清扫检查莫忘记。先看两环后看轴，伤痕裂纹不要漏。最后在把胶圈看，气孔直径要看清。各种尺寸需测量，两环间隙要调好。紧力一定要校核，小小弹簧是关键。螺栓受力要均匀，轻拿轻放好习惯。
3种机械密封件不合格
内容提示：3种机械密封件不合格 国家质检总局日前组织对机械密封件产品质量进行了国家监督抽查，共抽查了天津、辽宁、上海、江苏、浙

    国家质检总局日前组织对机械密封件产品质量进行了国家监督抽查，共抽查了天津、辽宁、上海、江苏、浙江、四川、陕西等7个省、直辖市29家企业生产的29种产品（不涉及出口产品），昨天公布结果，产品实物质量抽样合格率为99.5%。

　　据介绍，此次抽查依据推荐性国家标准JB/T4127.1-1999《机械密封技术条件》、JB/T6619.1-1999《轻型机械密封技术条件》、JB/T6373-1992《焊接金属波纹管机械密封技术条件》、GB/T14211-1993《机械密封试验方法》、JB/T6619-1993《轻型机械密封试验方法》、JB/T7369-1994《机械密封端面平面度检验方法》等标准规定的要求，对机械密封件产品的硬质密封环平面度、石墨环和四氟波纹管渗漏、主要零件公差、气密性、静压试验泄漏量、运转试验泄漏量、运转试验磨损量等7个项目进行了检验。

　  抽查结果表明，一是通过国家监督抽查促进了企业质量意识的提高，加强了质量管理，此次抽查的硬质密封环平面度、石墨环和四氟波纹管渗漏、主要零件公差、静压试验泄漏量等项目单项符合率达到100%。二是市场占有率较高的大型生产企业产品质量较好，所检项目全部达到国家标准规定的要求。

    抽查中发现的主要质量问题个别产品运转试验泄漏量不合格，个别产品碳石墨密封环磨损量不合格，个别产品气密性试验不合格。

    JB/T4127.1-1999《机械密封技术条件》标准规定，当密封介质为液体时，机械密封运转试验的平均泄漏量：轴（或轴套）外径不大于50mm时，泄漏量不大于3mL/h；轴（或轴套）外径大于50mm时，泄漏量不大于5mL/h。抽查中有个别产品运转试验泄漏量不合格。其中有1种产品运转试验时因橡胶波纹管断裂而发生喷漏，致使运转试验无法继续进行。另1种轴径为35mm产品，各测量时间单元中最大的平均泄漏量为31.5mL/h，超过标准规定的要求。

　　为了满足机械密封使用期的要求，JB/T4127.1-1999《机械密封技术条件》标准规定，以清水为介质进行试验，运转100h软质材料的密封环磨损量不大于0.02mm。抽查中个别产品石墨密封环磨损量超过标准规定的要求。

　　个别产品气密性试验不合格。JB/T6619.1-1999《轻型机械密封技术条件》标准规定，轻型机械密封产品出厂前，应将每套产品在最高工作压力下做气密性试验，持续1min不得有可见气泡。抽查中有个别产品气密性试验不合格。

    针对抽查中发现的主要质量问题，国家质检总局已责成各地质量技术监督部门严格按照产品质量法等有关法律法规的规定，对抽查中产品质量不合格的企业依法进行处理，限期整改。同时，对抽查中质量较好的企业，加大宣传力度，引导消费。国家质检总局将继续对机械密封件产品质量进行跟踪抽查，促使机械密封件行业整体质量水平的提高。

　   机械密封件产品质量国家监督抽查不合格产品及其企业名
序号
企业名称
产品名称
商标
规格
型号
生产日期
主要不合格项目
1
温岭市金纳机械密封件厂
潜水电泵用机械密封
金纳
φ14
208-14
2007-09
气密性试验、运转试验泄漏量
2
温州市机械密封件厂
橡胶波纹管机械密封
温密
φ35
104-35
2007-09
运转试验泄漏量
3
宁波宝和密封件制造有限公司
橡胶波纹管机械密封

φ38
PSMG1/38mm
2007-09
运转试验磨损量

    机械密封件常识

　　机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。其密封性能和使用寿命取决于许多因素，如选型、机器的精度、正确的安装使用等。

　  一、选型方法

　　机械密封按工作条件和介质性质的不同，有耐高温、耐低温机械密封，耐高压、耐腐蚀机械密封，耐颗粒介质机械密封和适应易汽化的轻质烃介质的机械密封等，应根据不同的用处选取不同结构型式和材料的机械密封。

　　选型的主要参数有：密封腔体压力（MPa）、流体温度（℃）、工作速度（m/s）、流体的特性以及安装密封的有效空间等。

　　选型的基本原则为：

　　1. 根据密封腔体压力，确定密封结构采用平衡型或非平衡型，单端面或双端面等。

　　2. 根据工作速度，确定采用旋转式或静止式，流体动压式或非接触型。

　  3. 根据温度及流体性质，确定摩擦副和辅助密封材料，以及正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等。

　  4. 根据安装密封的有效空间，确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧，内装式或外装式。

　　二、机械密封的安装与使用要求

　　 1. 机械密封对机器精度的要求（以泵用机械密封为例）

　　（1）安装机械密封部位的轴（或轴套）的径向跳动公差最大不超过0.04～0.06mm。

　　（2）转子轴向窜动不超过0.3mm。

　　（3）密封腔体与密封端盖结合的定位端面对轴（或轴套）表面的跳动公差最大不超过0.04～0.06mm。

　   2. 密封件的确认

　　（1）确认所安装的密封是否与要求的型号一致。

　　（2）安装前要仔细地与总装图对照，零件数量是否齐全。

　　（3）采用并圈弹簧传动的机械密封，其弹簧有左、右旋之分，须按转轴的旋向来选择。

　 　3. 安装

　　 安装方法随机械密封型式、机器的种类不同而有所不同，但其安装要领几乎都相同，安装步骤和注意事项如下：

　　（1）安装尺寸的确定

　　安装时，应按产品的使用说明书或样本，保证机械密封的安装尺寸。

　　（2）装入前，轴（轴套）、压盖应无毛刺，轴承状况良好；密封件、轴、密封腔、压盖都应该清洗干净。为减少摩擦阻力，轴上安装机械密封的部位要薄薄地涂上一层油，以进行润滑，考虑到橡胶O形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮装式静环不带防转销的结构，不宜涂油，应干式装入压盖。

 　 （3）先将静环与压盖一起装在轴上，注意不要与轴相碰，然后将动环组件装入。弹簧座或传动座的紧定螺钉应分几次均匀拧紧。

　　在未固定压盖之前，用手推补偿环作轴向压缩，松开后补偿环能自动弹回无卡滞现象，然后将压盖螺拴均匀地锁紧。

　　4. 使用

　　（1）当输送介质温度偏高、过低、或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，必须采取相应的阻封、冲洗、冷却、过滤等措施。

　　（2）运转前用手盘车，注意转矩是否过大，有无擦碰及不正常的声音。

　　（3）注意旋向，联轴器是否对中，轴承部位的润滑油加法是否适当，配管是否正确。

　　（4）运转前首先将介质、冷却水阀门打开，检查密封腔内的气体是否全排出，防止静压引起泄漏，然后开机运行。

　　（5）开车后工作是否正常稳定，有无因轴转动引起的异常转矩，以及异常响声和过热现象。

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