摘要：機泵能否正常運轉，很大程度上也取決于密封結構的可靠性。通過對泵用機械密封在實際應用中的運行可靠性進行分析，從泵用機械密封的內因和外部條件的角度提出了影響泵用機械密封運行可靠性的幾種因素，并提出了相應的技術措施，對保障泵用機械密封可靠平穩運行有一定指導作用。

　　關鍵詞：泵用機械;機械密封;運行可靠性

　　1.引言

　　機械端面密封(Mechanical Face Seal)是一種軸向端面密封，簡稱機械密封。如今機械密封作為一種重要的軸封裝置，在國內外各工業領域得到了廣泛的應用，在其它行業也越來越多的以機械密封來代替其它型式的旋轉軸封[1]。機械密封設計制造精密，安裝精度高，對使用環境要求嚴格，使之成為泵部件中最容易失效的部件，泵用機械密封一旦損壞，會導致流體泄漏、泵損壞、設備停機和置換或維修成本，影響生產正常的進行，嚴重的還將出現重大安全事故。機械密封運行可靠性分析不僅能發現故障的模式和原因，而且對管理人員總結機械密封維護的經驗，以改進技術管理，延長機械密封壽命，減少故障發生率，提高密封可靠性等均是有益的[2]，對保障泵用機械密封平穩運行具有重大意義。

　　2. 泵用機械密封運行可靠性因素分析

　　泵用機械密封的實際密封效果不僅與機械密封自身的性能有關，而且與其它零部件提供的條件以及密封輔助系統提供的條件有著重要的關系[3]。機械密封的輔助系統，泵的汽蝕，軸的竄量，裝配精度，標準的嚴格執行，是泵用機械密封可靠運行的決定因素。下面將對影響泵用機械密封可靠運行的三種常見因素—輔助系統、泵的汽蝕和軸竄量進行具體分析并確定相應的技術措施。

　　2.1機械密封的輔助系統

　　機械密封的輔助裝置是許多元件的統稱，如沖洗管路、過濾器、節流孔板、流量顯示儀表、換熱元件等。泵用機械密封要保證可靠運行，除需密封結構、選材、加工制造和安裝良好等條件之外，還需正確選用輔助裝置才能充分發揮密封效用。輔助裝置的作用如今已逐漸被人們所認識，特別在惡劣條件下工作的機械密封，采用不同的輔助裝置，可明顯地提高了機械密封的使用壽命。例如：沖洗就是延長機械密封壽命的最有效的措施之一。機械密封采用沖洗，可以控制密封腔內被密封液體的壓力和溫度，帶走熱量，防止液膜汽化，改善潤滑條件，防止雜質集積和氣囊形成。

　　密封輔助系統是通過加入一套輔助系統，在三個方面對密封工況進行控制和改善，分別是溫度控制、流體替代、清除雜質，變苛刻工況為普通工況，延長密封件使用壽命，為機械密封可靠性提供保障。泵用機械通過采用輔助裝置設施，可將某些苛刻的工作環境改變為密封能接受的，從而使機械密封的效果大大提高，使用范圍更加寬廣。

　　2.2泵的汽蝕

　　汽蝕是指泵內流體流動過程中，某一局部地區的壓力等于或低于與該介質相對應的汽化壓力時介質就在該處發生汽化。汽蝕是工程現場機械密封失效的最主要因素之一，汽蝕導致密封端面間液膜相態的瞬時改變，膜壓系數劇烈變化，導致密封面開啟，密封失效。而且，汽蝕對機械密封的破壞最大，往往導致動靜環的斷裂。防止汽蝕的破壞首先在工藝操作上要保證足夠的汽蝕余量，防止介質超溫。另外還需要設置合理的沖洗系統。

　　汽化發生后，就有大量的蒸汽及溶解在水中的氣體逸出，形成沸騰和閃蒸發生相變。在相交發生的過程中，端面膜壓和開啟力都發生了顯著的變化，進而就有可能破壞機械密封工作的平衡狀態，這時就會出現干摩擦、溫度急劇上升或端面嚴重開啟泄漏等失效現象。機械密封在泵汽蝕狀態下，因流體膜相變半徑的改變使正常工況下的穩定運行變成不穩定。另外，機械密封在泵汽蝕的瞬間，發生相態的瞬時改變導致膜壓系數發生驟變，密封面會開啟造成密封失效。

　　機械密封汽蝕失效的原因是由于汽蝕發生后，密封腔壓力急劇降低，導致端面液膜發生閃蒸相變，在瞬時端面開啟力的作用下，動靜環出現振動，端面出現開啟，嚴重時靜環被抽入腔內不能復位或動靜環碰撞而失效。為防止機械密封抽空失效，應盡可能穩定密封腔壓力，降低腔內介質溫度。機械密封在結構上盡量減少端面開啟力，限制靜環位移量，動靜環采用抗振耐磨材料，這些都是解決抽空失效的有效手段

　　2.3軸竄量的影響

　　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，旋轉起來使密封面產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0.5mm以內。泵經過長時間運行后，平衡盤與平衡環摩擦磨損，間隙隨著增大，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。吐出側的機械密封，隨著平衡盤的磨損，轉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，最終使泵兩側的機械密封全部失去密封作用。

　　多級泵所采用的水力平衡裝置會形成軸的竄動，因此要保持機械密封良好的工作，可以采取如下措施：1、注意保持泵良好平穩的工作狀態，避免壓力和流量的突升突降。2、良好的平衡裝置設計對泵用機械密封運行可靠性非常重要。大多的多級泵在一個流量范圍內工作，選定一個典型的流量壓力點進行平衡裝置設計，平衡到一個合理的范圍，是非常重要的。3、注意泵啟動的突然性。如果泵能采用軟啟動，比如變頻啟動，多級電機啟動，通過中間液力耦合器的啟動能降低泵啟動的突然性，降低軸竄的速度，對機械密封起到良好的保護作用。

　　3.結束語

　　本文對影響泵用機械密封可靠性的三種主要因素輔助系統、泵的汽蝕和軸竄量進行了分析，并根據各因素對泵用機械密封運行封可靠性的影響提出了相應的措施，對保障泵用機械密封可靠平穩運行有一定指導作用。除以上三種因素之外，工藝操作、材料和安裝等因素也影響泵用機械密封的可靠平穩運行[4]。

　　在實際工作中，對泵用機械密封的運行狀況正是從上述因素逐個分析，排查原因，進行整改，才使機械密封運行可靠性得到了很大的提升。所以，在設備上配置合理的輔助系統，工藝操作上防止汽蝕，現場維修裝配上嚴格按規范保證裝配精度，是提高泵用機械密封運行可靠性最關鍵的因素。

　　4.參考文獻

　　[1]. 顧永泉. 機械密封實用技術[M].機械工業出版社,200l:6-148.

　　[2]. 于海明. 機械密封失效及改進措施[J].石油化工設備,2000(29):50-51.

　　[3]. 張波. 離心泵機械密封的安裝技術[J].石油化工設備技術, 2003(24):59-61.

　　[4]. 單曉亮, 胡欲立. 機械密封溫度問題研究方法綜述[J]. 流體機械,2006,34(8):7-40.