高温油泵机械密封失效分析与对策

作者:未知

  摘 要:相较于填料密封而言,机械密封装置具有密封性能好,泄漏量小,使用寿命长,功耗低,对轴承磨损小等优点。机械密封在各类机泵上的应用率超过70%。由于机械密封的使用优点使其得到了越来越多的应用,但由于其相较于填料密封系统较为复杂,出现密封失效时要根据情况进行具体分析,许多情况是由于机械密封安装不到位造成。本文简要介绍了常用机械密封的结构原理,对高温油泵机械密封非正常失效的原因进行了简要分析,针对非正常失效的应对方法进行了探讨,并对高温油泵机械密封机泵的日常使用注意事项进行了总结。
  关键词:机械密封;高温油泵;失效原因;解决对策
  1 前言
  相较于填料密封而言,机械密封装置具有密封性能好,泄漏量小,使用寿命长,功耗低,对轴承磨损小等优点。缺点为结构相对复杂,安装精度要求较高,使用条件相对苛刻,维护保养较复杂。
  2 机械密封系统原理简介
  2.1 机械密封的结构组成
  机械密封是一种动密封系统,分为弹簧内置式和弹簧外置式两种,高温油泵油水泵多采用弹簧内置式。相较于填料密封系统,机械密封系统结构较为复杂,由动环与静环两部分配对而成,动环由动环体、动环密封圈、摩擦副、弹性元件、弹簧座、固定螺栓组成,静环由静环体、摩擦副、静环密封圈组成。
  2.2 机械密封的装配及工作原理
  机械密封系统通常安装在轴套上(安装原理见图1),安装时静环贴紧密封端压盖,静环摩擦副与动环摩擦副端面相对贴紧,通过调节弹簧座位置调节弹簧压缩量,并由固定螺栓将弹簧座固定在轴套之上。
  安装好的机械密封系统在机泵运转时,轴套随泵轴做旋转运动,带动动环一同旋转,静环始终处于静止状态,在弹簧压力和密封介质压力的共同作用下,旋转的动环和静环接触面上会产生适当的压紧力,接触端面之间会保持一层极薄的油膜对动静环进行摩擦,使接触端面紧密贴合,介质通过时的阻力变大,从而防止液体泄漏,达到密封输送介质的目的。
  3 机械密封失效原因分析
  根据机械密封在各高温油泵的应用统计,通常情况下,原油机泵机械密封的使用寿命在两年左右,污水机泵机械密封使用寿命约为一年半左右,在正确使用和良好维护下,机械密封的使用寿命一般可以延长半年到一年。不正确的安装和操作会使机械密封的使用寿命大为减少。通过长期对各高温油泵机械密封使用情况的跟踪分析,導致泵站机械密封非正常失效的主要原因有以下几个方面:
  3.1 安装精度不够
  机械密封的安装精度要求较高,要求密封接触端面必须尽可能完全贴合,弹簧压缩量要调整适度,弹簧压缩过紧会造成密封端面受力过大导致磨损过快,严重时甚至会造成高温冒烟,使机械密封端面损坏,过松又会导致间隙过大,无法封住输送介质造成泄漏。固定螺栓的紧固要求必须均匀,紧固不均会导致动环受力不均造成动环跑偏,使密封端面单侧受力过大,加速密封端面磨损造成泄漏。
  3.2 密封圈损坏
  密封圈损坏是机械密封失效中比较常见的问题,往往是由于密封圈老化失效造成。安装过程中如果动环密封圈安装过紧,会增加动环轴向调整、移动的阻力,在工况变化较大时弹簧无法及时做出调整,使弹簧过度疲劳过早损坏,影响密封效果。
  3.3 密封端面磨损
  因为高温油泵使用的机泵通常转速较高,因此摩擦副材料通常采用硬对硬的配合,密封端面磨损属于正常损耗。
  4 机械密封使用中需要避免的问题
  考虑到高温油泵输送介质的因素,除了正确安装机泵机械密封外,正确使用机泵可以有效延长机械密封的使用寿命。在机泵使用过程中,需要避免以下几种情况的发生:
  4.1 避免长时间机泵设备空转
  机泵设备空转会使机械密封端面的润滑油膜无法产生,造成密封面干磨,密封面因摩擦造成温度过高而过早损坏,导致机械密封失效。
  4.2 避免机泵长时间憋压运行
  机泵长时间憋压会造成叶轮产生的径向力增大,使泵轴产生挠曲变形,导致径向密封在与泵轴同步旋转的同时,还会以一定的幅度做径向摆动,使机械密封处于不稳定工作状态,引发动环震动出现泄漏。
  4.3 避免机泵产生气蚀
  机泵产生气蚀时,除机械密封的密封端面润滑油膜迅速蒸发导致密封面干磨外,还会造成机泵泵体严重震动,震动严重时会导致机械密封端面相互碰撞,损坏密封端面,造成密封失效。
  终上所述,由于机械密封的使用优点使其得到了越来越多的应用,但由于其相较于填料密封系统较为复杂,出现密封失效时要根据情况进行具体分析,许多情况是由于机械密封安装不到位造成。机械密封机泵在日常运行中,需要极力避免一些错误工况的出现,这些工作做到位,机械密封的使用优势将会更加显现,使机泵在生产运行中发挥出更大的作用。
  参考文献:
  [1]魏龙.密封技术[M].北京:化学工业出版社,2010.
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