关于水泵机械密封的技术分析

【摘要】在给水设备的运转中，水泵是其重要的动力枢纽，水泵的机械密封效果是保证供水安全性、有效性的关键。水泵机械密封具有密封效果良好、密封参数高、功率较低等优点，而得到了广泛的应用。水泵机械密封常见的问题主要有渗漏、失效等，必须对于各类问题进行系统的分析，并且采取有效的技术处理措施。本文从专业技术的角度出发，简要分析了水泵机械密封的相关问题。

【关键词】水泵；机械密封；渗漏；失效；技术处理

在我国的电力、石化、供水等国民经济部门中，水泵得到了广泛的应用，水泵的性能与质量达到标准是保证有效供水的重要前提。一旦水泵出现运转故障将对于整个供水系统产生严重的影响，甚至造成效益损失现象。在水泵运转中，机械密封渗漏、失效是较为常见的问题，对于其运转效率与安全性的影响是不容忽视的。因此，在水泵机械密封的设计、安装、使用与维护中，必须注重对于相关问题的技术分析，对于常见的运转故障与安全问题必须采取有效的技术措施进行处理，从而保障水泵的安全、稳定、高效运转。

1.水泵机械密封的组成及安装、使用技术要点

水泵机械密封主要是指在流体压力与补偿机构弹力的共同作用，以及辅助密封部件的配合下，由至少一组垂直于旋转轴线的端面保持贴合与相对滑动，从而构成一套具有防止流体泄漏功能的装置。水泵机械密封主要由以下部件组成：1)动环、静环为主要密封件；2)密封圈为辅助密封件；3)弹簧、推环为压紧件；4)弹箕座及其键、固定螺等为传动件。

在水泵机械密封的安装、使用中，需要注意的技术要点主要包括：1)转轴径向跳动≤0.04mm，轴向窜动量≤0.1mm；2)密封部位安装时，必须保持清洁、干燥，密封部件则要进行清洗，密封端面要保持完好无损，密封部位中尽量避免带入杂质与灰尘；3)机械密封安装过程中，严禁敲打与碰击，以避免机械密封的摩擦面破损，而导致密封部件失效，可以在与机械密封接触的表面涂抹一层机械油，以保证安装操作的顺利完成；4)静环压盖安装时，必须保证拧紧螺丝受力均匀，并符合轴心线与静环端面的垂直要求；5)在水泵机械密封运转前，必须保证介质充满，以防止出现因干摩擦而导致机械密封失效的问题，对于容易结晶、颗粒的介质，在介质温度＞80℃的情况，必须采取科学的冲洗、过滤与冷却措施；6)在水泵机械密封的使用管理中，应根据辅助密封材质选取相应的机械油，以避免因O型圈侵油膨胀、加速老化等问题，而造成机械密封渗漏或提前失效等问题。

2.水泵机械密封常见渗漏现象与原因分析

2.1 周期性渗漏的主要原因

1)由于转子周期性振动，导致汽蚀或轴承损坏，这是产生渗漏现象与缩短密封寿命的主要原因；2)泵转子的轴向窜动量过大，轴与辅助密封之间的过盈量较大，动环无法在轴上灵活移动。特别实在泵翻转，动、静环磨损后，因无法及时得到补偿位移，而引发局部渗漏的现象；3)密封面的油量不足，引起机械密封运转中出现干摩擦的现象，进而导致渗漏问题。

2.2 压力产生引发的渗漏的主要原因

1)在真空状态下运转，导致机械密封渗漏的现象，泵在起动及停机过程中，由于受到泵进口堵塞或抽送介质中含有气体等因素的影响，使得密封腔内出现负压，引起密封端面干摩擦的现象，进而产生漏气或漏水现象；2)由于高压或压力波引发的机械密封渗漏现象，由于弹簧比压力、总比压的设计过大，当机械密封腔内压力大鱼3MPa时，可能导致密封端面的比压过大，难以形成液膜，加之长时间运转可能出现密封端面严重磨损的问题，进而导致密封面热变形与渗漏的现象。

2.3 其他原因引起的水泵机械密封渗漏现象常见的渗漏原因

1)在动环密封圈的轴端面、静环密封圈压盖或壳体端面的安装中，未进行倒角、修光等技术处理，造成动静环密封圈损伤，运转中出现渗漏现象的几率明显加大；2)未能按照规定控制弹簧压缩量，压缩量过大可能增加端面的比压，造成摩擦热量过多的问题，进而造成水泵机械密封的密封面出现热变形、端面加速磨损、局部渗漏等现象。

3.水泵机械密封渗漏的技术处理措施

3.1 注重水泵机械密封设计中的技术处理的具体措施

1)根据水泵的型号、性能、工作特点等，选择相应的机械密封类型，技术人员应仔细分析各种材质与使用寿命要求的前提下，合理进行各密封元件的选用，重点参考其耐腐蚀、耐高温、抗振、抗疲劳等方面的实际性能；2)在不同型号水泵机械密封的设计中，设计人员应准确把握其技术要点，即重点研究轴套与旋动环间、旋动环与静止环间、密封端盖与水泵泵体间、轴套与轴间、静止环与环座间等关键部位的机械密封设计与技术处理，这是预防机械密封渗漏问题的关键技术措施；3)在水泵机械密封运转中，振动偏大是引发渗漏现象的主要原因，但是振动偏大并不是机械密封自身引起的，而是水泵其它零部件在运转中产生的振动传播至机械密封，所以，在水泵机械密封设计中，设计人员要特别注重泵轴设计不合理、轴承精度不够、以及联轴器的平行度差与径向力大等问题，全面分析水泵机械密封振动的主要来源，采取有效的技术措施消除振动源。在水泵设备的制造与装配过程中，则要严格执行设计方案与相关操作规程、标准，尽量消除机械密封的消除振动源，以有效控制机械密封运转中出现渗漏问题的几率。

3.2 机械加工精度不够、辅助冲洗系统不完善引起渗漏现象应采取的技术处理措施

在水泵机械密封运转中，机械加工精度不够、辅助冲洗系统不完善均是引起渗漏现象的原因，所以，必须针对以上问题采取有效的技术处理措施。笔者总结了需要注意的两方面问题：1)引起水泵机械密封加工精度不够的原因较多，其中机械密封自身加工精度不够是较易引起人们注意的原因之一，在机械加工中加强控制即可。但是水泵机械密封其它部件加工精度不够则较难解决，例如：泵轴、泵体、密封腔体、轴套等机械加工精度不够也较为常见，在上述零部件的生产过程中，必须严格执行相关技术标准，加强机械加工、检验与装配过程的质量检验，从而提高机械密封的整体性能。2)在水泵机械密封渗漏问题的技术处理中，完善的辅助冲洗系统具有重要的作用，可以有效保护密封面，并且发挥冲走杂物、冷却与的作用。在机械密封的整体设计中，必须合理配置辅助冲洗系统，否则难以达到理想的机械密封效果。辅助冲洗系统的应用中，必须注意有冲洗口位置设计不合理、冲洗液的流量、冲洗液中有杂质，压力不够等方面的问题，以确保水泵机械密封的实际运转效果。

3.3 在水泵机械密封的安装与使用过程中需要注意的技术管控措施

1)在水泵机械密封的安装过程中，为了有效防止渗漏现象，必须切实提升安装工程操作中的质量意识，严格执行相关安装、检修的标准化与制度化。例如：在密封圈的安装中，其松紧度的控制是十分重要的，如果旋动环密封圈过松极有可能影响到其实际密封效果，但是旋动环密封圈过紧则可能加剧其与轴套之间的磨损，使得旋动环出现疲劳、变形等问题，所以，在密封圈的安装操作中，必须严格按照技术指导书进行测量与调整，以保证其压缩量符合实际要求；2)在水泵机械密封使用过程中，必须注重机械密封管路系统的常规检查与使用管理，这是保障水泵机械密封正常运转的关键防护措施，所以，在水泵设备的运行管理工作中，必须做到管理责任落实到具体的人，制定与实施严格的水泵机械密封检修、维护制度，并且由专业技术人员负责其实际落实情况的监管。3)定期检查与水泵机械密封运转相关的所有阀门，确保安监仪表性能良好，在水泵机械密封自循环水、机械密封水管路、机械密封水、水泵涵体、换热器的检查中，应特别注重冷却水畅通的问题，机械密封在运转中由于温度异常变化的现象，发现发现各种问题，并查明原因，提出有针对性的技术处理措施。4)在水泵机械密封的实际使用过程中，其承担的轴向力必须控制在合理的范围，如果存在较大的轴向力，必然会对机械密封的运转产生严重影响。由于受到水泵机械密封轴向力平衡机构设计不合理，以及制造、安装与使用等方面因素的影响，可能导致轴向力无法被平衡掉。水泵机械密封在承受轴向力的情况下，运转时可能导致密封压盖温度偏高的问题，聚丙烯类介质可能在高温状态下熔融，所以，应采取有效的技术措施提高泵轴材料的等级，减少两端轴承之间的距离，增加泵轴的直径。在泵轴设计完成后，则应对泵轴的挠度进行严格的检验、计算与校核，以减少出现渗漏现象的几率。

4.结束语

综上所述，水泵机械密封自身是一种工艺与技术要求相对较高的专业精密部件，对于其设计、机械加工与装配的质量要求都极为严格，如果无法采取行之有效的技术处理措施，将导致其出现渗漏、失效等现象。特别是在水泵机械密封的使用过程中，必须对于影响机械密封运行效率与质量的各种因素进行认真分析，尤其是要严格执行各种泵的技术要求及使用介质的具体要求，而且要保证充分的条件，以保证水泵机械密封的安全、可靠、高效运转。另外，在水泵机械密封的渗漏、失效现象的处理中，不但要加强各种技术措施的合理选用，而且要注重使用过程的巡检与维修工作，由专门技术人员进行运转管理，对于各种运转故障进行综合的观察、分析、判断与处理，从而保障水泵机械密封的实际运转效果。

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作者简介：张景远（1976—），女，河南镇平人，大学本科，工程师，研究方向：机械设计和自动化。