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離心泵機(jī)械密封的泄漏分析及其改進(jìn)
2024-04-17
1 引言
船舶上需要使用不同類型的泵來(lái)輸送介質(zhì)如水、燃油,、滑油等等,，其中以離心泵常見(jiàn)。它具有造價(jià)低廉,、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、緊湊、排量大而均勻,、能運(yùn)送甚至含有固體顆粒的液體等諸多優(yōu)點(diǎn),。機(jī)械密封是一種依靠彈性元件和介質(zhì)壓力壓緊動(dòng)、靜環(huán)端面從而達(dá)到密封的部件,，具有能阻止泄漏,、減少摩擦損耗、提高機(jī)器效率和可靠性等優(yōu)點(diǎn),，目前大多數(shù)的離心泵軸封都是采用機(jī)械密封,。機(jī)械密封是離心泵的主要易損件之一，因而泵的故障多數(shù)是由密封失效所導(dǎo)致的,。據(jù)統(tǒng)計(jì),，機(jī)械密封失效導(dǎo)致泵的故障占設(shè)備故障率的50%以上，所以有必要對(duì)離心泵的機(jī)械密封泄漏進(jìn)行分析改進(jìn),，以降低泵的故障率,。
2 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理
目前，大多數(shù)離心泵使用的都是機(jī)械密封,，是靠一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的環(huán)的端面相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用,。機(jī)械密封通常由動(dòng)環(huán)、靜環(huán),、壓緊元件和密封元件組成,。其中動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對(duì)摩擦副,，動(dòng)環(huán)隨泵軸旋轉(zhuǎn)并在彈簧壓力作用下緊緊地壓在靜環(huán)上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這樣,，在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間就形成了運(yùn)動(dòng)密封,。一般要保持動(dòng)靜環(huán)之間液膜的厚度適宜，太厚泄漏量增加,，太薄會(huì)發(fā)生干摩擦損壞密封面,。另外，壓緊元件產(chǎn)生壓力,，可使泵在不運(yùn)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(jìn)入密封端面,。密封元件（密封圈）起密封動(dòng)環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用,，同時(shí)還能吸收不利于運(yùn)動(dòng)密封面的沖擊振動(dòng),。
2.1 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)
機(jī)械密封主要由以下元件構(gòu)成：
（1）主要?jiǎng)用芊庠簞?dòng)環(huán)和靜環(huán)。動(dòng)環(huán)與靜環(huán)卡在軸套上,，同泵軸一起旋轉(zhuǎn),，靜環(huán)固定在壓蓋內(nèi)，用防轉(zhuǎn)銷(xiāo)來(lái)防止它轉(zhuǎn)動(dòng),。密封是靠動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的端面相對(duì)運(yùn)動(dòng)貼合,。
（2）輔助密封元件：動(dòng)、靜環(huán)密封圈,。
（3）壓緊元件：彈簧（或波紋管）,。
（4）傳動(dòng)元件：傳動(dòng)座。
2.2 工作原理
一般機(jī)械密封有4個(gè)可能泄漏點(diǎn)：（1）動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間,，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間存在運(yùn)動(dòng)間隙,，液膜的厚度將影響它的泄漏量；（2）動(dòng)環(huán)與軸套之間,，動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)；（3）靜環(huán)與壓蓋之間,，屬于靜密封點(diǎn),；（4）泵蓋與壓蓋之間，也屬于靜密封點(diǎn),。
3 機(jī)械密封泄漏分析
3.1 靜密封泄漏
靜密封主要是指靜環(huán)與壓蓋和泵蓋與壓蓋之間的泄漏,。原則上講他們之間的間隙越小，則泄漏量越小,。
靜密封點(diǎn)泄漏多數(shù)是由于密封圈的缺陷造成,，如密封圈尺寸不合適或本身有傷,、老化變質(zhì)等，特別要注意輸送的介質(zhì)對(duì)密封圈的腐蝕與加速老化,。只要結(jié)構(gòu)和材料選擇正確,，密封圈質(zhì)量合格和安裝合乎要求，靜密封基本上是可以滿足密封要求的,。
3.2 動(dòng)密封泄漏
動(dòng)密封泄漏主要指動(dòng)環(huán)與靜環(huán)和動(dòng)環(huán)與軸套之間的泄漏,，理論上影響動(dòng)密封效果的主要有以下幾方面：
（1）輸送介質(zhì)方面：泵輸送介質(zhì)壓力愈高泄漏量會(huì)愈多；粘度低的介質(zhì)較粘度高的易泄漏,；帶顆粒和易結(jié)垢的介質(zhì)比干凈穩(wěn)定的易泄漏,。
（2）泵軸方面：一般來(lái)說(shuō)，軸愈粗則密封面愈寬,，對(duì)垂直偏差也愈敏感,，故愈易泄漏；軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中愈易擺振,，則愈易泄漏,；轉(zhuǎn)速愈高愈易泄漏。泵軸的軸向竄量過(guò)大,，軸向力偏大,，擾度偏大，對(duì)動(dòng)密封效果將產(chǎn)生影響,。機(jī)械密封又稱端面密封,，是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動(dòng)密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下,，兩個(gè)垂直于軸心線的密封端面緊密貼合,、相對(duì)旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封效果,，因此要求兩個(gè)密封面之間要受力均勻,。若泵軸向竄量大，造成密封端面距離增加,，影響泄漏量,；若軸向力偏大，使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)壓得過(guò)緊,，加劇磨損,；擾度偏大，使密封面之間的受力不均勻,，導(dǎo)致密封效果不好發(fā)生泄漏,。
4 改進(jìn)措施
根據(jù)機(jī)械密封泄漏分析可以看出，靜密封泄漏主要由密封圈的材料決定,，隨著工藝水平的發(fā)展,，會(huì)得到明顯的改善,；動(dòng)密封的泄漏點(diǎn)主要還是集中在動(dòng)、靜環(huán)的兩端面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦,，所以考慮從動(dòng)靜環(huán)設(shè)計(jì)著手來(lái)改善密封泄漏,。
（1）減少旋轉(zhuǎn)慣性
在機(jī)械密封組件中，一般動(dòng)環(huán)部分的質(zhì)量比靜環(huán)部分大,，故運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)旋轉(zhuǎn)動(dòng)量大,。泵在起停時(shí)或電力不穩(wěn)定時(shí)，動(dòng)靜環(huán)端面之間的液膜還沒(méi)有很好的建立起來(lái),，容易造成端面的干摩擦,，損壞密封組件。通過(guò)減少動(dòng)環(huán)的質(zhì)量并適當(dāng)增加靜環(huán)的質(zhì)量,，降低了旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量,，減小動(dòng)靜環(huán)端面間摩擦造成的危害，從而提高了整個(gè)機(jī)封組件的穩(wěn)定性和可靠性,。
（2）動(dòng)環(huán)端面的改進(jìn)
動(dòng)靜環(huán)兩端面間的接觸摩擦是造成機(jī)械密封失效的主要原因,，而可以通過(guò)改善它們間的端面來(lái)降低摩擦。接觸式密封的接觸端面經(jīng)常在一起摩擦,，造成摩擦副端面溫度過(guò)高,，出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象，端面間同時(shí)存在氣液兩種狀態(tài),，使摩擦副密封狀態(tài)失穩(wěn),，導(dǎo)致泄漏，尤其是在開(kāi)停機(jī)或供電不穩(wěn)時(shí),，更容易加劇摩擦,。所以盡量使端面之間形成一層穩(wěn)定的液膜，可以通過(guò)在動(dòng)環(huán)端面開(kāi)一系列的小螺旋槽,，使端面之間形成穩(wěn)定的液膜,，這與減少旋轉(zhuǎn)慣性的方法也是相對(duì)應(yīng)的。注意安裝時(shí),，應(yīng)使螺旋槽的旋向與泵工作軸的轉(zhuǎn)向相同,。
（3）彈簧性能的改進(jìn)
利用波紋管代替彈簧，除了更好地保持彈簧彈性和耐腐蝕性外,，還有一點(diǎn)就是它直接與動(dòng)環(huán)接合,，不用輔助密封圈，減少了一個(gè)泄漏點(diǎn),?；蛟诮Y(jié)構(gòu)上采取彈簧保護(hù)措施,，使彈簧不與海水接觸,。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著工藝操作水平的提高,、檢修質(zhì)量的改善、備件質(zhì)量的保證,，機(jī)械密封越來(lái)越能達(dá)到其設(shè)計(jì)使用壽命,，而其意外失效的情況也會(huì)相應(yīng)減少。同時(shí),，我們也要加強(qiáng)泵的使用管理,、維修保養(yǎng)等方面，避免人為因素的影響,。
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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