赵雄磊
约翰克兰科技天津有限公司
摘要： 在我国经济快速发展的同时，我国社会对化工产品的需求量在持续增长，也增加了化工的生产压力。在目前的化工行业中，离心泵是比较常用的机械设备，但是在此类离心泵的长时间运转过程中，由于环境、人为等因素，也表现出具有较高故障概率、并且导致其使用寿命缩短和运行效率下降等问题。离心泵是目前国内外化工企业最常用的设备之一，离心泵最主要采用的密封方式为机械密封，本文介绍了机械密封的作用及工作原理，对机械密封的泄漏原因分析和改造措施进行了重点讨论。
关键词：离心泵；机械密封；技术改造
机械密封能有效解决旋转轴和机体之间的密封问题，并且能在流体压力以及补偿机制共同作用下完成密封管理，有效减少相对化滑动造成的影响。相较于其他密封方式，离心泵机械密封的整体密封效果更好，且能有效减少功率损耗，加之其本身的缓冲性能性较好，能为应用效果优化提供保障。但是，安装精度较高，这就需要维护人员结合实际情况对常见故障进行综合处理。
1 离心泵工作原理及机械密封装置的作用
离心泵通过电机、联轴器，使其叶轮高速旋转，在叶片之间的液体受到叶片的推动，在离心力的作用下，不断地从中心被甩向四周，当泵内液体从叶轮中心被抛向边缘时，中心处形成了低压区，由于进泵前的液体压强大于泵吸入口处的压强，在压强差的作用下，液体便经吸入管连续地吸入泵内，以补充被排出液体的位置，只要叶轮不停地旋转，液体便不断地吸入和排出。
泵轴穿过泵壳时，动静之间有间隙存在时，泵内的液体就会从间隙漏至泵外，我公司离心泵的主要工作介质为含有高浓度苛碱的矿浆，如果泄漏则会污染环境，若吸入端是真空，则外界空气会漏入泵内，严重影响泵的工作，为了减少泄漏，一般在动静间隙处装有轴端密封装置。轴封装置是离心泵的重要部件，它直接关系到离心泵能否正常工作。现在轴封装置一般采用机械密封。
2 离心泵机械密封失效的主要影响因素及机制
2.1 腐蚀失效
第一，表面腐蚀，假使腐蚀介质长期与机械密封表面进行接触，其会引发一定程度的腐蚀情况，甚至产生穿蚀现象，并且对零件硬度及强度形成明显的负面影响，这样明显增加运行过程中的危险性，易出现各类安全事故。第二，点蚀，通常弹簧套会出现区域性点蚀，具体可利用蚀斑或蚀孔进行判断，这种点蚀情况对于机械密封性能影响相对较小，如果其对于密封性产生较大影响时需及时进行更换。第三，应力腐蚀，其主要基于拉应力作用下，金属处于腐蚀介质中会出现明显破坏情况，尤其弹簧等各种金属部件，由于应力腐蚀作用而出现明显的腐蚀断裂现象，会引发相应的机械密封失效。第四，间隙腐蚀，其易出现在间隙或停滞溶液遮蔽表面，具体为局部电化学腐蚀，尤其开口处间隙较小位置间隙腐蚀发生频次较高。第五，电化学腐蚀，与其他类型腐蚀比较来说，电化学腐蚀对于金属破坏性相对较大，一些机械密封使用的金属材料基于自身工作环境情况，常出现一定程度的电化学腐蚀现象，进而引发严重的密封失效。
2.2 磨擦失效
磨擦失效作为当前机械密封失效常见方式之一，假使机械密封的摩擦表面之间出现一些异物，或者相关摩擦材料整体耐磨性不足，致使摩擦系数过大，这样便会在密封面形成一定程度磨擦，其会致使机械密封出现局部温度过高情况，进而引发各种问题。诸如摩擦引发热裂或热变形，其会明显增加材料磨损及腐蚀程度，弹簧处于高温环境已失去弹性，而密封圈高于使用温度，常出现高温老化、变硬以及龟裂等情况，其均会对于密封性能产生负面影响，进而出现密封失效问题。
2.3 压力波动失效
如果密封腔内压远高于标准要求时，会明显增加密封端面比压，这样对于液膜形成产生一定负面影响，并明显增加端面磨损程度，大幅度增加端面发热量，进而引起密封零件变形情况。假使工作压力过大时，会对于密封零件弹性变形量产生负面影响，进而抑制密封效果。同时泄漏量也会产生一定程度变化，进而严重影响密封性。
当工作压力较低时，易产生明显的密封干摩擦情况，而基于密封件磨擦，其密封件表面温度明显增加，处于高温环境下密封件会出现明显形变，这样致使磨擦剧烈程度相应增加，提升磨损速度，进而产生密封环破裂或烧坏情况，这也会引起密封失效现象。
2.4 橡胶圈密封失效
一般来说，机械密封常利用橡胶O型圈用于辅助密封，但这种机械密封方式使用一定时间后，而O型圈由于老化、永久变形及损伤等各种情况常出现明显失效情况。
3 离心泵机械密封失效改造策略
3.1 避免汽蚀与抽空
为了消除汽蚀与抽空现象，具体可采取以下对策：首先，严格测量与控制输送介质的温度，避免输送的介质温度超过80℃；其次，做好质量检查工作。定期对离心泵操作人员进行专业技能的培训，以保证操作人员按照操作规程熟练操作，尤其应避免干摩擦现象的发生，即开启离心泵前进行盘泵，并放空泵体，打开入口阀防止泵出现汽蚀和抽空现象。
3.2 避免摩擦造成的磨损
为避免因摩擦而导致机械密封失效情况的发生，应使用性能良好的摩擦副，一般按照以下顺序选择摩擦副材质：碳化硅-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷-碳石墨。通过选择优质的材质，可提高摩擦副的耐磨性能。另外，高速钢-碳化硅材料的摩擦副性能优越，能较好的提高机械密封性能，因此，为避免离心泵出现机械密封失效的问题，应注重该种材质摩擦副的使用以及选择合适的冲洗方案对密封冲洗，以延长密封使用寿命。
3.3 防止腐蚀引起密封失效
针对离心泵因腐蚀原因造成的密封失效问题，应引起足够的重视，并采取有效措施加以防范。例如，抽派专门的人员负责离心泵的日常保养工作，为避免输送介质腐蚀密封系统，应定期使用高纯度、干净的透平油冲洗密封件，以提高密封系统的抗腐蚀性能。
3.4 由泵送介质物性引起
物性变化对密封产生的影响通常不被重视，其对密封产生的影响还是较大的，对此应尽量在工艺操作时避免机械密封环境内介质物性变化。比如高温蜡油泵，泵在北方冬季操作或备用状态时密封系统内介质温度下降，粘度和比重增加，泵送环能力下降或无法工作，此时应采用减小密封冲洗系统冷却水用量等方法来尽量使密封系统内介质环境与正常操作时保持一致。
3.5 注意更换密封圈
经过长时间的使用并受多种因素影响，离心泵机械密封会因密封圈的失效而失效，为有效避免该种现象的发生，应认真考虑密封圈的使用寿命，及时的进行更换，特别达到离心泵的二保期限后，需认真检查密封圈性能，必要情况下进行更换。选择密封圈时应选择知名厂家的产品，彻底的消除由密封圈失效导致的机械密封失效问题。除此之外，离心泵养护人员，还应善于总结和分析处理机械密封失效问题的经验，针对不同的原因造成的密封失效问题，确定合理的解决方案，并形成适合自己的解决思路与方法，不断提高解决密封失效问题的水平。
结语
在我国经济快速发展的同时，我国社会对化工产品的需求量在持续增长，也增加了化工的生产压力。在目前的化工行业中，离心泵是比较常用的机械设备，但是在此类离心泵的长时间运转过程中，由于环境、人为等因素，也表现出具有较高故障概率、并且导致其使用寿命缩短和运行效率下降等问题。
参考文献
[1]张永海,殷启超.离心泵机械密封失效原因分析及改进措施[J].科技视界,2019(31):86-86.
[2]林峥.实用密封手册[M].上海：上海科学技术出版社，2019.
[3]刘忠辉.离心泵密封失效分析及改造措施[J].炼油与化工,2013(1):59-59.