李龙
中国石油天然气股份有限公司哈尔滨石化分公司黑龙江哈尔滨150000
摘要：本文在介绍水泵机械密封下，分析了水泵机械密封失效的原因，并对此提出解决措施，以供参考。
关键词：水泵；机械密封；失效原因；措施
引言
机械密封是水泵机组的关键部件，它装在水泵水导轴承的下面，用以防止输送液体从主轴和顶盖之间渗漏到机坑内，淹没水导轴承，破坏水导轴承的正常工作，从而影响机组的安全稳定运行。机械密封结构复杂，为保证密封结构长期高效的运行，需要运行管理人员对其工作原理及结构深入理解，在日常巡视检查中及时发现问题。
1水泵机械密封介绍
机械密封是一种旋转机械的轴封装置，又称端面密封，由至少一对垂直于旋转轴线的端面，在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。机械密封一般分为4个部分：（1）动环和静环组成的密封端面，也称为摩擦副；（2）有弹性元件组成的缓冲补偿机构，其作用是使密封端面紧密贴合；（3）辅助密封，包括动环和静环辅助密封；（4）使动环随轴旋转的传动机构。机械密封结构一般由弹簧座、弹簧、动环、静环、静环座和其中所有用于密封的O形圈等组成。其中弹簧座通过螺钉等紧固作用与轴相对静止，静环座由一个防转销保持固定。由于机械密封特殊的工作条件和重要作用，一般由辅助设施提供冷却介质，对机械密封，特别是动环和静环端面，进行润滑冷却和冲洗，延长机械密封使用寿命。当泵轴旋转时，带动动环等部件一起转动，静环保持静止。由于弹力和介质压力的作用，使动环与静环紧密接触，这样动环与静环相接触的密封面，可以阻止介质泄漏。由于动环与静环紧密贴合，使密封端面交界处形成一个微小间隙，当介质通过此处时，形成一层液体薄膜，产生一定阻力，阻止介质泄漏，同时对密封面起到润滑作用，使密封效果长久。机械密封一般有4个密封点（泄漏点）：动环与静环之间的动密封；动环与轴或轴套之间形成的相对静密封；静环与静环座之间，以及压盖与设备之间的静密封。
2水泵机械密封失效原因
2.1水垢堆积较多
在水力除焦系统中水是非常重要的组成部分，其由各种元素组成，其中所含的一些大分子物质无法被有效分解，因此在水泵运行时无法被分解的大分子物质就停留在密封表面，长此以往就形成水垢。理论上只要有水的参与就必然会形成水垢，但只要定时进行清理对设备的使用寿命影响并不大。但通过观察发现，该高压水泵密封面残留了大量水垢，超过一般性水流过后产生的量。深入调查发现，主要是因为高压水泵在运行时，在高温的侵蚀下水流密度分布出现不均衡现象，集中于某一个方向，因此就使得这一方向出现大量的水垢，进而影响设备的正常运行，使得机械密封磨损面积增加。
2.2主轴密封泄漏
水泵正常运行过程中，密封装置的动环与静环之间的泄漏较为常见，这种少量的泄漏属于正常现象。黄河水由于含沙量较高，因此泥沙进入密封表面造成密封面磨损问题较为突出，若发现主轴密封泄漏量较大时，检修人员需要检查密封面是否严重磨损，并及时更换密封材料，避免造成资源浪费，影响机组的稳定运行。机械密封中的弹性元件在主轴密封中起到预紧、补偿和缓冲的作用。在水泵运行过程中，若弹簧的压缩量不够，动密封面的轴向跳动过大，会引起密封面较大的泄漏量，所以应定期检查弹簧压缩量并及时调整，以保证密封装置的高效稳定运行。同时该密封结构复杂，装配困难，装配不当也会引起泄漏。机械密封弹簧的压缩量必须按照厂家提供的数据进行安装，若压缩量过小，起不到密封作用；压缩量过大，会由于密封面磨损严重，过早失效。
2.3水泵机械密封设计或加工等不满足要求
水泵机械密封本身不满足设备精度或系统工况要求，主要有3方面原因：（1）动环或静环端面平面度不满足要求，使得水泵机械密封动环与静环接触面存在间隙，导致泄漏。
也可能因水泵内的介质、温度等条件不同，动环或静环材料不满足条件，受到介质腐蚀等影响而出现密封失效；（2）水泵机械密封弹簧也可能由于水泵流体介质、温度等工况影响，造成弹簧弹力失效，甚至弹簧疲劳断裂等情况，使得动环与静环无法紧密接触，出现间隙，导致水泵机械密封失效，出现泄漏；（3）O形圈设计尺寸、型号、材料等因素，不满足密封介质或运行转速等要求，从而出现密封圈脱落、断裂等情况，导致密封失效。
3解决提升措施方案
3.1安装提升措施
安装时避免出现安装偏差，上紧盖在联轴器找正后，为防止压盖端面偏斜，应使用塞尺检查各点，螺栓均匀上支。弹簧的压缩量严禁出现过大或者过小，过大会增加端面比压，加速端面磨损，过小比压不足不能起到密封作用。轴、轴套与压盖的配合间隙即同心度要保证均匀，误差不得要小于0.01mm。同时在安装前，要仔细检查密封摩擦副封面、密封圈是否存在划痕、缺损等现象，以及填料、O型圈接触的轴和轴套表面是否有划痕、损伤。安装拆卸密封时严禁使用手锤和扁铲，以免损坏密封元件，当遇结垢无法进行拆卸时，可以先清洗干净后在进行拆卸。在运行后的水泵机械密封时，如果出现压盖松动情况，必须进行动静环更换，因为松动后摩擦副原来运转轨迹发生变动，接触面的密封性出现破坏，严禁重新紧固后继续使用。
3.2真空状态运行下造成的泄露
当水泵启动或停机时，受泵进口被堵塞、抽送介质混入气体等情况的影响，导致密封腔内发生负压情况，此时在负压作用下密封腔内密封端面将发生干摩擦，从而导致机械密封失效。可以说过量摩擦是导致密封失效的重要因素之一。针对这种情况处理方案是：机械密封可选用双端面，以起到改善润滑条件的作用，进而使得机械密封的密封性得到提升。此外还应严格控制好耐磨材料，可选择耐干磨、机械强度高、耐高温、变形能力强的材料。
3.3机械结构提升措施
当水泵使用介质为易挥发特性时，选择成熟的串联双面密封形式的结构，可延长密封使用寿命提高可靠性能，同时两套密封芯间密封腔压力高于介质压力时，保证介质不会泄漏到大气中，从而提高设备的安全性能。密封补偿型式选用多弹簧结构，使其弹力均匀，确保密封面更加贴合，同时保证密封在轴上更加紧凑。在高压介质中，介质压力高于封液压力，侧密封芯可采用双向承压设计，用以保证该密封适用设备运行过程中可能出现的压力波动。
3.4水泵机械密封维护注意事项
（1）水泵机械密封的选择要符合系统介质、温度等要求。（2）水泵机械密封安装过程应满足机械密封的安装要求，保证水泵机械密封的压缩量等参数要求。（3）水泵机械密封安装环境应保证一定洁净度，避免因杂质影响受损失效。（4）水泵机械密封应保证足够的机械密封冷却水，使其得到充分的润滑冷却和冲洗。
结束语
在机组日常运行过程中，水泵机械密封故障率较高，也是机组安全运行的一个薄弱环节，在水电行业中其运行的可靠性非常重要。在水泵机组运行中，运行人员应加强主轴密封装置的巡视检查，检修人员应定期检查及更换密封部件，保证机械密封良好运行，提高机组运行的可靠性。
参考文献
[1]李必翔，王牛.如何提高石化泵用机械密封的性能及寿命[J].石油化工设备技术，1994(6):23-25.
[2]姜世庆.高温油泵机械密封使用寿命延长措施[J].石油化工设备，2008,37(6):82-83.
[3]李旭光.高温油泵机械密封冷却系统改造[J].石油化工设备，2008,37(1):84-86.
[4]张巍，潘立斌，张旭东.离心泵机械密封的选用[J].石油化工设备，2007,036(003):75-78.
[5]周有石.高温油泵机械密封故障分析与改造[J].安全、健康和环境，2003,3(11):22-23.