水泵的工作特点需要机械密封具有较高的精密度和可靠性,其密封性能对机组的高效运行和使用寿命的延长具有至关重要的作用。本文从机械密封的组成与原理出发,分析了机械密封发生渗漏的现象及其原因,并结合实践经验,对防止渗漏的发生提出了有效对策。以期减少人为的设计缺陷或使用问题,使机械密封性能长期、可靠,保证水泵机组运行的安全性和高效性。

  一、水泵机械密封漏水的现象及其原因分析

  1.1 水泵机械密封的组成与工作原理

  水泵在输送高温高压水时常选择机械密封的方式防止其泄漏,而渗漏造成的机械事故占水泵全部维修量的50%左右,可见,机械密封的可靠性对水泵的高效运行和使用寿命的延长具有至关重要的作用。机械密封一般由旋动环、静止环、密封圈或密封垫等辅助元件以及弹性补偿元件等几部分组成。其工作原理是将一对垂直于旋转轴线的端面相互贴合且相对转动,并使端面间维持一层极薄的液膜,在辅助密封的配合下,使端面受到介质流体压力与补偿机械弹力的作用,保持紧密的贴合度以达到密封的目的。

  1.2 漏水现象及其原因分析

  1.2.1 设计环节造成的漏水现象

  合理的设计是机械密封实现其功能的基础,但实际工程中水泵的整体设计优化、设备配件的选用、各元件材质的选择都直接影响着水泵的密封性能。以水泵中的磁性分离器为例,该元件不但具有无法分离过滤非金属颗粒、体积大、不易检修等缺点,还可能由于磁性吸附水中的金属性物质,使这些物质与非金属材质的旋动环或静止环产生摩擦,导致元件的磨损,磨损生产的非金属物质又因不能被吸附过滤而进入系统使磨损加剧,长期运行必然会导致密封性能的下降。

  1.2.2 安装环节造成的漏水现象

  安装环节的施工不当也可能造成密封损害。

  如在机械密封中起轴向定位作用的内六角螺钉若安装不紧,就会使密封发生轴向窜动,当窜动量过大,压缩弹簧不能使静止环紧贴在旋动环上时,就会导致泄漏;环密封圈的轴端面及安装静环密封圈的密封压盖端面不够光洁,可能使旋动环和静止环在安装时受损;而机械密封的弹簧压缩量也是安装的重点,一旦误差应>±2 mm,就可能因压缩量过大导致端面比压和摩擦热量的增加,使端面的磨损和热变形加剧,或因压缩量过小造成静止环端面的比压不足,影响密封效果。

  1,安装过紧

  观察机械密封的动静环平面,若有严重烧焦,平面发黑很深的痕迹,密封橡胶变硬或失去弹性等现象,这都是由于安装过紧造成的。

  处理办法:调整安装高度,叶轮安装后,用螺丝刀拔动弹簧,弹簧有较强的张力,松开后即复位,有2-4MM的移动距离即可。

  2,安装过松

  观察机封动、静环平面,其表面有一层很薄的水垢(能够擦去),且表面基本无磨损,这是弹簧失去弹性及装配不良造成的,或是由电机轴向窜动造成的。

  1.2.3 生产环节中的漏水现象

  例如泵盖静环室造成。静环室内孔加工尺寸误差大,表面毛糙。表现的现象为从轴向喷水,静环与内孔之间存在间隙,或者内孔粗糙,静环跟转,橡胶磨损。

  1.2.4 使用环节中的漏水现象

  (1)压力造成渗漏。使用中当密封腔内压力>3 MPa时,可能导致端面比压过大, 液膜难以成,密封端面磨损严重,发热量增多,造成密封面热变形。而泵在启动、停机过程中,由于泵进口堵塞,抽送介质中含有气体等原因,可能使密封腔出现负压,继而引起密封端面干摩擦,内装式机械密封会产生漏水现象。

  (2)介质问题。首先,由于密封圈等辅助元件常采用不耐酸碱和高温的有机材料,当介质中含有弱酸、弱碱时,长期的使用会使其失去弹性甚至腐烂;而介质中出现固体颗粒等物质时,也会划伤端面造成磨损,同时水垢、油污等也可能在轴表面造成堆积。此外,水温超标也是导致机械密封性能下降的主要原因,因此当热交换器的冷却能力不足时,密封的使用寿命常会大大缩短。(欢迎关注:泵管家)

  (3)旋动环和静止环疲劳损坏。给水泵轴线不一致或者轴承间隙调整不当都会引起给水泵的振动,而振动会导致机械密封组件中的动静部分发生摩擦,即使其接触面的水膜发生破坏,导致其失去水膜润滑而损坏。

  (4)生产管理缺失。机组工作中未按操作规程进行,开停机不当或人为操作错误导致供电波动使水泵倒转等都可能引起密封发生泄漏。

  (5) 缺水运行造成干磨损坏 这种现象多见于底阀式安装形式进口处负压,进水管有空气,泵腔内有空气,泵开机后,机封的磨擦高速运转时产生高温,无法得到冷却,检查机封,弹簧张力正常,摩擦面烧焦发黑,橡胶变硬开裂。 处理办法:排尽管道及泵腔内空气或更换机械密封。

  (6) 有气体, 主要产生于热水泵。由于介质是热水,水温过高产生蒸汽,管道内的汽体进入泵腔内高处,这部分的汽体无法排除,从而造成缺水运行,机封干磨失效。

  (7) 机械密封胶失效。 机械密封胶失效的原因:橡胶件老橡胶件的老化、变形,主要是热水泵中的化、变形。机械密封胶失效表现的现象为水温过高,介质溶解橡胶。从外观上看橡胶件表面疏松、毛糙,失去弹性,从而使橡胶失效。

  二、机械密封漏水的防止措施

  2.1 设计过程中应注意的问题

  应根据不同水泵的工作特点选择不同的机械密封类型,在仔细分析材质、使用寿命等特点的基础上优选各密封元件,并重点参考其耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗振等方面的性能。虽然不同型号的机械密封在设计上存在较大的差异,但设计的重点始终应体现在旋动环与静止环间、轴套与旋动环间、静止环与环座间、轴套与轴间以及密封端盖与水泵泵体间等部位的密封,特别是前三个部位的设计质量是防止渗漏的关键。

  2.2 使用过程中应注意的问题

  2.2.1 安装中防止渗漏的对策

  应切实提高安装工程的质量意识,严格执行安装、检修的制度化和标准化。以密封圈的松紧度为例,旋动环密封圈过松会影响密封效果,但过紧也可能加剧其与轴套间的磨损,并易使旋动环出现疲劳和变形;而静止环虽然相对应更紧一些,但过紧也会导致变形或出现脆裂,因此必须依照安装指导书测量和调整,保证其压缩量符合要求。

  2.2.2 机械密封使用中渗漏的预防和处理

  日常机械密封的管路系统检查与使用,是机械密封正常运行的保障,因此应将设备管理的责任落实到人,制定严格的检修维护制度并予以落实。检查所有与机械密封运行有关的阀门,保证安监仪表完好;检查机械密封自循环水、水泵涵体、机械密封水管路、换热器及机械密封水的冷却水的畅通,温度无异常变化,发现问题及时查明原因,并有针对性地解决。

  由于磁性过滤器堵塞对机械密封的正常运行使用危害很大,因此要定期检查清洗,发现元件损坏及时更换;应保持机械密封水一路磁性滤网运行,另一路备用,定期切换使用,以保证其正常的运行状态。定期清理工作结束,应在进行注水排空气后,再将磁性过滤器投入备用状态。机械密封水系统的排气管必须在高于换热器机械密封水出口管路上加装,正常运行前必须将机械密封水腔室及管路中的空气彻底排出,低转速运行时也可以排气,但是注意掌握开度不要将排气阀全开。如排气不彻底会出现密封摩擦副之间没有润滑液,造成干磨和旋动环热裂,严重影响机械密封的安全正常运行。此外,针对使用中的压力问题,除在安装时严格执行规定的弹簧压缩量外,还应在高压条件下采取特别处理措施。为使端面受力合理、减小变形,可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料,并加强冷却的润滑措施。对真空状态运行造成的机械密封渗漏,应采用双端面机械密封,以改善润滑条件,提高密封性能。

  三、结语

  综上所述,水泵的工作特点需要机械密封具有较高的精密度和可靠性,对其设计、加工、安装和使用等各个环节都存在严格的工艺要求。在机械密封的使用中,除必须严格执行工艺标准外,还应努力改善其运行环境,合理选择各种配件,制定并落实相关检修及养护制度,减少人为的设计缺陷或使用问题,使机械密封性能长期、可靠,保证水泵机组运行的安全性和高效性。

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