P-14114A/B机械密封失效原因及解决方案

P-14114A/B机械密封失效原因及解决方案

王川

（石家庄炼化分公司氨肟化装置）

摘要：介绍了机械密封结构原理,对机械密封比较常见的泄漏原因进行了分析，并提出解决的对策以及使用注意事项。

关键词：机械密封；泄漏；失效原因

前言

机械密封是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的作用及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成避免流体泄漏的装置。其中动环和静环端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力和弹性元件的推力使其压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，尤其是在石油化工领域内，因存在易燃易爆、有毒等介质，机械密封出现泄漏，将产生严重的安全事故。

生产实际表明，机械密封的效果不仅与机械密封的选型、材料、密封面的摩擦副等有关，而且与密封的辅助系统配置有着密切的联系。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏。机械密封不是孤立结构，它是与泵的其它零部件共同组合起来运行的。因此泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能一定的比压；机械密封处的泵轴不能有过大的变形。在使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。

1、P-14114A/B概述

氨肟化装置P-14114A/B是双支撑6级离心泵；转速为2950转/分钟；机泵的入口压力约为0.05MPa，出口压力约为1.2MPa；输送介质为叔丁醇。该泵目前使用单端面机械密封，2011年全年更换13块机械密封，2012年更换6块机械密封。机械密封更换较为频繁。

1.1机械密封失效的原因

机械密封失效是因为其密封点出现了泄漏，见图一。主要泄漏点有：动、静环间密封（图一A）；动环与轴套间的密封（图一B）；对静环与静环座间的密封（图一C）；密封端盖与泵体间的密封（图一D）；轴套与轴间的密封。一般来说，轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决。其余的泄漏直观上很难辩别和判断，须在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、判断，才能得出正确结论。

图一机械密封密封点

2、P-14114A/B机械密封失效原因分析及防止措施

从2011、2012年该泵维修情况可以看出，机械密封失效原因可分为：O型圈腐蚀泄漏；泵体抽空泄漏；弹簧失效泄漏；因安装泄漏不当；机泵振动泄漏；轴向窜动量泄漏。

2.1O型圈腐蚀

机械密封拆解后，静环和动环的辅助密封件“O”型圈膨胀、易碎，失去了应有的密封功能，造成了的机械密封的泄漏。机械密封的胶圈（材质为橡胶）长时间浸泡在叔丁醇中，叔丁醇能渗透到橡胶内部使其产生溶胀，致使橡胶的强度和其他力学性能降低。对此，把O型橡胶圈更改为包四氟乙烯O型橡胶圈，避免物料与橡胶直接接触，减少叔丁醇对橡胶圈的腐蚀，进而减少机械密封泄漏的频率。

2.2泵体抽空

该泵入口有一Y型过滤器，当因生产波动时会有催化剂（钛硅分子筛）进入该系统，造成Y型过滤器堵塞。过滤器堵塞引起泵体抽空；机械密封密封面间隙液膜消失，在密封面处产生的大量磨擦热会导致密封面温度升高，从而导致机械密封失效。对此，当检测到泵的流量波动或者巡检发现泵的出口压力波动时，及时清理泵体入口过滤器，避免泵体抽空。

2.3弹簧失效

弹簧压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损；过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效。初装时弹簧压缩量适中，机械密封完好；随着时间的推移，弹簧的弹性系数会逐渐下降，进而弹簧对动环的压力小于密封面处液膜的压力，导致密封泄漏、失效。可调节机械密封弹簧压缩量或者更换新机械密封。

2.4机械密封安装不当

机械密封的正确选材和使用是保证机械密封寿命的必要条件，但机械密封的正确安装与检修也是延长其使用寿命必不可少的手段。因安装机械密封材质不适合相应的泵体介质时，机械密封会因腐蚀或磨损失效；动静环O型圈安装不当，会直接造成机械密封静压泄漏；动静环密封面之间有异物，也会造成静压时泄漏；安装时有异物进入机封，起泵时还会导致机械密封损坏失效。防转销松脱或折断或是底座的孔径小于密封件的外径，安装不到位，导致旋转环相对于静止环不旋转或打滑，机械密封失效。

安装前要认真核对机械密封的规格型号、材料及零件数量。认真检查动、静环密封表面是否有裂纹、划痕后，再将动、静环装在一起用手压静环，观察动、静环的间隙是否均匀，弹簧弹性是否适中(应感觉有2～4mm弹性压缩量)；安装时尽量不碰击敲打，确实需要时要用木锤(不能用硬质工具进行敲击)，且不能直接敲击密封面以免损坏密封元件。拧紧压盖螺钉必须均匀用力，确保机械密封受力均匀，并保证与轴的同心度和垂直度。随时保持密封件清洁，防止灰尘、污物进入密封端面。安装时在密封面上涂抹一层润滑脂或机械油，能使摩擦面之间形成油膜，有效减小摩擦。全部安装完毕后，能用手盘得动联轴器，并无轻重感觉。

2.5机泵振动引起的机械密封失效

机泵的振动加剧了动静环的分离。瞬间的分离在液膜压力作用下致使密封面开启，出现大量泄漏，这种情况在平衡型密封中更容易发生。如果摩擦副周围有固体颗粒，进入密封端面间，会导致密封端面损坏。

从联轴器上消除振动螺栓间距是否良好；弹性柱销和弹性套圈结合不能过紧；联轴器内孔与轴的配合是否过松，若太松，可采用诸如喷涂的方法来减小联轴器内径直至其达到过渡配合所要求的尺寸，而后将联轴器固定在轴上。从基础的设计及施工上消除振动基础的重量应为泵和电机等机械重量总合的三倍以上；电机支架与基础最好做成一体或做成面接触；在泵和支架之间设置隔振垫或隔振器；在管路之间采用减振材料连接，减少管路布置，可以消除弹性接触带来的振动。垫铁安装时要两块斜铁的斜面对向安装，保证顶面水平；以上这些都可以有效降低泵的振动。

2.6轴的弯曲及轴向窜动引起机械密封失效

转子部件的轴向窜动大于密封要求的轴向窜动，密封面的压紧力减小，达不到密封要求，使机械密封失效。对于多级离心泵平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位，进而保证密封比压，确保机械密封正常运转。

结论

化工泵用机械密封泄漏失效的原因是复杂的，只有在生产实践中不断总结经验，通过详细的观察和分析，方可找到机械密封的泄漏原因，进而采取有效的措施加以解决。在化工泵用机械密封的设计中，要充分掌握其工作条件，选用合适的密封机构和材料，防止由于设计不当而引起密封失效。

参考文献

[1]机械设计手册.

[2]中国石油和石化工程研究会．炼油设备工程师手册[M]．中国石化出版社，2012年1月

[3]朱忠华．丙烯泵端面泄漏的技术改进[J]．金山石油化纤，2001，(4)．