水泵机械密封技术故障分析及处理探讨

水泵机械密封技术故障分析及处理探讨

赵夫源

广西柳工机械股份有限公司 545002

摘要：机械密封的技术要求较高，造成其故障问题的原因也是复杂而多种多样的，本文结合以往工作经验及相关资料，对常见故障形式、产生原因及处理措施等进行了概括总结，以保证水泵机械密封的安全性和可靠性。

关键词：水泵；机械密封；故障

机械密封技术最早可追溯至1885年的英国，近几十年来，随着现代工业以及材料科学的进步发展，机械密封技术进展迅速，并以其可靠性好、性能稳定、适用范围广、使用寿命长、泄露量少、节约动力、无需经常检修以及在众多危险工况下安全性强等诸多优点，逐渐取代传统的填料密封，成为泵类中应用最广的密封形式。水泵机械长期处于液体环境下，对密封性的技术要求更高，机械密封技术虽然优势明显，但其结构复杂、制造安装精度高的性质特点，也决定了其是一个易损件，在各种因素影响很容易发生故障问题，给水泵的安全运行和使用寿命埋下隐患。因此，系统、全面地掌握水泵机械密封的常见故障问题、产生原因以及处理措施，是有效保证机械密封可靠性的重要手段，本文就此进行分析探讨。

1水泵机械密封常见故障分析

机械密封的形式、密封件的结构以及使用的工况场合等千差万别，使得故障形式多种多样，实践中应根据具体情况进行综合分析，找出明确的故障点以及发生原因，在此基础上采取针对性措施给予解决。当前，很多研究者从不同角度对水泵机械密封常见故障进行了概括总结，主要包括如下五大方面：

1.1材料与介质不匹配。当前常用的摩擦副材料主要有SiC—石墨、SiC—SiC、WC一石墨、WC—WC等，其中常规SiC以其硬质合金硬度高、耐磨损、摩擦系数低和组对性能好等突出优点，在一些含有颗粒、固体及结晶的密封场合中得到广发应用。但SiC在高温情况下容易产生热绺裂，进而造成硬质合金镜面裂纹问题，因此实践中为更好地提高机械密封寿命，一般建议端面采用摩擦因数低、耐腐蚀性良好且产生热量低的SiC—石墨组合，在有磨粒的工况情况下可采用WC一SiC的组合进行代替。

1.2温度变化范围大。指出端面温差较大或温度变化速率过大会造成端面热变形过大，从而导致密封泄漏。针对此类故障问题一般采取相应的冷却措施，将温度变化范围控制在10℃以内、降温速率≤1℃/min，即可有效解决泄漏问题。

1.3加工密度不够。机械密封端面越粗糙，如厚薄不均、残损、毛刺及软硬不均等，则端面间隙越大，越会增加机械密封泄漏的概率，甚至可能造成机械密封失效。此外，静动环的磨损、泵轴与压缩弹簧的锈蚀、O 型密封圈磨损以及严重变形老化等，也会造成机械密封的泄漏问题。对此，要加强定期检验，一旦发现类似问题必须及时更换新的元器件或进行相应的维修处理。

1.4介质颗粒侵入摩擦面引发渗漏。结晶颗粒杂质会加速摩擦副端面的研磨损害，使得密封发生剧烈磨损而失效。实践中，密封面的过大间隙、机械密封的平衡程度以及密封端面液膜蒸发等都是造成端面内进入结晶颗粒的主要原因，对此可通过提高端面光洁度给予解决。

1.5安装质量有问题。常见的安装质量问题主要有转子窜量超标、泵振动超标、密封的预紧力过大或过小、静环与轴线不垂直、对中不好等等，这就要求加强安装操作质量。安装前首先要严格检查机械密封的元器件，确保所有元件质量符合设计要求， 避免因质量问题造成损失。安装过程中严格强调施工细节的标准化和正确方式，确保机械密封的密封程度切实符合规定要求。以密封圈安装为例，密封过紧会增加元件之间的磨损，加速元件的损坏速度，密封过松则会削弱其实际密封效果，造成泄露隐患，因此安装过程中必须严格保证密封圈和设计标准相符合，精确安装。

2水泵机械密封故障处理中应注意的问题

表1为笔者结合以往工作经验及相关资料的综合分析，对常见故障形式、产生原因及处理措施的概括总结，鉴于篇幅问题，只略做表述。实践中，有些故障问题比较容易发现及解决，有些故障问题从直观上很难准确判断具体故障问题，这就需要我们在长期实践的基础上，逐一从机械密封结构、泵体振动情况、水泵运行声音、机械密封泄露状态等多方面入手，进行不断地观察、分析、排除，以机械密封泄露状态分析为例，主要是仔细观察停泵时的泄露情况、开泵时的泄露情况、泄露量的大小及形态以及泄露与轴转速、介质压力、温度等的关系，等等，从而得出正确的故障结论。同时，水泵机械密封的复杂性、系统性特征，决定了故障问题解决措施必然涵盖多样内容，操作环节较多，因此在维修中，我们还应从原则框架的角度出发明晰重难点，如，介质颗粒的侵入会导致摩擦面的早期磨损，从而引发泄漏问题，但一般而言，此情况主要发生在动环硬度较低以及动环或静环端面泄露入口端的加工倒角过大时，若动环硬度较高时，则介质颗粒侵入一般也只会在石墨环上或嵌入石墨环上擦出沟纹，问题不大，故在分析时可不给予考虑。此外，对于维修过程中拆卸下来的密封零部件，应给予完整收集并仔细检验其磨损的痕迹、检验密封表面是否损伤严重、检查各传动零部件是否失效、检查弹性零件是否失效，做好相关技术经验的记录、保存工作，从而为今后类似故障问题提供技术参考。

表1 水泵机械密封常见故障形式、产生原因及处理措施

总之，机械密封的安全性和可靠性毋庸置疑，但其故障问题也不容忽视。实践中，一些检修维护人员在检修工作中普遍存在一些经验误区，如弹簧压缩量越大密封效果越好、动环密封圈越紧越好、静环密封圈越紧越好、新的机械密封比旧的好、拆修总比不拆好，等等，虽然有一定的实践经验，但机械密封出现的各种故障问题很多时候并非单一方面的，而是在各种复杂工况中由多种复杂因素发生的综合作用而导致的，这就要求我们在处理机械密封故障时切不可完全凭借经验行事，而是要从多方面进行综合考虑，根据实际工作环境状况来采用相应的解决措施以及维修办法，以提高水泵机械密封的安全性和可靠性。

参考文献：

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