水泵机械密封常见渗漏现象及对策

水泵机械密封常见渗漏现象及对策

王伟

兴澄特种钢铁有限公司

摘要：机械密封是指在水泵安装运行中起到密封作用的装置，密封效果不好则会导致水泵渗漏，甚至导致水泵故障。通过分析渗漏现象的产生因素，从而引出了对应的解决方案，重点介绍了针对渗漏的对策，以此希望对后续研究者提供参考和助力。

关键词：水泵；机械密封；渗漏现象；对策

引言：

由于泵轴与泵盖或是叶轮与泵体之间都会存在间隙，这些间隙的存在会影响水泵的工作效率。因此要采用机械密封的方式将这些缝隙封住。根据国家有关标准，对机械密封的解释如下：由至少两个垂直于传动轴的中心线的端面在压力或弹力的作用下，以及在辅助密封件的配合下，能够保持紧贴且相对滑动的构件。通过这种结构能够防止液体渗漏，从而避免水泵能耗增加、效率受损等情况出现。

一、水泵机械密封工作原理

水泵大多数是作为运输液体的作用而存在的，一个正常工作的水泵必须符合高转速、高抗压、耐腐蚀等标准^[1]。由于水泵的传动轴在穿过泵盖时一定会存在间隙，这使得泵内流体在高压状态下会自动向低压处也就是空隙处流动，这就造成了水泵的渗漏^[2]。因此，水泵机械密封是否达到足够高的标准，关系到了整个水泵的工作效率。这就要求不仅需要密封件的材质强度等条件足够高，还需要密封件能够在结构上达到严苛的密封作用。

机械密封结构如图1所示，当水泵在工作时，动环在传动座和推环的作用下转动，此时静环处于静止状态，动静环将在压力的作用下紧紧地贴附在传动轴表面，尽量减小泵轴与压盖之间的空隙，从而防止了液体的渗漏。除此之外，若是动静环等器件因摩擦受损，结构中的弹簧将起到辅助密封的作用，利用弹簧的作用力推动密封端面贴合。

图1 机械密封结构

二、密封渗漏现象及对策

由于机械密封结构复杂，附件易磨损，密封渗漏的现象时有发生，大大降低了水泵的使用寿命^[3]。为了更好地降低密封渗漏的现象，现将常见现象及相应对策总结如下：

1. 周期性渗漏

（1）水泵转子在泵轴方向移动过大，密封件与泵轴配合超出过盈范围，动环在泵轴上运动受滞，弹簧不能及时辅助密封。

对策：在水泵安装过程中，必须严格按照标准，确保泵轴的轴向传动小于对应标准值，一般情况下应保证其小于0.1mm；密封件与泵轴在装配时，配合间隙应在合适的范围，避免装配误差过大。也就是说，当密封件装配好后，不仅能保证正常密封工作，同时动环与泵轴之间应保持在动环能在泵轴外平滑移动的状态。这可以通过动环是否能不受阻的被簧弹回来进行测试。

（2）润滑油过少导致接触面磨损，接触部件滑动不畅。

对策：增加润滑油量，实时检查润滑油液面，保证动环和静环等部件能充分被润滑油浸润。

（3）水泵转子以固有频率振动；这种状况主要是由于水泵转子与端盖的中轴线未在同一条直线上，或是叶轮与水泵的传动轴之间未保持平衡状态，导致轴承被磨损。

对策：对水泵密封件进行维修，如更换破损件、重新按标准装配附件等措施，在维修结束后还应通过测试工序来测试是否解决渗漏问题。

2. 压力渗漏

（1）水泵内压力过高导致的渗漏：水泵在工作时，为了得到最好的密封效果，机械密封的内部环境处于高压状态，只有足够的压力才能将密封端面压紧在主轴表面，从而减少两者之间的空隙。但是当这种压力被设定的过于大时，一般来说当整个密封腔内的压力大于3M帕时，密封面的压强过大，密封膜无法形成，这就会导致密封面受到磨损，摩擦导致端面发生热变形。

对策：在水泵的整体设计阶段，需要对密封腔内的总压力进行合理地分配。通过对各个部分的压力分配来落实到具体部件的参数设计。如弹簧的伸长和压缩产生的压力，可以通过对弹簧的长度、粗细、半径的参数来限制。当在装配泵体时，密封处的部件也必须严格按照设定参数装配。除此之外，针对密封面热变形的问题，可以通过替换高强度的端面材料来解决；同时还可以使用能快速冷却的润滑油来给密封满降温。

（2）机封长期在真空条件下运行；水泵在开启或关机的过程中，可能会出现入口阻塞、空抽等状况，这些状况的出现会导致压力腔的压力状态为负压^[4]。一旦出现这种情况，机械密封所依赖的高压状态不存在，润滑油将起不到润滑的作用，而之前被高压作用的密封面将会在密封腔内与主轴摩擦导致损坏。这些情况直接导致了液体渗漏的发生。

对策：在水泵内采取两种密封结构，分别为正压密封和真空密封。这样即使密封腔出现负压状态，真空密封的结构也能都起到机械密封的作用。这不仅可以增强泵体的密封性能，还能提高机械密封结构的灵活性。

（三）介质渗漏

（1）由于水泵主要起到运输液体的作用，而进入水泵内的液体大多含有杂质，甚至带有腐蚀性。而带有腐蚀性的液体进入泵体后则会腐蚀密封件，导致密封件性能受损。如密封腔内的橡胶件，大多采用丁腈-40材质，这种材质的橡胶件由于不耐高温、酸碱等特性，极易在污水进入时被腐蚀，大大破坏了机械密封。

对策：对密封腔内易受腐蚀的材料，更换耐酸耐腐蚀的材料。同时，在易腐蚀的原件表面可以涂抹保护层，避免污水的侵蚀。

（2）污水中的杂质大多为固体颗粒物质，这些带有杂质的液体在长期传输中可能会堵塞水泵入口导致密封腔负压；或是这些杂质会混入密封腔内，导致密封件磨损。除此之外，污水中含有的液体杂质也容易粘附在元件表面，导致元件生锈或摩擦变大。

对策：在水泵入口安装过滤网等装置，过滤颗粒大的杂质；同时还可以在入口处增加针对固体杂质的密封件，杜绝固体杂质进入。对于液体杂志则可以在入口处投入分解物质，使其不易附着在元件表面。

三、结束语

机械密封作为目前常用的一种密封方式，其具有不易渗漏、无须频繁维护等优点，在水泵的应用领域广泛取代了原有的填料密封方式。然而，作为一种密封结构，其在密封渗漏方面还存在一些问题。在实际使用中，当水泵出现密封渗漏的情况时，应该针对具体问题进行分析，并根据相应的对策解决。 总之，密封渗漏问题由于其复杂性、精密性，必须在长效监控、实践的基础上，对渗漏状况进行监察、研究、判断，才能得出合理的解决方案。

参考文献：

[1] 梁玲,宾士华.氟塑料离心酸泵机械密封失效的修复[J].有色冶金节能,2019,第35卷,第5期

[2]张小平. 水泵机械密封技术故障的原因分析及处理措施探讨[J]. 中国战略新兴产业, 2019, 000(006):56.

[3]张俊. 常见机械密封泄露的总结分析[J]. 数字化用户, 2019, 025(006):68.

[4] 吴昊.浅谈水泵的机械密封技术在供水厂的应用[J].现代工业经济和信息化,2017,第7卷,第1期