离心泵机械密封装置故障分析及对策

离心泵机械密封装置故障分析及对策

樊广斌

中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司销售储运中心运转车间

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摘要：在离心泵的运行过程中，机械密封扮演着至关重要的角色。它的基本原理是依靠一组或数组与泵轴垂直且能进行相对滑动作用的端面，在流体的压力作用与弹性补偿机制的辅助下实现紧密接合，并通过辅助密封装置来实现密封效果，有效防止流体泄漏。然而，由于机械密封本身结构的复杂性，以及其生产和安装过程中对精度的高要求，不仅使得其备件成本上升，也对维护人员的技术水平提出了更高的要求。本文将针对离心泵机械密封装置故障展开详细分析，以供参考。

关键词：离心泵；机械密封；装置；故障

前言：在现代石油化工领域，离心泵常见的轴封设计方式主要有三种：机械密封、填料密封以及动力密封。其中，机械密封因其卓越性能而被普遍采用。这种密封方式，俗称“机封”，属于一种实现轴线密封的途径，更准确地说，它是一种端面密封技术。机械密封的可靠性高，其泄漏量极小，且具有较长的使用周期和较低的能耗特性。这意味着它需要的维护相对较少，极大地提高了生产效率。此外，机械密封能够适应各种生产过程中的自动化要求，无论是面临高温还是低温、高压或真空、以及快速旋转等极端条件，乃至对抗各种强腐蚀性介质和含有固体颗粒的介质，机封都能表现出其卓越的密封性能。

 1.离心泵机械密封装置故障失效原因分析

1.1泵排空或气蚀

在实践中，启动泵之前若未进行灌浆，将会有空气被引入到液体中，这不仅降低了泵的输出压力，还可能因干摩擦而易令机械密封遭受损坏。机械密封本身也具备一定的使用期限，经过长时间的运行，密封面可能会变硬或出现老化现象，进而失去密封效果。此外，当介质在流动时穿过低压区域，周围的液体因气泡突然破裂而迅速溢出，导致该处压力骤增。这种情况最终将触发气蚀现象，也是机械密封失效的另一个原因。

1.2密封面磨损

通过解析机械密封的运行机理，得知其密封功能主要是由旋转的动环与固定的静环之间的端面紧密接触实现的。这种接触在旋转过程中不可避免地会产生摩擦。特别是当介质含有较多的固体颗粒时，这些颗粒会增加摩擦力，进而加速密封面的磨损速度。尽管设计中加入了弹簧等元件，通过使动环在轴线上微调移动来抵消磨损造成的影响，但随着运行时间的累积，这种补偿逐渐不能对抗持续的磨损。最终，密封面上可能会形成大片的磨损甚至裂痕，这将直接导致机械密封无法继续保持其密封功能。

1.3腐蚀

离心泵在工作时，其输送的液体根据性质不同，具备一定的腐蚀特性。当机械密封长期与这些具有腐蚀性的介质进行直接接触时，密封性能可能会因为腐蚀作用而逐渐降低。例如，密封面可能会出现细小的蚀点，甚至会被腐蚀穿透，导致泵体发生严重泄露。此外，机械密封中的弹簧等元件和辅助密封部件也可能遭受到类似的腐蚀影响，出现裂痕或断裂等损坏现象。

1.4泵送介质物性改变

在运行离心泵的过程中，根据工况的不同，所输送液体的物理属性，如粘度和密度，可能会发生显著变化，这种变化直接影响了密封面的有效性以及密封冲洗系统的稳定运行。举个例子，温度的显著波动可能会导致液体的粘度和密度产生大幅度的变化。在这种情况下，如果介质的粘度和密度增加，不仅会削弱泵的输送效率，而且还可能对密封冲洗系统造成损害。结果，这种影响最终会减少机械密封的使用寿命，甚至引起其早期失败[1]。

2.离心泵机械密封装置的优化措施

2.1避免泵抽空和汽蚀

为了有效避免泵抽真空和气蚀现象对机械密封带来的负面影响，可以采纳以下几个措施：首先，密切监控液体介质的温度，确保其不会过高，从而避免密封因过热而损坏。其次，定期检视与泵相连的储罐液位，确保其保持在最小安全液位之上。第三条措施，是提高离心泵操控员的操作技能，确保泵的稳定运作，并防止由于操作不当引起的干摩擦。最后一项措施涉及站点间的有效沟通，确保在清管器到达前暂停泵的运行，以彻底清理管道，防止因混入空气而触发泵抽真空和气蚀问题。这一系列措施的实施有助于维持机械密封的稳定性和延长其使用寿命[2]。

2.2控制密封面磨损

为了避免因磨损而导致的机械密封失效问题，选用具有高性能的摩擦材料对于保持机械密封的良好工作状况至关重要。在选择摩擦配对材料时，理应注重其耐磨损能力的提升，这样的策略对预防密封失效现象拥有决定性的影响。具体地，关于材料的选型可以依照一定的优先级，比如首选碳化硅与碳石墨的组合、其次是硬质合金与碳石墨的搭配，以及陶瓷与碳石墨的配对也是一个不错的选择。值得一提的是，由高速钢和碳化硅构成的摩擦配对显示出了卓越的性能表现。采用这类先进材料不仅能显著优化机械密封的工作性能，还能有效地延长其使用寿命，从而大大减少因磨损造成的密封失效风险。因此，在材料的挑选过程中，着重考虑这种高性能材料的应用，是十分必要的。此种做法不仅能确保机械密封的稳定可靠运行，还能在一定程度上减少维修和更换的频率，进而为设备的持续稳定运行提供强有力的保障

[3]。

2.3降低腐蚀影响

液体介质所具有的腐蚀性能对机械密封的完好状态构成了明显的威胁，对此必须给予充分的关注和适当的防护措施。从一方面来讲，分配专职人员负责对离心泵及其附属的机械密封进行日常的维护和保养工作，是保持密封品质与延伸其服务周期的重要环节。这不仅包括常规的检查，还涉及对密封系统参数的调整以确保其最佳性能。另一方面，定时采用高品质、清洁的透平油进行密封部件的冲洗，也是一种有效提升密封部件耐腐蚀性的策略。这种做法通过去除积聚的杂质和潜在腐蚀源，能够显著增强机械密封的整体抵抗力，从而在很大程度上确保了设备的持久稳定运作。总而言之，通过这些周到的保护措施，可以有效防止腐蚀对机械密封造成损害，继而保持设备的高效运行。

2.4控制泵送介质的物性变化

在执行工艺流程时，对于被泵送介质的性质随环境变动所产生的变化应给予充分的重视，并实施必要的调控手段以适应这些变化。拿冬季的北方举例，由于空气湿度较低且温度下降，泵送中的液体介质很可能因粘度升高而影响到泵的正常输送效率。面对这种情况，可以通过调整减少密封冲洗系统中冷水的使用量，以此来调节密封环境，使之适应低温下运作的需求。这样的措施旨在确保泵在不同气候条件下都能维持其高效的运行状态，从而保障工艺操作的顺畅进行。通过预先考虑介质性质的可能变化并采取相应调整，可以有效避免因环境波动而带来的运行效率下降，确保设备能够在各种条件下稳定可靠地工作。

总结：在石油化工领域，机械密封作为离心泵的核心密封组件，承担着至关重要的职责，它不仅是离心泵优选的密封方案，更在保障产业生产的安全、增进作业效率及促进环境保护等多个层面展现出其不可替代的价值。通过精心挑选那些能够适应苛刻工况的机械密封，可以确保即便在条件复杂多变的生产环境中，离心泵也能继续保持稳定且高效的工作性能。这一点对于石油化工产业的顺畅运行和可持续发展至关重要，表明了机械密封在现代工业应用中的核心地位及其对于提升整体产业性能的深远影响。

参考文献：

[1]汪祥.污水处理中设备机械密封的故障和处理[J].设备管理与维修,2023,(04):154-155.

[2]王志平.基于MR的离心泵单元操作开发[J].化工管理,2022,(03):137-139.

[3]张明杰.离心泵工艺系统安全设计概述[J].广东化工,2021,48(02):147-148.

作者简介：樊广斌，性别：男，民族：汉，籍贯：山东省平阴县，出生年月：1988.12.10

，文化程度：大学本科，现有职称：工程师，研究方向：离心泵.