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2024-04-17
1 引言
船舶上需要使用不同類型的泵來輸送介質如水、燃油、滑油等等，其中以離心泵常見。它具有造價低廉、結構簡單、緊湊、排量大而均勻、能運送甚至含有固體顆粒的液體等諸多優(yōu)點。機械密封是一種依靠彈性元件和介質壓力壓緊動、靜環(huán)端面從而達到密封的部件，具有能阻止泄漏、減少摩擦損耗、提高機器效率和可靠性等優(yōu)點，目前大多數的離心泵軸封都是采用機械密封。機械密封是離心泵的主要易損件之一，因而泵的故障多數是由密封失效所導致的。據統(tǒng)計，機械密封失效導致泵的故障占設備故障率的50%以上，所以有必要對離心泵的機械密封泄漏進行分析改進，以降低泵的故障率。
2 機械密封的結構及工作原理
目前，大多數離心泵使用的都是機械密封，是靠一對相對運動的環(huán)的端面相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用。機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)隨泵軸旋轉并在彈簧壓力作用下緊緊地壓在靜環(huán)上作相對運動。這樣，在動環(huán)和靜環(huán)之間就形成了運動密封。一般要保持動靜環(huán)之間液膜的厚度適宜，太厚泄漏量增加，太薄會發(fā)生干摩擦損壞密封面。另外，壓緊元件產生壓力，可使泵在不運轉狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，并防止雜質進入密封端面。密封元件（密封圈）起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時還能吸收不利于運動密封面的沖擊振動。
2.1 機械密封的結構
機械密封主要由以下元件構成：
（1）主要動密封元件：動環(huán)和靜環(huán)。動環(huán)與靜環(huán)卡在軸套上，同泵軸一起旋轉，靜環(huán)固定在壓蓋內，用防轉銷來防止它轉動。密封是靠動環(huán)與靜環(huán)的端面相對運動貼合。
（2）輔助密封元件：動、靜環(huán)密封圈。
（3）壓緊元件：彈簧（或波紋管）。
（4）傳動元件：傳動座。
2.2 工作原理
一般機械密封有4個可能泄漏點：（1）動環(huán)與靜環(huán)之間，動環(huán)與靜環(huán)之間存在運動間隙，液膜的厚度將影響它的泄漏量；（2）動環(huán)與軸套之間，動環(huán)可以沿軸向竄動；（3）靜環(huán)與壓蓋之間，屬于靜密封點；（4）泵蓋與壓蓋之間，也屬于靜密封點。
3 機械密封泄漏分析
3.1 靜密封泄漏
靜密封主要是指靜環(huán)與壓蓋和泵蓋與壓蓋之間的泄漏。原則上講他們之間的間隙越小，則泄漏量越小。
靜密封點泄漏多數是由于密封圈的缺陷造成，如密封圈尺寸不合適或本身有傷、老化變質等，特別要注意輸送的介質對密封圈的腐蝕與加速老化。只要結構和材料選擇正確，密封圈質量合格和安裝合乎要求，靜密封基本上是可以滿足密封要求的。
3.2 動密封泄漏
動密封泄漏主要指動環(huán)與靜環(huán)和動環(huán)與軸套之間的泄漏，理論上影響動密封效果的主要有以下幾方面：
（1）輸送介質方面：泵輸送介質壓力愈高泄漏量會愈多；粘度低的介質較粘度高的易泄漏；帶顆粒和易結垢的介質比干凈穩(wěn)定的易泄漏。
（2）泵軸方面：一般來說，軸愈粗則密封面愈寬，對垂直偏差也愈敏感，故愈易泄漏；軸在運轉中愈易擺振，則愈易泄漏；轉速愈高愈易泄漏。泵軸的軸向竄量過大，軸向力偏大，擾度偏大，對動密封效果將產生影響。機械密封又稱端面密封，是一種旋轉軸向的接觸式動密封，它是在流體介質和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對旋轉，從而達到密封效果，因此要求兩個密封面之間要受力均勻。若泵軸向竄量大，造成密封端面距離增加，影響泄漏量；若軸向力偏大，使動環(huán)與靜環(huán)壓得過緊，加劇磨損；擾度偏大，使密封面之間的受力不均勻，導致密封效果不好發(fā)生泄漏。
4 改進措施
根據機械密封泄漏分析可以看出，靜密封泄漏主要由密封圈的材料決定，隨著工藝水平的發(fā)展，會得到明顯的改善；動密封的泄漏點主要還是集中在動、靜環(huán)的兩端面的相對運動產生摩擦，所以考慮從動靜環(huán)設計著手來改善密封泄漏。
（1）減少旋轉慣性
在機械密封組件中，一般動環(huán)部分的質量比靜環(huán)部分大，故運轉起來旋轉動量大。泵在起停時或電力不穩(wěn)定時，動靜環(huán)端面之間的液膜還沒有很好的建立起來，容易造成端面的干摩擦，損壞密封組件。通過減少動環(huán)的質量并適當增加靜環(huán)的質量，降低了旋轉慣性質量，減小動靜環(huán)端面間摩擦造成的危害，從而提高了整個機封組件的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）動環(huán)端面的改進
動靜環(huán)兩端面間的接觸摩擦是造成機械密封失效的主要原因，而可以通過改善它們間的端面來降低摩擦。接觸式密封的接觸端面經常在一起摩擦，造成摩擦副端面溫度過高，出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象，端面間同時存在氣液兩種狀態(tài)，使摩擦副密封狀態(tài)失穩(wěn)，導致泄漏，尤其是在開停機或供電不穩(wěn)時，更容易加劇摩擦。所以盡量使端面之間形成一層穩(wěn)定的液膜，可以通過在動環(huán)端面開一系列的小螺旋槽，使端面之間形成穩(wěn)定的液膜，這與減少旋轉慣性的方法也是相對應的。注意安裝時，應使螺旋槽的旋向與泵工作軸的轉向相同。
（3）彈簧性能的改進
利用波紋管代替彈簧，除了更好地保持彈簧彈性和耐腐蝕性外，還有一點就是它直接與動環(huán)接合，不用輔助密封圈，減少了一個泄漏點?；蛟诮Y構上采取彈簧保護措施，使彈簧不與海水接觸。
5 結束語
隨著工藝操作水平的提高、檢修質量的改善、備件質量的保證，機械密封越來越能達到其設計使用壽命，而其意外失效的情況也會相應減少。同時，我們也要加強泵的使用管理、維修保養(yǎng)等方面，避免人為因素的影響。
來源：網絡
（版權歸原作者或機構所有）
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