卧式自吸离心泵机械密封失效分析和解决措施

摘要：机械设备的正常运转离不开水泵，泵在机械设备中的作用是为水箱提供充足的水分，维持机械设备的稳定运行。若泵的密封性能失效，将会对机械设备的运行产生非常严重的影响，密封失效的主要表现为泵漏水。下面围绕卧式自吸离心泵展开讨论，主要对其密封失效的原则、原因以及有效的解决办法进行详细介绍，本文结合某扬水泵站中的离心泵使用情况，对故障过程进行具体分析。

关键词：卧式自吸离心泵；密封失效；解决办法

一、失效分析需要遵守的原则

对机械密封装置失效原因的检查，都需要经过仔细的检测和分析，并将检测过程中的各项数据记录下来。密封件的损坏，可能是其自身功能失效导致的，也可能是其它零部件的干扰形成的，因此对失效原因进行分析时必须全面。将各部位的零件拆卸下来，放置时需要将其分为两大类，及转动零件和静止零件。检查过程以及相应的原则如下：首先对发生密封失效的部位进行检测，然后向四周进行扩散式检测，例如对密封环、紧固螺钉等进行检查，初步检查时需要看各零件的边缘是否有磨损。然后对附属零件、腔体、运转系统进行仔细检测。检测过程中需要实时记录各项数据，方便后期对失效原因进行分析。

二、扬水泵站密封结构和失效原因分析

（一）密封结构大致介绍

如下图所示，是卧式离心泵的主要结构。该泵的主要组成部分包括摩擦副、动静环、传动机构等，该种泵的主要组成形式为单端面，泵安装在密封腔内，密封腔与系统的高压区域联通，以便泵向高压腔送水。密封机构还包括缓冲机构，由弹性元件构成，能够有效保证端面的密封程度。机械密封性能好，泄漏量少，使用寿命长，轴和轴套不易损坏。但其结构复杂，成本高，且需要较高的安装精度。

系统中动环和静环是摩擦副的主要组成零件，两者相互摩擦能够起到很好的密封效果，若摩擦副之间缺少清水，在运转过程中很可能产生大量的摩擦热，使接触部位产生严重磨损，大量的热量会破坏动环和静环的结构，因此清水在机械密封中是必不可少的。在扬水泵站中，泵的密封腔与高压区是通的，在泵开始工作前需要将高压区内装满清水。此种水泵的自吸时间通常在两分半钟，高压区内的清水足够机械密封使用。

当自吸完成后，就开始进行正常的泵送工作，泵抽的清水就会不间断地进入高压区内部，对摩擦副起到良好的降温和润滑效果。从泵送过程可以看出，密封腔无论在什么阶段都需要充满清水，才能保证摩擦副得到足够的冷却，若清水为注满密封腔就启动泵，很可能会使橡胶零件损坏。

（二）对扬水泵站失效原因的排查

维修人员在对泵进行逐一检查时，密封橡胶已经呈现出碳化现象，摩擦副之间存在严重的烧伤，动、静环的接触面已经变色。通过分析并结合零件的失效现象，可以知道该失效是密封腔内严重缺水导致的。扬水泵站出现失效的主要原因包括：动环和静环存在接触不良现象，传动轴在运行过程中被腐蚀；没有定期对密封圈进行检修和更换，或者密封弹簧出现折断现象；弹簧比压超出标准范围，超出密封圈能够承受的最大压力，从而出现失效现象；操作失误，会使泵站出现剧烈的振动现象。这时泵就发挥出其作用，通过抽水将头部重量增加，该操作被称为压载。

三、有效的解决办法

（一）选择合适的方案

针对该类型扬水泵站的机械密封故障，结合上述失效产生的原因，提出了以下几个可行性方案：在系统中加入时间继电器。时间继电器的安装位置在电气设备的控制回路上，泵开始抽水时继电器计时装置接启动，当淡水腔中的水抽完计时器会将信息反馈给电气控制系统，从而及时停止泵的抽水动作；安装水压感应器。其安装部位在泵的出水管道上，淡水腔中的水抽完，出水管道就没有水流，感应器就会检测到，并将信息传回泵启动系统，也能实现泵的自动关停；改动泵原有的轴封結构，将高压腔中始终保持充足的淡水，即使抽水过程继续也不会影响到摩擦副的降温和润滑。通过对以上三个方案的分析和对比，基于经济性考虑，选择最后一种方案。

（二）方案的具体实施

对轴封结构进行优化时，需要遵守三项原则：不能改变泵原有的性能参数以及相应的指标点；泵的外形、大致尺寸不会发生明显变化；保证泵腔独立存储淡水，将其与密封腔隔离开来，防止摩擦副发生干烧和摩擦现象。扬水泵站轴封结构的优化，可以用内冲洗和外冲洗的方法进行。内冲洗主要包括以下三类：正冲洗。该方法用于冲洗流体，从泵的出口开始清洗，清洗介质通过管道进入密封腔内完成冲洗作业。反冲法和全冲法与上述方法相似，完成轴封结构的清洗后，就可进行密封操作。

密封技术包括密封面开槽技术、零泄漏密封、上游泵送密封，这几类密封技术都具有相同的特点：开槽深度较浅，润滑槽、密封坝和密封堰共同组成密封过程。且膜较厚，不易出现泄漏，工作过程发热量较小。再加上一些深度较深的流槽，可以使轴局部产生变形，在楔形效应的作用下达到良好的密封作用。

（三）改进后的测试实验

将轴封结构完成改进后，为保证其能正常工作，需要进行相应的测试实验，试验通过方可正常使用，以下是对其性能检测的两组实验：实验一，将泵放在相应的实验台上，按照泵的启动过程将其中先注满淡水，然后按下启动按钮让泵正常运转几个小时，在运转过程中每过半个小时就对两个腔中的温度进行测量和记录，通过对测试过程的温度进行分析可知，泵在运转过程中没有出现密封失效现象；实验二，重复上述实验过程，泵停止运转后对密封腔和泵腔中的水量进行检查，发现泵腔中的淡水基本消耗完，密封腔中的淡水并未减少，可见两腔在结构改进下成功分离。

四、结束语

综上所述，是对卧式自吸式离心泵的具体介绍，并对其机械失效原因和有效的解决方法进行论述。扬水泵站的应用非常广泛，同时出现机械失效的频率也是最高的，机械失效的出现使得泵站无法正常运转，严重的会威胁到工作人员的生命安全，由此可见对泵的密封失效进行改善是非常有必要的。目前我国解决密封失效的方法和技术还在不断的研究当中。

参考文献：

[1]陈小敏.高温离心泵机械密封失效诊断及解决措施[J].水泵技术，2016，（5）.

[2]郑天一.离心泵机械密封失效分析及应对措施[J].中国化工贸易，2013，（1）：65.

（作者单位：宁夏红寺堡扬水管理处）

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