離心泵:抽空是機械密封最大的敵人

據我國石油化工行業統計，80%以上的離心泵採用的密封方式為機械密封。由於工況條件的不同，離心泵在輸送物料過程中，經常出現機械密封處物料的洩漏，給環境造成汙染，並造成能源的浪費。

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。據統計，機械密封失效導致泵的故障佔設備故障率的50%以上，所以有必要對離心泵的機械密封洩漏進行分析改進，以降低泵的故障率。

一、離心泵工作原理及機械密封裝置的作用

離心泵通過電機、聯軸器，使其葉輪高速旋轉，在葉片之間的液體受到葉片的推動，在離心力的作用下，不斷地從中心被甩向四周，當泵內液體從葉輪中心被拋向邊緣時，中心處形成了低壓區，由於進泵前的液體壓強大於泵吸入口處的壓強，在壓強差的作用下，液體便經吸入管連續地吸入泵內，以補充被排出液體的位置，只要葉輪不停地旋轉，液體便不斷地吸入和排出。

泵軸穿過泵殼時，動靜之間有間隙存在時，泵內的液體就會從間隙漏至泵外，若吸入端是真空，則外界空氣會漏入泵內，嚴重影響泵的工作，為了減少洩漏，一般在動靜間隙處裝有軸端密封裝置。軸封裝置是離心泵的重要部件，它直接關係到離心泵能否正常工作。現在軸封裝置一般採用機械密封。

二、機械密封原理

機械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環端面密封副的預緊和介質壓力與彈性元件壓力的壓緊而達到密封的軸向端面密封裝置。

機械密封通常由靜環、動環、壓緊元件和密封元件組成。動環和靜環的端面組成一對摩擦副，動環靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環端面上，並在兩環端面上產生適當的比壓和保持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。

壓緊元件產生壓力，可使泵在不運轉狀態下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，並防止雜質進入密封端面。密封圈起密封動環與軸的間隙、靜環與壓蓋的間隙的作用，同時對泵的振動、衝擊起緩衝作用。機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運行的。

三、機械密封的輔助設施—衝洗裝置

衝洗裝置是機械密封最主要的輔助設施，泵在運轉過程中，密封腔中沉積或形成雜質，必須進行衝洗。否則會因結晶的析出、顆粒雜質的沉澱，使機械密封動、靜環失去浮動性，彈簧失靈。更嚴重的是顆粒磨損、雜質進入摩擦副會加劇磨損，導致機械密封迅速失效。所以，一般情況下泵用機械密封均應進行衝洗。

關於機械密封的衝洗方案（如下圖展示），有非常多種，適用於不同的工作場合，小編講在下期中，專門進行詳細介紹。

四、機械密封洩漏的原因分析

新安裝(或更換)的機械密封投入運轉時洩漏量應在允許範圍內。如果密封本身的結構、製造質量、安裝和使用等方面都無問題，其壽命要超過 8000h。實際工作中，不少密封的使用壽命遠沒有達到該值前就失效了，這是由於工藝條件、設備運行狀況和操作存在一定的問題造成的。根據近幾年來機械密封運行工況和失效後的拆檢情況來看，其常見原因如下：

1、密封環熱裂紋

機械密封拆開時可發現，硬環表面有過熱回火色，石墨環表面有環狀溝紋、橡膠圈老化等。

主要原因是：由於介質溫度過高泵體內形成汽蝕，汽蝕發生後，水力衝擊帶動密封做迅速的軸向振蕩，使動靜環及輔助密封圈等零件嚴重的磨損，使機械密封裝置損壞。潤滑不良，密封環端面沒有形成液體潤滑膜或密封環端面間液膜汽化，形成幹摩擦；冷卻系統散熱不良；

2、離心泵的振動

由於製造和安裝精度等原因，所有的離心泵都存在著振動。振動的原因主要為轉子不平衡、機泵不同心、滾動軸承故障等。從軸承箱表面測到的最大振幅不能大於0.06mm，超過該值就要停泵處理。振動可分解為三個方向：垂直、水平和軸向，其中以軸向振動對密封的危害最大。

當泵振動加劇時，動靜環之間發生分離。瞬間的分離在液膜壓力作用下致使密封面開啟，出現大量洩漏，如果這時介質中固體顆粒含量超過5%時，由于振動引起端面分離，顆粒嵌入較軟的石墨環端面，造成硬質環密封面的過度磨損。拆卸檢查時可發現，在硬密封面上有清晰的摩擦痕跡，進入固體顆粒時有劃痕。

3、彈性元件失彈

主要特徵是拆卸檢查彈性元件時，彈性元件彈力不足，有變形、自由高度明顯減小。該情況發生概率比較小

主要原因是：

大部分用來製作彈簧和波紋管的材料在高溫下長期工作均會出現彈力下降的缺陷，從而使密封端面的閉合力不足而導緻密封端面洩漏嚴重。金屬波紋管的高溫失彈即是該類機械密封的一種普遍而典型的失效形式；

彈簧在高溫下長期工作發生蠕變、疲勞失效等；

彈簧在高溫下長期工作腐蝕失效。

扯了這麼多，怎麼還沒有呼應題目呢，小編保證，絕不是標題黨！各位小主，馬上娓娓道來~~

五、結尾語

離心泵在低於最小流量值得狀態下工作時，流體在泵內產生嚴重的回流等現象，導致產生溫升和振動。

抽空現象是當離心泵發生故障的眾多原因之一，當其發生時會伴隨以下狀況：

、電機電流下降

、壓力大幅波動

、流量異常波動

、發出雜音異聲

、泵體發生振動

、泵缸溫度升高

抽空是機械密封最大的敵人

在泵抽空以後，或者在抽空發生的過程中

1）泵體振動大，機械密封的動、靜環會不斷發生間歇性碰撞，導致洩漏發生，嚴重時機械密封結構失效；

2）機械密封的動靜環的壓緊是介質壓力和彈簧的預緊力之和（開頭已提到），當抽空後，介質壓力就會沒有，動靜環的接觸壓力就會變小，密封失效；

3）泵抽空後，採用自衝洗方案（即利用泵送介質衝洗）的機械密封動靜環端面失去了冷卻和潤滑，發生幹摩，機械密封失效，參見本文密封環熱裂紋小節。

產生抽空現象原因及對應措施：

、原因：離心泵入口處發生漏氣

措施：應停泵檢查離心泵的洩漏入口管線及法蘭；

、原因：離心泵入口處發生堵塞

措施：應停泵檢查離心泵的洩漏入口管線、過濾網及葉輪，進行吹掃後進行檢修；

、原因：離心泵入口處壓力不夠

措施：則應提高入口液面背壓；

、原因：離心泵入口處介質溫度過高飽和蒸汽過大

措施：應降低介質溫度，將離心泵內蒸汽放空排淨；

、原因：離心泵入口閥未開或是閥芯脫落

措施：應打開閥門或換泵後進行檢修；

、原因：離心泵出口開度太大（小）

措施：應進行適當調整各閥開度；

、原因：離心泵封油帶水

措施：應對封油罐進行脫水處理

、原因：離心泵塔或容器內液面液位低或者無液位；

措施：應暫時關小離心泵出口閥門或進行停泵處理，待液面上升後恢復；

、原因：離心泵葉輪或是內磨環磨損嚴重。

措施：應適時進行更換

、原因：離心泵電機反轉

措施：應及時調整轉向。