高温油泵机械密封失效分析与对策
摘 要：相较于填料密封而言，机械密封装置具有密封性能好，泄漏量小，使用寿命长，功耗低，对轴承磨损小等优点。机械密封在各类机泵上的应用率超过70%。由于机械密封的使用优点使其得到了越来越多的应用，但由于其相较于填料密封系统较为复杂，出现密封失效时要根据情况进行具体分析，许多情况是由于机械密封安装不到位造成。本文简要介绍了常用机械密封的结构原理，对高温油泵机械密封非正常失效的原因进行了简要分析，针对非正常失效的应对方法进行了探讨，并对高温油泵机械密封机泵的日常使用注意事项进行了总结。
关键词：机械密封；高温油泵；失效原因；解决对策
1 前言
相较于填料密封而言，机械密封装置具有密封性能好，泄漏量小，使用寿命长，功耗低，对轴承磨损小等优点。缺点为结构相对复杂，安装精度要求较高，使用条件相对苛刻，维护保养较复杂。
2 机械密封系统原理简介
2.1 机械密封的结构组成
机械密封是一种动密封系统，分为弹簧内置式和弹簧外置式两种，高温油泵油水泵多采用弹簧内置式。相较于填料密封系统，机械密封系统结构较为复杂，由动环与静环两部分配对而成，动环由动环体、动环密封圈、摩擦副、弹性元件、弹簧座、固定螺栓组成，静环由静环体、摩擦副、静环密封圈组成。
2.2 机械密封的装配及工作原理
机械密封系统通常安装在轴套上（安装原理见图1），安装时静环贴紧密封端压盖，静环摩擦副与动环摩擦副端面相对贴紧，通过调节弹簧座位置调节弹簧压缩量，并由固定螺栓将弹簧座固定在轴套之上。
安装好的机械密封系统在机泵运转时，轴套随泵轴做旋转运动，带动动环一同旋转，静环始终处于静止状态，在弹簧压力和密封介质压力的共同作用下，旋转的动环和静环接触面上会产生适当的压紧力，接触端面之间会保持一层极薄的油膜对动静环进行摩擦，使接触端面紧密贴合，介质通过时的阻力变大，从而防止液体泄漏，达到密封输送介质的目的。
3 机械密封失效原因分析
根据机械密封在各高温油泵的应用统计，通常情况下，原油机泵机械密封的使用寿命在两年左右，污水机泵机械密封使用寿命约为一年半左右，在正确使用和良好维护下，机械密封的使用寿命一般可以延长半年到一年。不正确的安装和操作会使机械密封的使用寿命大为减少。通过长期对各高温油泵机械密封使用情况的跟踪分析，導致泵站机械密封非正常失效的主要原因有以下几个方面：
3.1 安装精度不够
机械密封的安装精度要求较高，要求密封接触端面必须尽可能完全贴合，弹簧压缩量要调整适度，弹簧压缩过紧会造成密封端面受力过大导致磨损过快，严重时甚至会造成高温冒烟，使机械密封端面损坏，过松又会导致间隙过大，无法封住输送介质造成泄漏。固定螺栓的紧固要求必须均匀，紧固不均会导致动环受力不均造成动环跑偏，使密封端面单侧受力过大，加速密封端面磨损造成泄漏。
3.2 密封圈损坏
密封圈损坏是机械密封失效中比较常见的问题，往往是由于密封圈老化失效造成。安装过程中如果动环密封圈安装过紧，会增加动环轴向调整、移动的阻力，在工况变化较大时弹簧无法及时做出调整，使弹簧过度疲劳过早损坏，影响密封效果。
3.3 密封端面磨损
因为高温油泵使用的机泵通常转速较高，因此摩擦副材料通常采用硬对硬的配合，密封端面磨损属于正常损耗。
4 机械密封使用中需要避免的问题
考虑到高温油泵输送介质的因素，除了正确安装机泵机械密封外，正确使用机泵可以有效延长机械密封的使用寿命。在机泵使用过程中，需要避免以下几种情况的发生：
4.1 避免长时间机泵设备空转
机泵设备空转会使机械密封端面的润滑油膜无法产生，造成密封面干磨，密封面因摩擦造成温度过高而过早损坏，导致机械密封失效。
4.2 避免机泵长时间憋压运行
机泵长时间憋压会造成叶轮产生的径向力增大，使泵轴产生挠曲变形，导致径向密封在与泵轴同步旋转的同时，还会以一定的幅度做径向摆动，使机械密封处于不稳定工作状态，引发动环震动出现泄漏。
4.3 避免机泵产生气蚀
机泵产生气蚀时，除机械密封的密封端面润滑油膜迅速蒸发导致密封面干磨外，还会造成机泵泵体严重震动，震动严重时会导致机械密封端面相互碰撞，损坏密封端面，造成密封失效。
终上所述，由于机械密封的使用优点使其得到了越来越多的应用，但由于其相较于填料密封系统较为复杂，出现密封失效时要根据情况进行具体分析，许多情况是由于机械密封安装不到位造成。机械密封机泵在日常运行中，需要极力避免一些错误工况的出现，这些工作做到位，机械密封的使用优势将会更加显现，使机泵在生产运行中发挥出更大的作用。
参考文献：
[1]魏龙.密封技术[M].北京：化学工业出版社，2010.