第一篇：離心泵填料密封失效原因及改進措施

離心泵填料密封失效原因及改進措施

[摘 要]近幾年來機械產業在不斷發展，為我國的經濟增長作出了巨大的貢獻。在機械產業中有一種常見的設備名為離心泵。因其在油道運輸的過程中起著非常重要的作用，一旦出現填料密封失效將會造成嚴重的影響。為此，本文就離心泵填料密封的問題分析其失效原因并提出改進措施。

[關鍵詞] 離心泵 填料密封 失效原因 改進措施

中圖分類號：TH311 文獻標識碼：TH 文章編號：1009―914X（2013）25―0388―01

離心泵具有耐久、密封的特點，因其性能優異在機械工業中頗受重視。離心泵的填料密封失效這一問題其實是很常見的，企業只需深入了解離心泵的工作原理，分析清楚失效原因，就能運用針對性的措施進行改進。

一、離心泵的填料密封結構

在輸油時阻隔油料從泵殼和泵軸之間泄漏出來是離心泵的主要作用，其軸封一般在旋轉的泵軸與泵體之間進行密封。為了阻止泵體里有外部氣體進入，軸封通常都是采用接觸式密封。接觸式密封有多種類型，大致分為端面式密封和填料式密封，其中填料密封是本文重點講解的對象。為了保證離心泵能安全運作，根據不同環境填料密封分為了三個種類：膨脹石墨填料密封，碗式填料密封和軟填料密封。填料式密封的工作原理就是在殼體與軸之間充當密封材料，因其具有一定的彈性能使填料在受到軸向力壓緊后能貼在軸的表面上，所以就能有效阻止油料外泄，使密封空間與外界隔絕。下面針對不同種類的填料密封進行結構和特點分析。

（一）膨脹石墨填料密封

由于其消耗功率比一般填料密封低，所以能適用于密封壓力不大于3.5MPa，工作溫度為380攝氏度的環境下。油泵膨脹石墨填料與其他填料密封種類相比較要好得多，其耐熱性、耐磨性、密封性、柔軟性、彈性都很優秀，是不錯的密封材料。

（二）碗式填料密封

碗式填料密封由于結構能簡單制作，成本底下，且密封性不會太差，是一種比軟填料密封好的密封材料。對泵軸的磨損小，能適用于旋轉密封壓強為5MPa，線速度不大于為3米每秒的場合。

（三）軟填料密封

一般用于普通油料的或油料溫度不高于250攝氏度的油泵密封。因密封軟填料材質上與其他類型有所不同，密封腔內的油壓不能大于3.5MPa，導致其消耗功率比其他材質的要大。且因其密封結構過于簡單，緊力不足，線速度只能達到每秒20米的狀態，所以靠近壓蓋處的填料會因為磨損過快而失去作用。相對于面端式密封的基本結構，填料式密封中一般由螺母、封油環、長扣雙頭螺栓、填料壓蓋和填料套構成。為了使填料密封的油料滲漏量控制在每秒六滴的范圍之內，在填料式密封正常工作中，可以通過壓緊填料的方式，減少泵軸處泄漏液體。需要注意在壓緊填料的過程中不能用力過大，否則會造成軸和填料之間磨擦過多導致內部發熱，降低泵的工作效率。就現階段而言，填料密封還存在著一些缺點，如使用時間不能太長，日常維護頻繁，密封效果還有待提高。

二、填料密封失效原因

（一）油封結構不合理

離心泵的填料密封結構在設計上就存在先天性的缺陷和隱患，主要是因為在油泵的軸向密封期間存在不合理性。首先泵的高壓地方是油封最基本工作介質，其他地方滲入填料函的油壓比它還要低，由于圈數少，只有5-7圈的填料相隔著，所以填料函上邊的油封孔和填料壓蓋的距離比較近，導致容易引發高壓密封油外泄。其次在補充添加填料在添加補充期間很容易會出現將油封環壓入填料函內部的情況。此時密封的油無法擴散，導致油封孔外側的填料壓力上升，密封難度加大，油封環與泵蓋上的油封孔錯位，最終失去密封作用。同時，填料環安裝在填料函的中央，填料環上的孔應與沖洗油孔相吻合，這就增大了更換填料的難度和工作量。

（二）側向壓力分布不均勻

填料的耗損過快，密封性能下降是側向壓力分布不均勻所造成的后果。在工作人員對填料壓蓋施加壓力時，會導致出現反方向的彎曲、不規則扭轉、斷口等現象。這是因為在軸套和密封填料之間的側向壓力和密封間隙內的壓力是會沿軸向分布的，這樣很容易造成密封失敗，使被密封的油料壓力大于側向壓力。當出現這種情況的時候，如果填料再接近填料壓蓋，就會導致里面的軸套與填料之間阻力升高，產生出大量的熱氣，使填料硬度增強并開始變得脆弱起來，失去了原有的彈性，最終填料的磨損大大提升，泵軸機械性能下降。再這樣繼續下去，填料的密封效果將會越來越差，填料壓蓋的壓力被再次加大，導致壓蓋處的工作狀況惡化，如此循環下去，使得密封完全喪失其應有的穩定性。

（三）填料壓蓋壓力失衡

填料函的中間一般有填料環，其中大概有五至十根的盤根。在一般使用過程中，由于沒有壓力顯示扳手的輔助，通過人工控制螺旋的松緊程度是很難控制壓力的。且人的力度難以掌握，在用力過大的情況下將會導致密封填料破損，使填料的側向壓力沿軸的分布不均勻，穩定性與可靠性大大下降。而用力過少卻會造成密封度不足，導致油料泄露。在這種情況下可以先通過擰緊壓蓋兩側的螺栓產生預導壓力來壓實填料。

（四）密封的適應性差

泵軸主要受變應力的影響，過于巨大的變應力會對其造成損壞。嚴格來講，普通填料不能有徑向偏心量較大的旋轉軸，由于存在著外界因素的影響，在不利條件的干擾下會導致旋轉軸的偏心量超過一定的數值，這將會使軸套與填料之間產生間隙，大大增加泄漏的幾率。因此為了安全起見，必須將徑向偏心量規定在小于0.05毫米的范圍內。

三、加強填料密封的措施

（一）減輕腐蝕引起的密封失效

在平時的離心泵定期保養工作中應做好檢查，替換超過保養期限的密封件，對其他需要保養的零件進行清洗，涂上高純度耐腐蝕的透平油能更有效地減輕腐蝕引起的密封失效。

（二）消除泵抽空和汽蝕

一方面，因為輸送介質的溫度有一個規定范圍，工作人員必須對其進行控制，使溫度保持在80攝氏度以下。其中還必須確保相連旁接介質罐體的液位要一直處于正常狀態，不能高過安全標準。控制好離心泵進口的壓力，盡量確保壓力保持在0.2-0.4MPa之間；另一方面，為確保工作環境處于一個安全的狀態，必須增加工作人數，加強員工的工作細心度。員工要認真學習好工作崗位的相關技能，在培訓課程中要求員工把離心泵的操作規程牢記于心。最后還需要各單位做好溝通，在清管器到站之前將輸管線清關期間與調度室的關系協調好，提前停止泵的運行。這樣就能有效防止在離心泵開啟之前出現入口閥沒有開啟，泵體沒有放空和盤泵的狀況出現。只要使填料密封在摩擦期間有潤滑介質就能有效防止低級錯誤的發生。

（三）選擇合適的材質消除摩擦 為了增強填料密封的壽命，采用的零件必須要耐磨耐腐蝕、摩擦系數小、端面比壓小。耐磨性的材料可以使用碳化硅、氮化硅陶、堆焊硬質合金這類型的材質。改進零件的材質，可以更有效地提升工作壽命，降低磨耗。其中為了提高通過選材的改進，更有效地降低磨損，可以選擇高速鋼—碳化硅這種常見材料，因其擁有密封效率高的特性，對填料密封有著不錯的效果。

（四）對密封圈的更換

由于填料密封過量工作，會造成密封圈的密封效果失去作用的情況出現。這時候一定要快速對密封圈進行更換，特別是在泵的二保規定期限到達以后，對密封圈的檢查和替換更加頻繁，為了防止密封圈的失效所帶來的影響，使用有質量保證的密封圈也是必要手段。

參考文獻

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[4] 郭海峰，張玉梅.離心泵機械密封失效原因分析及消除措施[J].化學工業，2010（01）

第二篇：多級離心泵機械密封失效分析及改進措施

多級離心泵機械密封失效分析及改進措施

一、前言

某泵廠生產的多級泵系列原軸封都是采用填料密封，現針對用戶需求將軸封改造為機械密封形式，收到了令人滿意的效果；但也暴露出一些存在的問題，最為突出的是油田輸油用多級離心泵。油田使用的多級輸油泵系臥式單吸多級分段式離心泵，泵定子主要由吸入段、吐出段、中段、導葉、尾蓋及軸承體等零部件組成；泵轉子主要由裝在軸上的數個葉輪、平衡盤平衡機構等組成，支承轉子的軸承是兩只單列圓柱滾子軸承。

泵軸封的傳統形式是采用軟填料密封；現軸封改進后采用MC1型的橡膠波紋管式機械密封（結構如圖1）

MC1型為內裝式、單端面、大彈簧和非平衡型波紋管式機械密封；動、靜環均采用（YG6）硬質合金、輔助密封橡膠均采用氟橡膠，結構件均采用不銹鋼材料；該型機械密封具有多種功能：如推動動環，既是次級密封件又作為動環的驅動件，完全消除了補償帶來的泄漏缺陷；動環通過*環和彈簧傳動，不用黏結。但橡膠波紋管不能承受扭應力。

二、存在的問題

該系列多級泵軸封改進設計成機械密封后，短時間內效果還是比較不錯的；但隨著時間的推移，機械密封陸續暴露出問題，即壽命很短，有的連續工作僅1個多月就出現泄漏，平均壽命僅有3-4個月；沒有達到正常的設計壽命（8000-10000h）。

對泄漏的泵機械密封解體檢查，均發現橡膠波紋管和靜環橡膠*墊遭到嚴重的破壞，主要表現為橡膠溶漲、撕裂、扭斷及“啃咬現象”，彈簧扭撓等；造成動環偏斜、壓死及卡澀，致使動環軸向自由補償功能喪失，導致傳動形式失效。

在頻繁更換機械密封的同時，給泵軸、軸承等主要零部件帶來了不同程度的損害，致使泵整機壽命降低。

三、問題分析

造成橡膠波紋管及*形橡膠墊溶漲、撕裂、扭斷及“啃咬現象”，彈簧扭撓等問題的主要原因是由于多級泵轉子為達到動態平衡軸向力而不斷調整平衡盤位置（起動、調整工況時尤為突出），從而使彈簧產生過度壓合，彈簧傳動的轉矩太大，即動、靜環摩擦面之間的摩擦耗功太大，產生的摩擦熱使密封腔處溫度過高，加速了介質對橡膠件的化學腐蝕和老化；同時傳動件（彈簧）不足以克服這種較大的轉矩和摩擦力，以及泵起、停時的沖擊，造成橡膠件、彈簧、軸套相互磨損；周而復始，最終導致密封失效。因此，多級泵軸向竄動是影響機械密封壽命的重要因數之一。

四、改進措施

（1）改進多級泵軸向力平衡的裝置采用特殊的平衡盤和平衡鼓聯合結構（如圖2），這種結構可以減小平衡盤徑向尺寸，不易產生磨損。

（2）改進泵轉子部件的支承軸承由原兩端各一短圓柱滾子軸承改為吸入段處軸承不變，后段（吐出段）改為雙列角接觸球軸承，承受殘余的軸向力和起、停泵的沖擊。

改進后的軸承配置如圖3所示。

（3）平衡盤軸向最佳間隙由于軸承配置的改變消除了泵轉子的軸向竄動，因此平衡盤的位置也就相對固定了，即平衡盤的軸向間隙為定值，而軸向間隙的合理與否是影響平衡裝置平衡功能的重要因數之一，是改進設計關鍵所在；通過動態分析平衡盤變化過程，即：軸向力增大!平衡盤左移、軸向間隙減小!平衡力增大!軸向力與平衡力平衡。軸向力減小!平衡盤右移、軸向間隙增大!平衡力減小!軸向力與平衡力平衡。由此可見平衡盤裝置平衡軸向力過程是一個動態過程，是通過軸向間隙的變化改變平衡力來適應軸向力的變化的。要減小轉子的軸向位移，就要使平衡力單位值變化時，軸向間隙的變化量最小。設為最小軸向間隙）時，值為最大，此時平衡力變化單位值時，軸向間隙的變化量為最小。該平衡盤軸向最佳間隙的設計理論，使水泵的軸向力變化時，轉子軸向位移最小，并用以確定平衡盤所處的最佳位置；既保證平衡裝置有最佳的平衡軸向力的效果，又保證雙列角接觸球軸承承受較小的殘余軸向力；從而提高了水泵工作的可靠性和使用壽命。

（4）由于支承轉子的（吸入端）短圓柱滾子軸承沒有改變其受力狀態，因此設計中主要針對雙列角接觸球軸承額定壽命進行校核，一般泵用軸承額定壽命。軸承潤滑脂用鋰基潤滑脂。

第三篇：超高壓壓縮機填料密封失效分析及改進措施

超高壓壓縮機填料密封失效分析及改進措施

概述：

茂名石化公司化工分部1＃高壓聚乙烯裝置C－4202二次壓縮機是1＃高壓裝置的核心關鍵設備，是由意大利新比隆公司（NUOVO PIGNONE）設計制造。機組型號：8PK/2，設計壓力269Mpa，屬于超高壓壓縮機。機組由四個一段缸和四個二段缸組成，共八個氣缸。分兩段壓縮，采用對置式結構。主要參數表1：

表1 機組主要參數

參數 設計值

介質 乙烯 排氣量 kg/n 57659 電機功率 KW 10200 轉速 r/min 214 一段入口溫度 ℃ 40.6 一段出口溫度 ℃ 99 二段入口溫度 ℃ 38.9 二段出口溫度 ℃ 78 一段吸氣壓力 MPa 24.24 一段排氣壓力 MPa 120 二段吸氣壓力 MPa 110 二段排氣壓力 MPa 250 該機組1996年8月投產，投產初期，二級氣缸填料盤經常出現環向開裂，導致填料密封失效，后經專家系統和全面的分析研究并在實際中實踐,填料盤開裂現象得到扼制.但由于填料盤磨損快,密封失效也經常發生,據統計2000到2004年因機組密封失效停車搶修次數就達到50次,平均每年達10次之多,給裝置安、穩、長、滿、優生產帶來很大的影響。

1機組氣缸的基本結構和填料密封結構及密封原理

1.1機組氣缸的基本結構

如圖－1所示(以二段為例)，由氣缸座、氣缸外套、氣缸、填料函、氣缸頭、組合閥、氣閥壓蓋等到組成.填料盤與氣缸，氣缸與吸排氣組合閥之間的密封全

0 部采用金屬與金屬直接接觸密封，其密封面為平面，表面采用特殊研磨處理，確保密封可靠，其壓緊力由六條螺栓經液壓拉伸緊固。

圖1 機組氣缸的基本結構

1.2 密封結構

如圖2所示，從低壓側到高壓側中由0－8號盤共9個填料盤組成，其中8號盤內裝節流環，7號盤內裝導向環，6號—1號盤內裝為三瓣直口密封環和三瓣斜口密封環。節流環、導向環、三瓣直口密封環、三瓣斜口密封環，均為耐熱、耐壓、耐磨的銅合金制成。1—6號盤中低壓則為三瓣斜口填料環，高壓側為三瓣直口填料環。為使各切口相互錯開一定的角度，兩環之間通過定位銷確定各自的位置。同時由于填料環是銅合金與柱塞之間有往復運動，需加注潤滑油進行潤滑，所以填料盤開有潤滑油孔,注入潤滑油潤滑。為帶走填料環和柱塞往復運動而產生的摩擦熱，在填料盤的外部還設置了冷卻系統進行冷卻，避免填料環柱塞的溫度升高。

圖2 密封結構 1.3 密封原理

在每個密封單元中兩填料環都是由彈簧提供徑向壓力而對柱塞表面產生預緊，填料環與填料函室間充滿密封氣體，形成第一密封面。在此條件下被密封的氣體因不能通過柱塞與填料環的間隙，便進入填料環與環槽即填料函之間的側隙，并充滿背隙空間。側隙內氣體壓力使填料環與下一道填料函的密封端面壓緊，形成第二密封面，如圖3所示。同時背隙中的氣體壓力作用于填料環的背面，又加強了第一密封面密封效果。第一密封面是填料環起密封作用的關鍵。如果第一密封面被破壞，填料環與柱塞之間出現間隙，氣體就會直接從間隙處流出，那么環背壓力就建立不起來，此時，填料環雖然仍然與填料函的端面接觸，但此密封面不能起到密封作用。第一密封面是以填料環的彈性元件提供的彈簧力為基礎建立的，該力與環背氣體壓力相比很小，后者是幫助前者加強密封的。如果彈簧的緊力消失，那么填料環與柱塞間就會出現間隙，氣體可直接從該處短路泄出，環背壓不能建立，此時密封失效。

圖3 密封原理

填料環在理想的工作狀態下，即第一密封面與第二密封面均密封良好，這時漏氣的通道就只能是環的開口間隙處。氣體首先從氣缸流經柱塞和填料環的間隙，通過填料環側隙空間，流入填料環的背隙空間，這時積聚在整個空間內的氣體將通過各個開口間隙，沿下一道密封函與柱塞的間隙流出。

由于填料環存在開口泄漏，以及柱塞和氣缸、密封環間的間隙，都會造成泄漏，因此利用一道密封環阻止泄漏是不可能的。該設備采用了多道密封單元，組成一個串聯節流系統，使氣體每通過一道密封環就產生一次節流，先節流后膨脹，2 當氣體從填料函與柱塞間的間隙進入函室過程中，氣體先在窄縫中動能增加，壓力減小，在進入下級填料函時流束截面突然擴大后，氣體在腔內形成強烈的漩渦，大部分動能再轉變成熱能，總壓頭下降，泄漏量也隨之減少，在超高壓力的氣體經氣體節流環減壓后，再經5道填料環密封減壓，最終壓力由250 MPa降到0.5 MPa左右，泄漏量在0-50kg/h之間，從而達到阻止泄漏的目的。2 密封失效的主要因素

2.1填料盤密封面失效的主要因素

我們知道平面填料的密封有五處：(1)填料盤與填料盤接觸面；(2)填料盤與氣缸的接觸面；(3)主副密封圈的內圓面與柱塞的外表面的接觸面 ；(4)主密封圈切口之間的接觸面；(5)副密封圈與主密封圈與填料盤之間的接觸面。從失效密封拆卸發現，五個接觸面都有不同程度的損傷。主要是氣缸密封面及填料盤密封面，特別是高壓端的4、5、6號填料盤，表面出現氣蝕斑點、結焦，表面顏色發藍，有很明顯介質沖刷痕跡，甚至有的產生裂紋，碎裂。經認真分析研究認為填料盤氣缸面的損傷主要是疲勞損壞、微動磨損和氣體滲透所產生。

1）壓縮機氣缸、填料盤在柱塞往返工作狀態下，要承受著高達250MPa以上的壓力，每完成吸氣和排氣的一個過程，氣體壓力都將在110MPa－250MPa之間頻繁波動，從而使密封面承受一個非常大的脈動壓力。這樣在每個循環過程中就使氣缸、填料盤密封面產生非常大的交變壓力作用下；填料盤密封面可能產生細微的裂紋，隨著時間的延長裂紋逐步擴展、長大，形成宏觀裂紋，最終貫穿填料盤，造成填料盤開裂，如圖4所示。

圖4 填料盤

2）由于相鄰填料盤之間的密封函壓差大,填料盤密封面工作時由于應力不同而產生滑動,產生微動磨損.如圖－4所示：相鄰二塊填料盤之間由于有填料的節流,填料盤內圈承受的壓力是不同的,特別是在壓力較高的情況下,相鄰二塊填料 3 盤的壓差就變得很大。因此，相鄰二塊填料盤由于內壓而產生的變形就相差很大。而壓縮機工作時，氣體的壓力是周期性波動的，所以填料盤的內壓也將產生周期性波動，其徑向變形也隨壓力的波動而變化。由于相鄰二填料盤在壓縮機吸氣和排氣時因內壓而產生的變形之差不一樣。所以，二填料盤就會在接觸面處產生徑向滑動，從而引起微動磨損。

由于以上氣缸、填料盤密封面脈動引起的交變應力作用及填料盤之間壓差大產生的徑向滑移產生的微動而引起的磨損，而使氣缸、填料盤密封面產生疲勞。加上填料盤密封室是氣體聚集的地方，氣體隨著密封面磨損的微小間隙滲透進去，并發展到一定的程度，氣體就貫穿整個密封面，導致填料盤的密封失效。2.2填料密封環損壞失效

經過對填料環的拆檢，發現有的填料函結滿一層厚硬的低聚物及焦垢，填料環磨損嚴重，有的產生疲勞裂紋、碎裂、結焦，干磨的現象，如圖5所示, 經分析是缺少潤滑油，潤滑效果不好和填料環的應力腐蝕及低聚物的積聚引起，導致料環的磨損。

圖5 斷裂的填料環

1）潤滑油的影響。從填料密封和潤滑原理分析，由注油器向填料函輸送的高粘度內部潤滑油，在正常操作時填料函內各元件和柱塞形成的間隙空間充滿油，在柱塞和填料表面形成油膜，同時還應很好地附在滑動表面并且有較高的粘度，以便于維護兩填料函密封面獨立的油膜。所以油量要充足，以保證各元件能形成油膜。經細致檢查發現有的兩個填料盤間注入油孔有錯位現象，如圖6所示。

圖6 兩個填料盤間注入油孔有錯位現象

2）填料腐蝕問題。對失效的填料環進行檢查發現，填料環表面有大小不一的淺沆，越接近內徑越明顯，還帶有細小的裂紋，有明顯的應力腐蝕和疲勞腐蝕現象，在高溫下的腐蝕現象更嚴重。經分析這種現象為脫錫腐蝕，腐蝕產生黑色的沉積體積聚在填料環上，表面形成許許多多的凹坑處產生集中應力。在壓縮壓力的作用下，造成填料環由于強度不足而發生斷裂。

3）低聚物的影響。填料函內積聚大量低聚物。在停車過程中若壓力下降快，造成填料函中的高壓乙烯急劇泄漏而發生節流膨脹。在填料函中產生制冷效果，冷凍后的低聚物非常堅硬。積聚在填料函中的低聚物占據填料函間隙空間，使填料函內部潤滑油顯著減少，潤滑效果下降。低聚物還堵塞填料環與密封函的氣體通道，使氣體只能從柱塞表面高速沖過，將柱塞表面的油帶走，形不成所需的油膜，加速了密封組件的磨損。3 預防及改進措施

1）檢修時對填料盤進行著色探傷或磁粉探傷等方法對密封面進行定期檢查，發現疲勞破壞或裂痕時應及時修復；

2）在密封面進行研磨修復時，要保證密封面的表面尺寸和形狀精度，要求平面度誤差不大于0.001mm，平行度誤差不大于0.02mm，安裝時密封面與柱塞軸線相互垂直；

3）選擇滿足技術要求的潤滑油，將原來礦物油更改為具有粘—溫特性好、無毒、乙烯熔解度小、粘壓性良好的聚乙二醇合成潤滑油；

4）保證內部潤滑油所需的流量。檢修時對注油孔錯位現象，采取在兩填料盤注油孔接合處倒角處理，如圖7所示； 5）檢修過程嚴格控制相關間隙尺寸，保證裝配精度，填料修復時要消除棱角，保證過渡圓滑；

6）在工藝生產過程中，要求上游過濾器、高壓分離器應控制在合適的操作溫度。增加排低聚物的頻次，減少低聚物積聚；

7）確保操作平穩，防止壓縮機的壓力突然升高而造成對壓縮機填料密封的破壞。

8）在檢修填料密封時，一定要認真檢查油封。同時也要檢修中心組合閥和出入口閥，以免出入口閥的泄漏而造成機組不必要的停機。

圖7 改造后的注油孔 檢修時的注意事項

1）認真按照檢修規程進行操作，拆卸及組裝填料密封和中心閥時，做到文明施工，一定要用專用工具進行施工；

2）對拆御下來的柱塞一定要注意保護。因為一段柱塞是表面覆加碳化鎢，二段柱塞全部是碳化鎢制作而成，對酸性腐蝕特別敏感。所以在各種情況下手都不能直接接觸柱塞的表面。拆下來后應包裹好放在專用木盒里；

3）注意檢修質量，各間隙一定要符合需求。對各密封面的平面度、平行度、垂直度、粗糙度達不到要求時，絕不能回裝，表面不應有缺陷；

4）注意清潔，保證各密封面的干凈。氣缸填料盤安裝時表面一定要用酒精清擦拭干凈，再用壓縮風吹干才能組裝；

5）認真檢查各油路的暢通，注油孔不得堵塞、有雜物。填料盤及氣缸要確保對正、不能錯位，0#盤必須入銷定位；

6）注意檢查各0型圈，在許可的情況下盡量每次更換；0型密封圈回裝要 抹上凡士林潤滑，防止切邊；

7）液壓緊固螺母時要分二次進行，第一次打壓在要求壓力的四分之一左右，第二次打壓至要求的壓力，確保緊固螺栓緊力符合要求。5 結論

通過對C－4202超高壓壓縮機的填料盤磨損及影響填料密封使用壽命短的問題，進行系統的分析研究，提出了解決對策，采取了一系列措施進行改進，收到了很好的效果，大大降低了填料盤和填料密封磨損頻率。填料盤開裂現象近三年來沒有再發生，使用周期已明顯延長。現在二段缸一般都能使用一年多，有的已達到二年多時間。一段缸使用時間更長。下面是10年以來維修次數的統計圖。

參考文獻

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第四篇：機械密封失效改進措施

機械密封失效原因及改進措施

摘要：分析單級離心泵在日常運轉中機械密封泄露的原因，并加以討論消除和改進的措施，以保證其長期可靠而穩定的運轉。

關鍵詞：離心泵、機械密封、泄露、技術改進措施

在化工生產中，常常需要將流體從低處輸送到高處，或從低壓送至高壓，或沿管道送至較遠的地方。為達到此目的，必須對流體加入外功，以克服流體阻力及補充輸送流體時所不足的能量。為流體提供能量的機械成為流體輸送機械，根據工作原理的不同通常分為四類，即離心式、往復式、旋轉式及流體動力作用式。而離心泵即為流體輸送機械中最為常見的一種機械。

離心泵具有結構簡單、流量大而均勻、操作方便的優點。而機械密封則是這種流體輸送機械的軸封裝置，具有泄漏量小和壽命長等優點。蘭州石化公司化肥廠丙烯酸車間動設備中主要包括離心泵和屏蔽泵兩大類型的泵，而離心泵占有絕大一部分的比例。因此在各類設備的故障當中，機械密封泄漏的檢修占有絕大比例。故機械密封運行的好壞將直接影響到裝置的平穩運行。

一、機械密封原理

機械密封是一種依靠彈性原件對動、靜環端面密封副的預緊和介質壓力與彈性原件壓力的壓緊而達到密封的軸向端面密封裝置，因此又稱端面密封。機械密封通常由動環、靜環、壓緊原件和密封原件組成，動環和靜環的端面組成一對摩擦副。動環靠密封室中的液體壓力使其端面壓緊在靜環端面上，并在兩環端面上產生適當的比例和保持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊原件產生壓力，可使泵在不運轉的情況下，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、沖擊起緩沖作用。

機械密封原件在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其他零部件一起組合起來運行的。通過其基本原理可以看出，機械密封的正常運行是有條件的，只有消除例如泵汽蝕或汽縛，動、靜環密封面被掛損不能形成正常保護液膜；泵軸振動過大，密封O圈被腐蝕破壞或磨損變形等類似的外部條件，再加上良好的機械密封自身性能，才能達到理想的密封效果。

二、機械密封失效原因分析

1、離心泵的汽蝕和汽縛

離心泵工作時，在葉輪中心區域產生真空形成低壓而將液體吸上。如果形成的低壓很低，則離心泵的吸上能力越強，表現為吸上高度越高。但是，真空區壓強太低，以致于低于液體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區發生大量汽化產生氣泡。含氣泡的液體擠入高壓區后急劇凝結或破裂。因氣泡的消失產生局部真空，周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心，瞬間產生了極大的局部沖擊力，造成對葉輪和泵殼的沖擊，使材料受到破壞。把泵內氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過程，稱為氣蝕現象。汽蝕發生后，水力沖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磨損，使機械密封裝置損壞進而造成密封泄露。

泵在啟動前沒有灌泵或灌泵不滿的情況下，泵殼內有空氣，由于空氣的密度遠小于液體的密度，其所產生的離心力很小，而不足以使得葉輪中心處形成低壓，液面與中心處的壓強差很小，液面位于泵下面的液體不能在壓強差的作用下被吸入泵內，這時泵具有空轉而不能吸液，排出口不可能有液體排出，這種現象稱為氣縛。汽縛發生后，由于泵內液體不足，容易造成動靜環摩擦副無法形成保護液膜，長時間運行后可使動靜環密封面斷裂，造成機械密封泄露。

2、泵軸彎曲和振動過大

機械密封（或端面密封）是一種旋轉軸向的接觸式密封。它是在流體介質和彈性原件的作用下，兩個垂直與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。在泵正常運轉時可以測量發現，泵軸承箱的振動值不應超過0.06mm，否則便需要停泵進行檢修。如果泵軸彎曲，泵開啟后，在機械密封安裝處將產生較大的撓度，可使密封面間受力不均勻，導致動靜環分離，瞬間的分離在液膜壓力的作用下將原本的平衡遭到破壞，密封面的破壞將造成泵的大量泄露。如果泵輸送的的介質顆粒較大，則在瞬間較大顆粒的介質將進入摩擦副之間，使密封端面損壞，造成泵的大量泄露。拆開后會發現在硬密封面上有清晰的劃痕，且密封O圈也會有所變形。

3、機械密封沖洗冷卻系統的原因

機械密封的沖洗冷卻系統也是非常重要的，在泵的正常運行時它可以有效的保護密封面，起到沖洗、冷卻、潤滑的作用。在泵長時間停運后，雜質將淤積在傳動座的彈簧周圍，堵塞彈簧。再次啟動泵后，彈簧容易卡死，使其失去了原有的補償作用，進而雜質進入摩擦副間破環密封面的光潔度，造成密封面的損壞引起泄露。

例如我車間T-2110塔釜泵P-2110A/B輸送物料為丙烯酸（含80%左右）、甲苯（含18%左右）、醋酸和水（含有少量聚合物），由于丙烯酸物料高溫易聚的特殊性，因此在泵正常運行中我們通常投用外沖洗線（外沖洗為純甲苯），在正常開車中為開一備一。2010年5月，長時間正常運轉的P-2110A突然泄漏，化工在操作切換至P-2110B時，未考慮到在兩臺機泵同時運轉時入口管線吸入量是否充足，機封沖洗投入量是否滿足兩臺機泵同時運轉，也未先對P-2110B機封進行沖洗，結果導致在P-2110B開啟不足一分鐘內，P-2110B也發生泄漏。在P-2110A/B泵解體后發現，P-2110A動、靜環密封面上粘有聚合物且密封面上有明顯劃痕現象、輔助密封O圈磨損變形；P-2110B傳動座的彈簧周圍有少量聚合物、靜環輔助O圈磨損變形。除備件質量外，個人認為氣蝕和機械沖洗是導致機械密封泄漏的兩大主要因素。

三、采取的措施

1、消除離心泵的汽蝕和汽縛的措施（1）、清理進口管路的異物使進口暢通，或者增加管徑的大小；（2）、降低輸送介質的溫度；（3）、降低安裝高度；（4）、增加泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效氣蝕余量；（5）、減小泵前管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路，減小管路中的流速，減少彎管和閥門，盡量加大閥門開度等。

2、消除泵軸彎曲和振動過大的措施（1）、轉子找正后需重新做動平衡，轉子的徑向跳動最大不超過0.03-0.05mm；（2）、調整泵與電機的同心度：軸向≤0.08mm，徑向≤0.1mm；（3）、泵運轉時振動恒值最大不超過0.06mm；（4）、及時更換磨損的軸套，避免加速軸的彎曲（5）、現場操作、維修、調節時，嚴格執行操作規程，消除振動源。

3、機械密封沖洗冷卻系統方面的措施（1）、嚴格執行操作規程進行泵的正常開、停；（2）、沒有沖洗系統的泵，在長時間停用后，準備開啟時應拆卸檢查機械密封的完整度。（3）、由沖洗系統的泵，在啟動前應打開沖洗冷卻系統，保證流量和壓力的情況先對其進行沖洗。

四、結論

機械密封的失效，除去其自身原因外，還有工藝條件、運行狀況和化工操作等其他方面的原因，應分析在用的機械密封的各種因素，通過觀察運行狀況和機械密封的磨損狀況，根據具體實際情況進行原因分析，逐一消除各負面對其的影響，以保證密封的長期可靠運轉。

參考文獻：

[1]李繼和、蔡紀寧、林學海，機械密封技術（M）.北京：化學工業出版社1998 [2]顧永泉，機械密封實用技術（M）.北京：機械工業出版社。2002 [3]林崢，實用密封手冊（M）.上海：上海科學技術出版社，2008

第五篇：淺談循環水泵填料密封的改進

淺談循環水泵填料密封的改進

隨著石油化工和密封技術的發展，對流體動密封的密封性和可靠性要求更高、更嚴，而水泵的填料（盤根）密封系統存在著泄漏、磨損軸套，使用壽命短和能耗大等問題，水泵的密封對整個設備運轉來說起著重要的作用，如水泵的密封系統泄漏將會嚴重影響到設備的正常運轉。如何選擇合適的水泵填料，減少泄漏率，降低成本呢？我車間有循環水泵8臺，均采用普通盤根密封，經常出現泄漏，每年維護成本較大，我們利用5#，6# 循環水泵做試驗，采用一種新型軟填料（CMS-2000），通過多年來運行，確實做到了無泄漏，低維護量，并且能耗明顯降低，取得了顯著成效，現在我們在進一步探討如何將此軟填料推廣運用到所有循環水泵上。

一、填料密封的工作機理

在機械行業中填料密封主要用作動密封，常用作離心泵、壓縮機、真空泵、攪拌機的轉軸密封。在填料密封的設計選擇上，我們主要以機械設備的工作條件作為主要考慮因素。選擇填料時我們主要看是否具備這幾個條件：有一定的塑性，在壓緊力作用下能否產生一定的徑向力并與緊密軸接觸；是否有足夠的化學穩定性，不污染介質，填料不被介質泡脹，填料中的浸漬劑不被介質溶解，填料本身不腐蝕密封面；填料是否自潤滑性能良好，耐磨，摩擦系數小；軸存在少量偏移時，填料是否有足夠的浮動彈性；制造是否簡單、填裝方便。

因此，我們需要經常對填料的壓緊程度進行調節，使填料中的潤滑劑在運行一段時間而有所流失之后，再擠出一些潤滑劑，同時補償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛。當然這樣經常擠壓填料，最后將使浸漬劑枯竭，所以定期更換填料是必要的。此外，為了維持液膜和帶走摩擦熱，有意讓填料處有少量泄漏也是必要的。

二、盤根填料在水泵使用中存在的問題

水泵的軸封一般采用油浸石棉盤根或油浸棉紗盤根。油浸石棉盤根具有耐熱性、柔軟性好、強度高等優點，但它也有致命的缺點：編結后表面粗糙、摩擦系數大、有滲漏現象，另外使用久了浸入的潤滑劑容易流失。浸油棉紗盤根在水中長期浸泡會變得很硬，而且由于膨脹系數大，摩擦力較大。在實際生產中，經常出現這樣的狀況：新修好的設備，開始運行時軸封狀況良好，但用不了多久，泄漏量便不斷增加，調整壓蓋和更換填料的工作也逐漸頻繁，運轉不到一個周期，軸套就已磨損成花瓶狀，嚴重時還會出現軸套磨斷，并且水封環后面更換不到的盤根均已腐爛，無法起到密封作用。

我們在用盤根填料，發現其具有3個缺點：

1、盤根填料與軸直接接觸，且相對轉動，造成軸與軸套的磨損，所以必須定期或不定期更換軸套。

2、為了使盤根與軸或軸套間產生的摩擦熱及時散掉，盤根密封必須保持一定量的泄漏，而且不易控制。

3、盤根與軸或軸套間的摩擦，造成電機有效功率降低，消耗電能，有時甚至達到5％－10％的驚人比例。也就是說：從填料密封的原理來看，流體在密封腔內可泄漏的通道有三處：其一是流體穿透纖維材料造成泄漏；其二是從填料與填料箱體之間泄漏；其三是從填料與軸表面之間泄漏。因此防止水泵泄漏最為關鍵的措施是：合理選擇密封填料，設計合理的密封腔體，調整適當的密封壓緊力。

三、組合軟填料密封的設計

CMS2000填料填補了這些缺點，有著盤根無法比擬的優勢，填料腔體內填充的是一種優良的密封軟材料，它耐熱－18℃－200℃，最大壓力0.7Mpa，最大線速度8m/s，耐腐蝕性強，適用介質PH值范圍4－13，主要適用于水介質。這種軟填料狀態為膠泥狀，摩擦系數低、混合體之間分子吸引力小。

1、材料組成

黑色CMS2000由純合成的KEVLAR纖維、高純度的石墨、PTFE、有機密封劑四種不同的材料混合組成。其中，KEVLAR纖維是美國杜邦公司的產品，主要用于生產防彈衣的一種人工合成的特種纖維材料，這種材料的最大特點是具有極高的抗沖擊強度和抗拉強度；高純度的石墨是美國赤士盾公司在特殊的生產條件下，如真空狀態下，生產出來的產品，能減小其內部的摩擦，其含有的高分子硅脂主要是為了增加CMS2000的抗磨蝕能力；PTFE為聚四氟乙烯的英文縮寫;而有機密封劑是由美國赤士盾公司的專業工程技術人員研制的，專門用于CMS2000的一種獲得專利的純合成液體，能有效保證CMS2000良好的密封性能。

2、工作原理

CMS2000利用該產品分子之間極小的吸引力和產品與軸或填料腔內壁的磨擦力形成剪切分層面。在軸的運動過程中，其中部分產品中的纖維纏繞在軸上并隨軸同步旋轉，形成一個“旋轉層”，隨著旋轉層的逐步增大，軸對纖維的纏繞能力逐步減小，沒有與軸纏繞的部分材料將與填料內壁保持相對靜止，從而形成一個“不動層”，這樣就形成了動密封的兩個基本組成部分。密封面形成在材料之間，而不在材料與軸之間，從而達到消除軸套磨損及節能的效果。

3、與傳統密封形式比較

1）不會對軸套造成磨損，不需要更換軸套。普通的填料密封,因為軸套與填料之間有相對運動產生，所以軸套會被磨損，需要我們經常更換軸套，同時填料也因為磨損造成泄漏，也需要更換，一般來說填料被磨損了10%-15%就需我們進行更換了。以5＃泵為例，該泵以前使用盤根，由于軸套磨損嚴重，每年大修兩次，維護工作量較大,使用該填料一年后，檢修時發現軸套無明顯磨損。同時，由于取消冷卻水管，無冷卻水泄露。使用該填料多年來，未發現明顯泄露。減少檢修工作次數。

2）不需要對設備進行更改即可安裝。我們可以利用原設備上原有的壓蓋、原有的軸套（已磨損的軸套亦可）、原有的沖洗或不冷卻水注入通道即可。安裝簡單，不需要對維修人員進行復雜的技術培訓。

3）可在線修復，維修勞動強度低。普通的填料密封在失效時，需要維修人員將設備停機，將填料取出后再進行安裝, 這樣會造成停機損失。CMS2000在維修時可在設備的運動狀態下，將注入口打開，接上注入系統后，將材料注入即可重新實現有效的密封，避免了停機損失的產生。

4）避免電力的無謂損耗。普通的填料密封的密封力的來源于壓蓋將填料的軸向壓力而造成的填料的徑向擴張力（即填料對軸的抱緊力），這就使得軸必須要克服這種密封力（抱緊力）才能進行運動，軸就必須消耗較大的功率，造成無謂的電力消耗。CMS2000材料的組成為摩擦系數極低的非金屬和液體，再加上材料為混合體，分子之間的吸引力很小，軸在運動時不需要克服較大的密封力即可，這就意味著軸功率不會有無謂的消耗。

5）不需要沖洗或冷卻。普通的填料密封因為填料與軸套之間產生較大的磨擦熱，所以需要采用冷卻水來冷卻,這樣就造成了冷卻水的消耗。CMS2000因為磨損區域在材料之間，可以產生的磨擦熱較小，不需要采用冷卻水系統來冷卻，避免了冷卻水的流失，也減少了污水處理裝置的工作壓力。

6）無規格的限制，可大大減少庫存。CMS2000為膠泥狀物，可根據填料腔容積的大小來決定CMS2000的裝填量，作為維修備件庫存量可以大大地降低,節約了企業的備件庫存，即降低了資金的占用量。

四、經濟性分析

以5號泵6sh-9型為例

軸套外徑ф60，盤根規格10mm*10mm，填料腔長度L=75mm，原用碳纖維盤根，每年檢修兩次，原因為軸套磨損（有時伴有軸磨損），每年大概更換盤根四次。

1、從節省能耗考慮

以5號泵為例，該泵為6SH-9型。運行參數為：電機額定功率37KW，運行電流203A~204A。改造后運行電流為198A~200A，下降幅度約為2.5%。

每月節電費用：37*2.5%*720*0.5=333元 則一年為3996元。

而一年所用填料金額為（該填料設計壽命為5年，可反復使用）

CMS2000價格：3.00元/ml

密封腔容積為：π/4 *（802-602）*(0.075-0.02)=120ml

故一次安裝CMS2000的價值為:120ml*3 元/ml*2=720元

考慮使用CMS2000填料對電能的節約，安裝成本較為經濟。

2、從降低檢修成本考慮

每年由于軸套磨損檢修兩次，其中軸套，盤根更換及人工費用約為400元/次，則一年費用為800元。

從以上成本經濟性分析可以看出,長期使用CMS2000，在無泄漏的基礎上，將能起到良好的密封效果，更能降低生產成本，提高生產的綜合效益。