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1　引言

船舶上需要使用不同類(lèi)型的泵來(lái)輸送介質(zhì)如水、燃油、滑油等等，其中以離心泵常見(jiàn)。它具有造價(jià)低廉、結構簡(jiǎn)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(diǎn)。機械密封是一種依靠彈性元件和介質(zhì)壓力壓緊動(dòng)、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(diǎn)，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(jìn)行分析改進(jìn)，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(dòng)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(dòng)環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動(dòng)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(dòng)。這樣，在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間就形成了運動(dòng)密封。一般要保持動(dòng)靜環(huán)之間液膜的厚度適宜，太厚泄漏量增加，太薄會(huì )發(fā)生干摩擦損壞密封面。另外，壓緊元件產(chǎn)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(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封元件（密封圈）起密封動(dòng)環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時(shí)還能吸收不利于運動(dòng)密封面的沖擊振動(dòng)。

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(dòng)密封元件：動(dòng)環(huán)和靜環(huán)。動(dòng)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(xiāo)來(lái)防止它轉動(dòng)。密封是靠動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的端面相對運動(dòng)貼合。

（2）輔助密封元件：動(dòng)、靜環(huán)密封圈。

（3）壓緊元件：彈簧（或波紋管）。

（4）傳動(dòng)元件：傳動(dòng)座。

2.2 工作原理

一般機械密封有4個(gè)可能泄漏點(diǎn)：（1）動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間存在運動(dòng)間隙，液膜的厚度將影響它的泄漏量；（2）動(dòng)環(huán)與軸套之間，動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)；（3）靜環(huán)與壓蓋之間，屬于靜密封點(diǎn)；（4）泵蓋與壓蓋之間，也屬于靜密封點(diǎn)。

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(diǎn)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(zhì)等，特別要注意輸送的介質(zhì)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(zhì)量合格和安裝合乎要求，靜密封基本上是可以滿(mǎn)足密封要求的。

3.2 動(dòng)密封泄漏

動(dòng)密封泄漏主要指動(dòng)環(huán)與靜環(huán)和動(dòng)環(huán)與軸套之間的泄漏，理論上影響動(dòng)密封效果的主要有以下幾方面：

（1）輸送介質(zhì)方面：泵輸送介質(zhì)壓力愈高泄漏量會(huì )愈多；粘度低的介質(zhì)較粘度高的易泄漏；帶顆粒和易結垢的介質(zhì)比干凈穩定的易泄漏。

（2）泵軸方面：一般來(lái)說(shuō)，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(guò)大，軸向力偏大，擾度偏大，對動(dòng)密封效果將產(chǎn)生影響。機械密封又稱(chēng)端面密封，是一種旋轉軸向的接觸式動(dòng)密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個(gè)垂直于軸心線(xiàn)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(gè)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(dòng)環(huán)與靜環(huán)壓得過(guò)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(jìn)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(zhù)工藝水平的發(fā)展，會(huì )得到明顯的改善；動(dòng)密封的泄漏點(diǎn)主要還是集中在動(dòng)、靜環(huán)的兩端面的相對運動(dòng)產(chǎn)生摩擦，所以考慮從動(dòng)靜環(huán)設計著(zhù)手來(lái)改善密封泄漏。

（1）減少旋轉慣性

在機械密封組件中，一般動(dòng)環(huán)部分的質(zhì)量比靜環(huán)部分大，故運轉起來(lái)旋轉動(dòng)量大。泵在起停時(shí)或電力不穩定時(shí)，動(dòng)靜環(huán)端面之間的液膜還沒(méi)有很好的建立起來(lái)，容易造成端面的干摩擦，損壞密封組件。通過(guò)減少動(dòng)環(huán)的質(zhì)量并適當增加靜環(huán)的質(zhì)量，降低了旋轉慣性質(zhì)量，減小動(dòng)靜環(huán)端面間摩擦造成的危害，從而提高了整個(gè)機封組件的穩定性和可靠性。

（2）動(dòng)環(huán)端面的改進(jìn)

動(dòng)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(guò)改善它們間的端面來(lái)降低摩擦。接觸式密封的接觸端面經(jīng)常在一起摩擦，造成摩擦副端面溫度過(guò)高，出現閃蒸現象，端面間同時(shí)存在氣液兩種狀態(tài)，使摩擦副密封狀態(tài)失穩，導致泄漏，尤其是在開(kāi)停機或供電不穩時(shí)，更容易加劇摩擦。所以盡量使端面之間形成一層穩定的液膜，可以通過(guò)在動(dòng)環(huán)端面開(kāi)一系列的小螺旋槽，使端面之間形成穩定的液膜，這與減少旋轉慣性的方法也是相對應的。注意安裝時(shí)，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(jìn)

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(diǎn)就是它直接與動(dòng)環(huán)接合，不用輔助密封圈，減少了一個(gè)泄漏點(diǎn)?；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(yǔ) 

隨著(zhù)工藝操作水平的提高、檢修質(zhì)量的改善、備件質(zhì)量的保證，機械密封越來(lái)越能達到其設計使用壽命，而其意外失效的情況也會(huì )相應減少。同時(shí)，我們也要加強泵的使用管理、維修保養等方面，避免人為因素的影響。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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