摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，对泵用机械设备的应用也越来越广泛。机械密封实际工作时，端面温度是一项重要参数，端面温度的高低直接或间接反映出密封面间流体膜相态和端面摩擦状态，在工程应用中为正确确定失效原因，需正确地确定机械密封工作时的端面温度。本文首先分析机械密封工作原理及泄漏机理，其次探讨机械密封典型故障及改进措施，从而确保机械密封在静压状态下安全可靠、无泄漏。 关键词：泵；机械密封；渗漏
引言
工程应用中常见的机械密封泄漏原因有多种，主要为冷却液异物或不合格冷却液晶体超标析出破坏了动静环结合面，弹簧压紧过多导致高速旋转摩擦运动产生大量的热量引起高温失效，弹簧压紧不足导致结合面密封不严，密封附件的散热能力弱于生热速度，无法及时散发的热量聚集会导致橡胶组件在高温下烧蚀和漏水，严重影响密封性能。机械密封实际工作时，端面温度是一项重要参数，端面温度的高低直接或间接反映出密封面间流体膜相态和端
面摩擦状态，在工程应用中为正确确定失效原因，需正确地确定机械密封工作时的端面温度。
1机械密封工作原理及泄漏机理
机械密封又称为端面机械密封，是旋转轴用动密封。泵用机械密封由静环、动环、弹簧座、弹簧、静环密封圈、动环密封圈等组成。通过动环与静环摩擦副作相对旋转运动，在介质流体的作用下，在机械密封摩擦副端面间靠形成极薄的介质液体膜来实现轴向密封目的。弹簧则起到补偿调节的作用，在动静环摩擦副运转到一定程度时会产生少量磨损，若磨损后密封端面不及时被压紧就会造成密封失效，这时弹簧通过自动调节的功能阻止了介质液体的泄漏。机械密封共有三处泄漏点，要实现可靠密封则必须确保该三处密封不泄漏。其中包括静环与动环模块间端面的动密封，动环与泵轴抱轴密封及静环与密封座密封间二处静密封。因此要封堵介质液体向外泄漏实现可靠密封，则必须确保以上三处密封安全可靠。为了方便研究机械密封的泄漏机理，将动、静环之间的二个接触面假想成一光滑表面与一粗糙表面的接触，H是摩擦副动环与静环二模块间的间隙，h是介质流体液膜层的厚度。介质流体在压差的作用下时，会从高压处向低压处流动。若动环与静环模块之间的泄漏通道被打开，就造成介质液体的渗漏。
2机械密封典型故障及改进措施
2.1冷却器换热
通过对机械密封冷却器清理，发现换热管外表面有大量结垢，这些结垢堵塞在整个冷却器中，导致循环水流动受阻，造成机械密封冷却水热量不能被及时带走，动静环得不到良好冷却和冲洗，无法带走动静环旋转摩擦产生的热量，加上介质自身温度较高（155℃），进一步加剧机械密封运行环境恶化。为了保证机械密封良好的冷却和冲洗，带走动静环旋转摩擦产生的热量，解体清洗冷却器，清理换热管外表面结垢，同时对冷却器出口管和入口管进行疏通、吹扫等措施，保证冷却器高效运行。
2.2冲洗压差过大
对比STR泵两端机械密封的布局和工况，唯一的不同点就是机械密封腔室背压。对于两级双支撑泵，入口端密封腔压力等于入口压力，出口端密封腔压力等于一级叶轮出口压力，在数值上等于出、入口压差之和的一半。所以驱动端密封腔室压力约为0.07MPa，非驱动端密封腔压力约为0.82MPa。对于现在泵用机械密封工作压力在2MPa以下，压力变化不
大而又较为准确的情况下，冲洗压力比密封腔压力大0.05~0.2MPa。机械密封冲洗水的压力无法直接计算，但至少大于非驱动端密封腔室背压，所以冲洗压力比驱动端密封腔背压高出0.8MPa。至此，泵驱动端机械密封屡次损坏的原因基本锁定为冲洗压力过大。在冲洗水管路上加装节流孔板。加装孔板可以有效降低冲洗水压力，同时保留了plan11方案中冷却、排气和润滑的功能。该方案易于实施，改造成本低，不会引入其他风险。
2.3动、静环密封圈配合处缺陷引起泄漏
钻孔灌注桩泥浆动环抱轴处过于粗糙或有划伤现象，导致密封性能不佳而发生的泄漏现象。与静环配合密封室若光洁度不良或材料有疏松现象，会导致静环密封圈处发生介质泄漏。纠正措施：转轴磨加工时，确保粗糙度符合设计要求。在生产作业中应有措施防止转轴损伤或划伤，尤其是沿轴向方向的细小划痕发生。机封密封室加工时，应确保零件粗糙度控制在1.6μm左右为佳，若加工发现密封腔内孔有明显材料疏松现象时，应杜绝使用。
2.4钻探作业
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钻探作业时，每天将钻孔实时轨迹绘制钻探图上，并结合钻探施工揭露的岩石情况及时调
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整钻孔施工角度和位置等参数。对于弧形采空区，由于钻机施工钻孔偏移最大角度有限，通常需要多次调整钻孔位置、角度等。钻孔贯通采空区后，必须详细记录贯通位置、涌水量及气体情况，为确定下一个钻孔参数提供依据，并及时封孔。静压实验
2.5黏接故障
在长期停用后重新启动时，经常会出现启动慢或无法启动故障。造成电泵启动故障的原因很多是动、静环摩擦副发生黏接现象引起。而黏接通常出现在选用石墨与陶瓷组合或碳化硅与碳化硅组合的机封中。纠正措施：设计选型时考虑密封件动、静环模块的匹配性，尽量采用不同材质的摩擦副模块配套使用。对于小功率电泵，考虑到陶瓷与石墨组合的摩擦副在运行后，石墨较易黏接在陶瓷表面上。优先选用碳化硅与石墨组合的摩擦副来代替陶瓷与石墨组合的摩擦副，能获得较好的启动效果。对于客户指定必须选用石墨与陶瓷组合的摩擦副时，经过试验验证机封安装时在动、静环模块间添加少量美孚DTE轻级-涡轮机/循环系统油机油能够明显减少石墨环运转后产生的黏接现象。而对于碳化硅与碳化硅组合的摩擦副使用时，可通过对碳化硅加碳（窄环）与无压烧结碳化硅（宽环）用二种不同工艺制作的摩擦副组合来设计使用，并通过对摩擦副模块进行表面局部雾化处理，避免动、静环摩擦副黏接故障发生。
微型水轮发电机2.6机械密封设计缺陷
BFW循环水泵所采用机械密封形式为单端面集装式机械密封，该机械密封采用定位卡片在静环座外侧对机械密封的轴套进行定位，从而使机械密封的压缩量达到设计要求。当机械密封安装完成后，还需采用固定环对机械密封的轴套进行固定，机械密封的固定环采用8个M8mm内六角顶丝穿过轴套上定位孔进行固定，轴套上定位孔直径8.8mm，而M8mm内六角顶丝大径约7.8mm，导致轴套存在1mm的活动量，轴套固定不可靠。在泵运行时由于介质压力、流量波动、泵振动、泵轴窜动等原因导致轴套带动动环来回窜动，造成机械密封泄漏。为了消除窜量对机械密封运行的影响，需要对轴承安装技术要求进行优化调整，将轴承末端间隙调整致设计要求，保证泵轴的轴向窜动量不超过0.3mm。经测量轴承末端间隙为0.6mm，决定在轴承外圈端面加0.5mm厚不锈钢垫片，控制轴承末端间隙在0.1mm，使其符合设计要求。
结语
综上所述，由于引起泵用机械密封故障失效的因素较多，因此要延长机械密封的使用寿命，确保机械密封安全、可靠运行。应从以上角度出发对影响机封密封性能的各种因素加
以识别与控制，从而最大程度的减少泵故障发生。实践证明文中提出的改进措施可为同类产品设计提供借鉴。
参考文献
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