輸油泵機械密封失效因素分析及解決方法探討

賀洪玉

摘要：本文對輸油泵機械密封失效的因素展開分析，并針對失效的因素采用的解決方法進行討論，目的是為提升機械密封性能，進而延長機械的使用壽命可達一個月到一年的時間。同時根據(jù)解決方法，可以將動壓油膜穩(wěn)定在合理的范圍內，為動靜摩擦副提供密封結構，并按照正確的操作方法保證機械的密封性不會受到破壞。

關鍵詞：離心泵;機械密封;失效分析

在石油生產中離心泵是重要的生產設備，該設備的密封方式包主要括盤根密封、機械密封以及副葉密封等。如果采用盤根密封的方式，該方式的結構較為簡單成本較低，但是沒有良好的密封效果。如果采用副葉密封方式，雖然有較好的密封效果，但是會增加系統(tǒng)的損耗率。目前，應用較為廣泛的是機械密封方法，既能保證密封效果，又不會損耗掉過多的系統(tǒng)效率。

1機械密封的應用概況

機械密封的結構，通常由單面密封和雙面密封兩類組成，單面密封的結構由動環(huán)、靜環(huán)等組成，與雙面密封結構相比，只有在材料與摩擦部件的組裝方式上有所區(qū)別。而根據(jù)組裝方式，通常有平衡式與非平衡式兩種。

2密封的失效形式及其原因分析

在常見的密封失效形式和原因中，失效有三種類型，包括密封擦副端面出的金屬材質出現(xiàn)變色的問題;徑向位置磨損溝槽嚴重;徑向位置出現(xiàn)龜裂紋。而原因有三種，主要體現(xiàn)在O型圈材質硬度逐漸下降;熱力保護作用不斷減弱;機械密封點斷開。另外，靜密封面由靜環(huán)密封圈與動環(huán)密封圈組成，靜環(huán)與動環(huán)的共同接觸面，會在動密封面出現(xiàn)一個密封點。

在動密封面投入工作時，是依靠流體動壓產生的效應保持在工作狀態(tài)。在工作中輸送介質會在動密封面形成動壓油膜，該油膜可以減少相對運動的接觸面的摩擦，進而降低機械出現(xiàn)的磨損與熱量。若工作狀態(tài)發(fā)生變化，通常會出現(xiàn)以下問題：一，在密封面位置出現(xiàn)閃蒸的情況;二，端面會瞬間出現(xiàn)開啟的情況;三，油膜會出現(xiàn)失向等問題。出現(xiàn)的上述問題，會影響到油膜具有的潤滑作用。

一旦摩擦面接觸位置的部件溫度不斷升高，會使機械的熱力和硬力都會出現(xiàn)失效的問題。在動封面的橡膠密封先會出現(xiàn)密封失效的問題，若缺少及時的維修，動環(huán)與靜環(huán)都會出現(xiàn)失效問題，這也是機械密封常出現(xiàn)的失效形式。為保證機械密封可以正常的使用，應先穩(wěn)定液壓油膜的狀態(tài)，通常將液壓油膜的厚度穩(wěn)定在1.5mm以上即可發(fā)揮潤滑作用，同時讓流體膜處于液相的狀態(tài)下。

3沒有根據(jù)具體的工況選擇適合的機械密封結構型式

如果沒有根據(jù)具體的工況，沒有為設備使用合適的機械密封結構型式，通常會使介質中出現(xiàn)較多沙粒等固體物質。如果出現(xiàn)介質輸送結垢，應選用動環(huán)支承座的機械密封，并保證機械密封中的結構不會出現(xiàn)磨損的情況。如果動環(huán)彈簧出現(xiàn)卡頓等情況，動密封效果會不斷減弱，致使離心泵出現(xiàn)急速漏失的問題。所以，根據(jù)具體的工況選擇機械密封結構與動靜環(huán)材料，可防止機械密封結構出現(xiàn)磨損的情況。

4由于泵的性能或零部件狀況不能提供機械密封安裝及運行的完整條件

機械密封在完成安裝后無法正常的工作，通常與機械密封運行的泵體因素有關，首先是泵軸的機械密封位置的工作軸發(fā)生軸向竄量問題;其次，軸會發(fā)生經向跳動量問題以及機封壓蓋無法處在平衡位置致使出現(xiàn)嚴重的磨損問題。一旦泵出口壓力瞬間增加，熱力與硬力失效的問題會出現(xiàn)在機械密封動環(huán)和靜環(huán)軸向位置。如果出現(xiàn)這樣的問題，會在啟動設備時導致機封出現(xiàn)燒壞的情況，嚴重破壞靜環(huán)。

5在泵的使用、機械密封安裝過程中沒有執(zhí)行合理操作

如果沒有對安裝機械密封采用正確的操作和維護，機械的密封性會受到嚴重的損傷。因此，在啟動時先將設備放空，然后定期清理過濾器，并調整泵進口的壓力以及參數(shù)，同時控制好彈簧的壓縮量。

另外，為保護設備的密封效果和延長使用壽命，應對泵在運行中輸送介質的溫度、固體含砂量等綜合的調整。同時還應選擇合適的材質和安裝結構，可以降低運行成本。

6提高介質壓力、降低溫度，確保動密封面液壓油膜的穩(wěn)定

在設備實際操作過程中，如果泵進口的壓力處在較低的狀態(tài)時，為氣液轉換提供空間。因此，一旦將氣液大量輸送進常壓罐和外輸罐，會阻塞呼吸閥以及升高輸送油的溫度，另外，在機械密封會極易出現(xiàn)液壓油膜失效的問題，并且由于氣蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，會在機械內出現(xiàn)較高沖擊力以及高溫的電化學反應，這都會破壞掉動密封面流體油膜。所以，針對出現(xiàn)的問題，應提升高介質壓力，同時減低設備溫度。

如果工況的條件無法滿足液壓油膜的穩(wěn)定，通常應向密封腔內加入冷卻水，同時采用靜壓的方式穩(wěn)定高油膜。而在沒有冷卻系統(tǒng)時，應將單端密封介質溫度控制在55℃以下。如果將雙面密封介質溫度控制在90℃以下，可以不用安裝冷卻系統(tǒng)。

7密切結合泵的運行狀況與機械密封的安裝使用規(guī)程

如果泵的安裝條件符合要求，可以按以下流程安裝機械密封：一，將泵的軸向竄量機封控制在±0.5mm以內;二，在密封動環(huán)位置，如果泵處在運轉狀態(tài)，應控制軸中心線的跳動量控制在0.06mm以內;三，為防止密封油膜出現(xiàn)泄漏問題，應在軸臺階端面進行研磨處理;四，控制端面軸中心線垂直跳動距離在0.02mm以內。根據(jù)安裝要求同時，還應注意以下問題：一，為防止啟泵的瞬間介質不會出現(xiàn)燒損的問題，應在安裝前在動、靜環(huán)涂上一層潤滑油;二，完成動環(huán)安裝后，應對彈簧進行反復的按壓;三，如果泵體內的壓力逐漸增加，應調整動環(huán)彈簧的伸縮量，進而封液的壓力可以大于介質的輸送量。

8實施效果

根據(jù)機械密封故障出現(xiàn)的原因，在維修中采用失效形式解決出現(xiàn)的原因，可以獲得良好的實施效果。

結論：

綜上所述，對機械密封的失效形式展開研究，同時結合實際應用情況可知，對輸油泵的機械密封采取針對性的維修，可以提升設備的使用性能。

參考文獻：

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