一、德州機械密封的工作原理和特點(diǎn)
　　德州機械密封，也稱(chēng)為端面密封，是旋轉軸的動(dòng)態(tài)密封。它依靠彈簧和密封介質(zhì)的壓力，在旋轉動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面上產(chǎn)生適當的擠壓力，使兩個(gè)端面緊密貼合(端面之間保持很薄的油膜，潤滑動(dòng)環(huán)和靜環(huán))。因此，介質(zhì)通過(guò)密封端面的阻力很大，從而防止液體或氣體物質(zhì)的泄漏，達到密封的目的。
　　德州機械密封具有性能可靠、泄漏小、使用壽命長(cháng)、功耗低、無(wú)需頻繁維護、對軸磨損小的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)自動(dòng)化和高溫、低溫、真空、高速以及各種強腐蝕介質(zhì)和含固體顆粒介質(zhì)等惡劣工況的密封要求。因此，德州機械密封是世界上這些設備最重要的軸封方式。但德州機械密封結構復雜，制造安裝精度高，成本高，對維修人員技術(shù)要求高。因此，保證德州機械密封的可靠性和延長(cháng)其使用壽命至關(guān)重要。
　　二、德州機械密封的結構特點(diǎn)
　　德州機械密封一般由四部分組成：即由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)組成的密封端面(摩擦副);輔助密封圈(多為O型圈);彈性元件為主要零件的緩沖補償機構;使動(dòng)環(huán)隨軸旋轉的傳動(dòng)機構。密封分為單密封和雙密封兩種形式，單密封為一套密封只有1對動(dòng)靜環(huán)，靠物料冷卻密封面，不需要密封水;雙密封為一套密封有2對動(dòng)靜環(huán)，靠密封水冷卻，適合物料溫度較高的場(chǎng)合使用。我廠(chǎng)使用的密封多為雙密封形式。
　　1、摩擦副,即動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的總稱(chēng),是構成德州機械密封的主要元件,在很大程度上決定了德州機械密封的使用性能。
　　2、機械密封的輔助密封圈共有兩個(gè)，即動(dòng)環(huán)和軸套之間的密封以及靜環(huán)與壓蓋之間的密封。由它造成的故障就是泄漏量大。他們一般屬于靜密封，但當密封端面和軸的中心線(xiàn)不垂直時(shí)，軸向運動(dòng)的位移量就比較大。輔助密封圈的材料大多是合成橡膠或柔性石墨、聚四氟乙烯，在軸向力的反復作用下，它們會(huì )逐漸老化、磨損、斷裂，喪失密封性能。
　　3、緩沖補償機構的主要零部件是彈性元件，即具有一定屈服系數的彈簧或波紋管，其作用是保持密封端面的貼合，其中波紋管可采用橡膠、聚四氟乙烯和焊接金屬等材料制作。
　　4、傳動(dòng)機構。軸套對機械密封的影響主要是軸套表面的磨損和定位螺栓的脫落失效。軸套表面磨損后會(huì )使軸套外徑變小，密封沒(méi)有過(guò)盈力而產(chǎn)生泄漏，磨損同時(shí)也會(huì )使軸套表面出現溝槽導致密封圈和軸套之間的摩擦力增大，彈性力不足以克服該阻力，失去補償作用。有些密封補償機構有定位螺栓，螺栓脫落后會(huì )導致補償機構帶著(zhù)動(dòng)環(huán)及其密封圈與軸套之間打轉，從而破壞動(dòng)環(huán)密封圈、軸套和補償機構，從而導致密封泄漏和損壞。
　　三、機械密封常見(jiàn)故障及處理
　　在安裝運行過(guò)程中常見(jiàn)的機械密封失效現象有以下幾種：
　　1、 加水或靜壓試驗時(shí)發(fā)生泄漏
　　泵的機械密封安裝完成后，要進(jìn)行水壓試驗，以檢查機械密封的安裝質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，只要熟悉泵的結構和細心觀(guān)察，就可以從泄漏量或泄漏部位來(lái)正確判斷泄漏的原因。
　?、艡C械密封泄漏量較小，說(shuō)明動(dòng)環(huán)或靜環(huán)的密封圈在安裝過(guò)程中出現了問(wèn)題，若泄漏量偏大，則表明動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的接觸面不平，或安裝時(shí)發(fā)生碰傷及損壞，導致密封失效，不能形成緊密的密封面。
　?、菩孤┝枯^小，盤(pán)車(chē)后泄漏量沒(méi)有增大，說(shuō)明動(dòng)環(huán)或靜環(huán)的橡膠密封圈在安裝時(shí)強行擠入導致?lián)p壞;若盤(pán)車(chē)后泄漏量增大，說(shuō)明動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面不平或損壞。
　?、切孤┑乃樦?zhù)泵軸的方向漏出，說(shuō)明動(dòng)環(huán)密封圈出現了問(wèn)題;若水從四周漏出，則說(shuō)明靜環(huán)密封圈失效。
　　2、 生產(chǎn)運行過(guò)程中發(fā)生泄漏
　　在離心泵發(fā)生的故障當中，發(fā)生最多的水泵在運行過(guò)程中突然發(fā)生的機械密封泄漏?？偨Y運行過(guò)程中發(fā)生機械密封泄漏的主要原因：
　?、烹x心泵入口有金屬顆?；虍愇镞M(jìn)入動(dòng)靜環(huán)之間的密封端面，造成密封面磨損。
　?、茩C械密封安裝時(shí)過(guò)緊，在泵體啟動(dòng)后高速運轉時(shí)，導致動(dòng)靜環(huán)之間的密封面嚴重磨損。
　?、菑椈蓧嚎s量調整不合適。調整彈簧的壓縮量就是調整機械密封的端面比壓，是關(guān)系到密封性能及使用壽命的重要參數，與密封的結構形式、彈簧大小以及介質(zhì)壓力有關(guān)。端面比壓過(guò)大將損壞摩擦副，過(guò)小則容易泄漏。
　?、葎?dòng)環(huán)密封圈松緊。動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊有害無(wú)益，一是加劇密封圈和軸套之間的磨損，過(guò)早泄漏;而是增大了動(dòng)環(huán)軸向調整、位移的阻力，在工作狀況變化頻繁時(shí)無(wú)法適當調整;三是彈簧彈簧過(guò)度疲勞容易損壞;四是使密封圈變形，影響密封效果。
　?、伸o環(huán)密封圈松緊。靜環(huán)密封圈基本處于靜止狀態(tài)，相對較緊密封效果會(huì )好一些，特別是有些沒(méi)有靜環(huán)防轉銷(xiāo)的密封，必須保證靜環(huán)密封圈有一定的過(guò)盈量，從而給靜環(huán)一定的預緊力，防止靜環(huán)打轉。但過(guò)緊將導致：一是引起靜環(huán)密封過(guò)度變形影響密封效果;二是有些靜環(huán)材料為石墨、陶瓷，材質(zhì)較脆，過(guò)度受力容易引起碎裂;三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)。因此，靜環(huán)的內勁一般比軸徑大1～2mm，O型圈的過(guò)盈量比孔徑大0.6mm左右為適;如是石墨、陶瓷材質(zhì)靜環(huán)采用靜環(huán)套，其過(guò)盈量在0.4～0.5mm為適。密封圈裝配時(shí)的松緊程度以涂上潤滑脂后以雙手壓入為準。手能很輕松壓入則太松，雙手用力壓入則太緊。
　?、时每辙D或密封水管脫落、密封水過(guò)小。這種情況的發(fā)生主要是由于操作工的操作不精心造成的，在我廠(chǎng)大部分密封損壞都是此原因造成的，占密封損壞的70%～80%。泵空轉只要1～2分鐘會(huì )使單密封由于密封面溫度過(guò)高而燒壞;對于雙密封而言，長(cháng)時(shí)間空轉才可能燒壞物料端的密封面。泵密封水管脫落則會(huì )使雙密封電機端的密封很快燒壞，物料端的密封也會(huì )因物料溫度高而快速上升燒損?？傊每辙D和密封水管脫落會(huì )使密封面處于干磨狀態(tài)，造成石墨材質(zhì)的密封面出現深而粗的環(huán)狀溝槽，碳化硅、硬質(zhì)合金、陶瓷材質(zhì)等硬材質(zhì)的密封面出現徑向裂紋或斷裂、崩落，輔助密封圈老化、龜裂、變色、粘結，熱裝式硬質(zhì)合金密封環(huán)脫落。我廠(chǎng)大部分物料溫度在50～80℃，如密封水過(guò)小則會(huì )使密封面溫度升高，密封附近水份汽化發(fā)生氣蝕，導致泵打不走料，從而損壞機械密封，造成泄漏，這種情況在我廠(chǎng)板框間的三級泵上發(fā)生比較頻繁。
　　3、 機械密封本身質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的泄漏。
　?、琶芊饷婢炔粔?。更換機械密封時(shí)，要認真檢查所換的機械密封，特別是動(dòng)靜環(huán)的密封面光潔度是否良好。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)環(huán)、靜環(huán)密封面的平面度應在≤0.0009mm以?xún)取?br/>　?、苿?dòng)環(huán)的彈簧是否好用。應注意彈簧壓縮比是否合適，彈簧與軸或軸套之間的間隙是否合理。傳動(dòng)方式是否有問(wèn)題，端面寬度是否合理以及摩擦副的配對情況等。
　　4、 檢修不當引發(fā)的泄漏
　　在更換機械密封過(guò)程中，一定要注意檢修質(zhì)量，維修人員對于動(dòng)靜環(huán)的密封面和密封圈等的安裝要特別小心，經(jīng)常出現操作不當造成密封面劃傷、密封圈損壞等問(wèn)題。對于我廠(chǎng)通過(guò)錐套和鎖緊套聯(lián)接的SPS系列泵，一定要保證錐套鎖緊、電機軸承完好、泵徑向跳動(dòng)≤0.04mm。
　　四、日常檢修中的安裝、維護
　　1、機械密封安裝使用的一般原則
　?、排逶O備的情況。要了解設備轉軸的轉速、軸徑;要對設備制造精度和密封腔尺寸，設備本身的使用壽命以及設備在生產(chǎn)工藝中的地位等方面做全面均衡的考慮。
　?、乒浪憬橘|(zhì)壓力。泵的密封腔一般不是泵的出口壓力，而是低于泵的出口壓力，約為泵出口壓力的1/3。
　?、桥迕芊饨橘|(zhì)的情況。要了解密封介質(zhì)的狀態(tài)，輸送介質(zhì)是氣態(tài)還是液態(tài)，介質(zhì)是否含顆粒物及顆粒狀況;了解介質(zhì)的性質(zhì)、溫度，以便合理選型及采用必要的冷卻、沖洗、潤滑措施。
　　2、機械密封安裝使用的技術(shù)要求
　?、虐惭b機械密封部位的軸或軸套的徑向跳動(dòng)應符合下表要求。軸和軸或軸套外徑徑向跳動(dòng)公差￠10～50mm0.03mm≥￠50～120mm0.05mm軸套的表面粗糙度應符合技術(shù)要求。
　?、苽鲃?dòng)軸的軸向串動(dòng)不超過(guò)0.2mm。
　?、敲芊馇惑w端面對軸表面的跳動(dòng)公差應符合下表要求：軸或軸套外徑徑向跳動(dòng)公差￠10～50mm0.03mm≥￠50～120mm0.05mm
　?、葘τ谀承┛繌椈蓚鲃?dòng)的機械密封必須注意彈簧的旋向，即軸旋轉方向應使彈簧越來(lái)越緊，否則密封失效，彈簧旋向的旋轉由下述方法確定：由靜環(huán)向動(dòng)環(huán)看，軸順時(shí)鐘旋轉用右旋彈簧，反之，則選用左旋彈簧。
　　3、機械密封的安裝方法及注意事項
　　機械密封部件在制造精度或安裝精度上要求都很?chē)栏?，如果安裝不當，就會(huì )影響密封的使用壽命和密封性能，嚴重時(shí)將使密封迅速失效。
　?、虐惭b前的準備工作及安裝注意事項
　　a、檢查要進(jìn)行安裝的機械密封型號、規格是否正確，零件是否缺少。
　　b、檢查機械密封各元件是否有損失，特別是動(dòng)靜環(huán)的密封端面是否碰傷，如發(fā)現損壞，須進(jìn)行返修或更換。各密封元件用汽油或煤油清洗干凈，保證各元件表面無(wú)灰塵、異物。
　　c、軸或軸套表面及密封腔內壁、密封端蓋內表面是否有毛刺、異物等，如發(fā)現毛刺應修平、打光，并進(jìn)行清洗，保持清潔。
　　d、不要用不干凈的布或棉紗擦洗密封面，應使用干凈柔軟的紗布、脫脂棉之類(lèi)的東西擦洗。
　　e、裝配時(shí)應保持清潔，保證密封面不被劃傷、碰壞，為便于安裝，可在密封面及密封圈和與其配合處抹少量的潤滑脂，以免啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生干磨。
　?、?、機械密封的裝配順序：
　　a、密封靜環(huán)的安裝：先將防轉銷(xiāo)裝入靜環(huán)座中，再將靜環(huán)裝入靜環(huán)座中，注意將靜環(huán)上的凹槽對準防轉銷(xiāo)。
　　b、密封動(dòng)環(huán)的安裝：將密封的旋轉部件按先后次序組裝到軸上。若有軸套則先把動(dòng)環(huán)部件裝入軸套，然后把裝有動(dòng)環(huán)的軸套裝到軸上。
　　c、端蓋裝在密封體上，用螺絲均勻擰緊。
　　d、盤(pán)動(dòng)試車(chē)是否輕松，若盤(pán)不動(dòng)或吃力，則需要檢查裝配尺寸是否正確。
　　五、機械密封的啟動(dòng)與運行維護
　　運轉設備的正常運轉是系統安全運行的基礎，因此，在日常生產(chǎn)中只要從細微入手，才能保證設備的正常運轉。
　　1、啟動(dòng)前的檢查：
　　a、全面檢查機械密封以及附屬裝置和管線(xiàn)安裝是否齊全，是否符合技術(shù)要求。
　　b、機械密封啟動(dòng)前應進(jìn)行靜壓試驗，檢查密封是否有泄漏。如泄漏較多，應查清原因予以消除。
　　c、按泵旋轉方向盤(pán)車(chē)，檢查是否輕松均勻。如盤(pán)車(chē)吃力或卡死，應檢查裝配尺寸是否有誤。啟動(dòng)前盤(pán)車(chē)還可防止應突然啟動(dòng)造成密封環(huán)碎裂現象發(fā)生。
　　d、啟動(dòng)前應保持密封腔內充滿(mǎn)液體，排氣。
　　2、啟動(dòng)及運行時(shí)的注意事項：
　　a、啟動(dòng)后若有輕微泄漏現象，應觀(guān)察一段時(shí)間。如連續運行4小時(shí)泄漏量仍不減少，須停泵檢查。
　　b、在運行中，應避免物料打空抽干和密封水脫落的現象，以免造成密封干磨損壞。
　　c、經(jīng)常巡視檢查密封情況，如泄漏嚴重且無(wú)好轉趨勢，則應進(jìn)行停泵檢查。
　　六、結束語(yǔ)
　　針對化工德州離心泵德州機械密封出現的問(wèn)題，總結了機械密封比較常見(jiàn)的滲漏原因。在使用機械密封時(shí)，應分析使用機械密封的各種因素，使機械密封適用與各種泵的技術(shù)要求和使用要求，以保證密封長(cháng)期可靠運行，切實(shí)節約生產(chǎn)成本。