离心泵填料密封失效原因及改进措施
[摘 要]近几年来机械产业在不断发展，为我国的经济增长作出了巨大的贡献。在机械产业中有一种常见的设备名为离心泵。因其在油道运输的过程中起着非常重要的作用，一旦出现填料密封失效将会造成严重的影响。为此，本文就离心泵填料密封的问题分析其失效原因并提出改进措施。
[关键词] 离心泵 填料密封 失效原因 改进措施
中图分类号：TH311 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）25―0388―01
离心泵具有耐久、密封的特点，因其性能优异在机械工业中颇受重视。离心泵的填料密封失效这一问题其实是很常见的，企业只需深入了解离心泵的工作原理，分析清楚失效原因，就能运用针对性的措施进行改进。
一、离心泵的填料密封结构
在输油时阻隔油料从泵壳和泵轴之间泄漏出来是离心泵的主要作用，其轴封一般在旋转的泵轴与泵体之间进行密封。为了阻止泵体里有外部气体进入，轴封通常都是采用接触式密封。接触式密封有多种类型，大致分为端面式密封和填料式密封，其中填料密封是本文重点讲解的对象。为了保证离心泵能安全运作，根据不同环境填料密封分为了三个种类：膨胀石墨填料密封，碗式填料密封和软填料密封。填料式密封的工作原理就是在壳体与轴之间充当密封材料，因其具有一定的弹性能使填料在受到轴向力压紧后能贴在轴的表面上，所以就能有效阻止油料外泄，使密封空间与外界隔绝。下面针对不同种类的填料密封进行结构和特点分析。
（一）膨胀石墨填料密封
由于其消耗功率比一般填料密封低，所以能适用于密封压力不大于3.5MPa，工作温度为380摄氏度的环境下。油泵膨胀石墨填料与其他填料密封种类相比较要好得多，其耐热性、耐磨性、密封性、柔软性、弹性都很优秀，是不错的密封材料。
（二）碗式填料密封
碗式填料密封由于结构能简单制作，成本底下，且密封性不会太差，是一种比软填料密封好的密封材料。对泵轴的磨损小，能适用于旋转密封压强为5MPa，线速度不大于为3米每秒的场合。
（三）软填料密封
一般用于普通油料的或油料温度不高于250摄氏度的油泵密封。因密封软填料材质上与其他类型有所不同，密封腔内的油压不能大于3.5MPa，导致其消耗功率比其他材质的要大。且因其密封结构过于简单，紧力不足，线速度只能达到每秒20米的状态，所以靠近压盖处的填料会因为磨损过快而失去作用。 相对于面端式密封的基本结构，填料式密封中一般由螺母、封油环、长扣双头螺栓、填料压盖和填料套构成。为了使填料密封的油料渗漏量控制在每秒六滴的范围之内，在填料式密封正常工作中，可以通过压紧填料的方式，减少泵轴处泄漏液体。需要注意在压紧填料的过程中不能用力过大，否则会造成轴和填料之间磨擦过多导致内部发热，降低泵的工作效率。就现阶段而言，填料密封还存在着一些缺点，如使用时间不能太长，日常维护频繁，密封效果还有待提高。
二、填料密封失效原因
（一）油封结构不合理
离心泵的填料密封结构在设计上就存在先天性的缺陷和隐患，主要是因为在油泵的轴向密封期间存在不合理性。首先泵的高压地方是油封最基本工作介质，其他地方渗入填料函的油压比它还要低，由于圈数少，只有5-7圈的填料相隔着，所以填料函上边的油封孔和填料压盖的距离比较近，导致容易引发高压密封油外泄。其次在补充添加填料在添加补充期间很容易会出现将油封环压入填料函内部的情况。此时密封的油无法扩散，导致油封孔外侧的填料压力上升，密封难度加大，油封环与泵盖上的油封孔错位，最终失去密封作用。同时，填料环安装在填料函的中央，填料环上的孔应与冲洗油孔相吻合，这就增大了更换填料的难度和工作量。
（二）侧向压力分布不均匀
填料的耗损过快，密封性能下降是侧向压力分布不均匀所造成的后果。在工作人员对填料压盖施加压力时，会导致出现反方向的弯曲、不规则扭转、断口等现象。这是因为在轴套和密封填料之间的侧向压力和密封间隙内的压力是会沿轴向分布的，这样很容易造成密封失败，使被密封的油料压力大于侧向压力。当出现这种情况的时候，如果填料再接近填料压盖，就会导致里面的轴套与填料之间阻力升高，产生出大量的热气，使填料硬度增强并开始变得脆弱起来，失去了原有的弹性，最终填料的磨损大大提升，泵轴机械性能下降。再这样继续下去，填料的密封效果将会越来越差，填料压盖的压力被再次加大，导致压盖处的工作状况恶化，如此循环下去，使得密封完全丧失其应有的稳定性。
（三）填料压盖压力失衡
填料函的中间一般有填料环，其中大概有五至十根的盘根。在一般使用过程中，由于没有压力显示扳手的辅助，通过人工控制螺旋的松紧程度是很难控制压力的。且人的力度难以掌握，在用力过大的情况下将会导致密封填料破损，使填料的侧向压力沿轴的分布不均匀，稳定性与可靠性大大下降。而用力过少却会造成密封度不足，导致油料泄露。在这种情况下可以先通过拧紧压盖两侧的螺栓产生预导压力来压实填料。
（四）密封的适应性差
泵轴主要受变应力的影响，过于巨大的变应力会对其造成损坏。严格来讲，普通填料不能有径向偏心量较大的旋转轴，由于存在着外界因素的影响，在不利条件的干扰下会导致旋转轴的偏心量超过一定的数值，这将会使轴套与填料之间产生间隙，大大增加泄漏的几率。因此为了安全起见，必须将径向偏心量规定在小于0.05毫米的范围内。
三、加强填料密封的措施
（一）减轻腐蚀引起的密封失效
在平时的离心泵定期保养工作中应做好检查，替换超过保养期限的密封件，对其他需要保养的零件进行清洗，涂上高纯度耐腐蚀的透平油能更有效地减轻腐蚀引起的密封失效。
（二）消除泵抽空和汽蚀
一方面，因为输送介质的温度有一个规定范围，工作人员必须对其进行控制，使温度保持在80摄氏度以下。其中还必须确保相连旁接介质罐体的液位要一直处于正常状态，不能高过安全标准。控制好离心泵进口的压力，尽量确保压力保持在0.2-0.4MPa之间；另一方面，为确保工作环境处于一个安全的状态，必须增加工作人数，加强员工的工作细心度。员工要认真学习好工作岗位的相关技能，在培训课程中要求员工把离心泵的操作规程牢记于心。最后还需要各单位做好沟通，在清管器到站之前将输管线清关期间与调度室的关系协调好，提前停止泵的运行。这样就能有效防止在离心泵开启之前出现入口阀没有开启，泵体没有放空和盘泵的状况出现。只要使填料密封在摩擦期间有润滑介质就能有效防止低级错误的发生。
（三）选择合适的材质消除摩擦 为了增强填料密封的寿命，采用的零件必须要耐磨耐腐蚀、摩擦系数小、端面比压小。耐磨性的材料可以使用碳化硅、氮化硅陶、堆焊硬质合金这类型的材质。改进零件的材质，可以更有效地提升工作寿命，降低磨耗。其中为了提高通过选材的改进，更有效地降低磨损，可以选择高速钢—碳化硅这种常见材料，因其拥有密封效率高的特性，对填料密封有着不错的效果。
（四）对密封圈的更换
由于填料密封过量工作，会造成密封圈的密封效果失去作用的情况出现。这时候一定要快速对密封圈进行更换，特别是在泵的二保规定期限到达以后，对密封圈的检查和替换更加频繁，为了防止密封圈的失效所带来的影响，使用有质量保证的密封圈也是必要手段。
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