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平衡型集装式机械密封失效的影响因素分析

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摘要：在某矿选煤厂煤泥水处理系统中，矿浆泵是煤泥水输送的主要设备，泵密封性能的好坏直接影响着设备运转的可靠性。某矿选煤厂现用泵普遍采用软填料（盘根）密封，由于其固有的特性，在实际生产中泵在短期内就会出现泄漏情况，不仅造成现场环境污染，还需要经常更换盘根、轴套等配件，从而增加配件成本，也增大了职工的劳动强度。因此采用新式泵密封结构，改善现场环境，创建零泄漏工厂势在必行。基于此，本文主要对平衡型集装式机械密封失效的影响因素进行分析探讨。

关键词：平衡型；集装式机械密封；失效；影响因素

1、前言

企业生产线“跑、冒、滴、漏”，是从事化工制程技术人员一直致力于改善的方向。如何以先进的技术，持续不断的提升生产线设备的各项运行指标，以期达到获得最大经济效益和社会效益，最大限度的减少环境污染，杜绝生产线“跑、冒、滴、漏”及无序排放，个人认为，一是有序导入ISO-14000环境管理体系、OHSAS-18000安全卫生管理体系，强化环、安、卫管理，二是在技术上寻求密封技术的提高和改善，以最前沿的密封技术、最有效的成本控制，达到最佳的环境保护，实现安全生产。

2、A-3310A/B机械密封改善

SAN生产线A-3310A/B泵是美国威肯公司生产的4337P系列齿轮泵，在实际使用过程中经常发生密封失效，严重影响制程的连续稳定性，对安全生产和环境保护造成较大的冲击。工作环境：表1。

表1

表2

2.1原设计故障分析

（1）原设计采用背靠背型双端面非集装式机械密封，两个动环辅助密封为铁弗龙锲形圈，因锲形圈靠压差作用密封，而机械密封腔内压力冲洗腔密封腔外界，故最内侧机械密封很容易失效。

（2）原设计最内侧机械密封静环辅助密封圈为铁弗龙矩形圈密封，因铁弗龙弹性较差且接触面大，密封效果不理想。如通过提高弹簧压缩量来提高密封效果，则摩擦副密封面上比压过大，易加速摩擦副磨损，机械密封寿命太短。

（3）原设计内外两个机械密封均单独安装在泵主轴上，因主轴过长且轴颈较大，加工时不易保证两个机械密封安装处的同心度，且为了保护主轴，密封区轴表面进行了硬化处理，动环座上的支头螺丝难以固定，易造成动环座不转现象，从而导致机械密封失效。

（4）原设计内外两个机械密封需现场安装，空间位置狭小，安装、测量精度不高，对维修人员专业素质要求高，不确定因素多，安装误差大，不利于实现标准化作业。

（5）原设计主轴滑动轴承及静环均为普通石墨，易磨损。滑动轴承上的冲洗槽为直槽，单体聚合后不易冲洗掉，从而加速磨损，进而造成主轴轴向及径向窜动过大，使机械密封工作环境不稳定而失效。

2.2新设计改善分析

（1）新设计采用串联式双端面集装式机械密封，动环及静环辅助密封圈为耐单体腐蚀的高弹性全氟醚橡胶O形圈，制造简单、精度高、弹性好、接触面为线密封而效果好、耐腐蚀、耐老化，解决了因辅助密封圈失效而造成的机械密封失效问题。

（2）新设计采用的集装式机械密封，两套机械密封预先组装在一轴套上，再将轴套固定在主轴上。因轴套易加工、同心度高、更换成本低、不需表面硬化，从而解决了因同心度及动环支头螺丝引起的机械密封失效问题。

（3）新设计采用的集装式机械密封，可在机械密封制造厂或车间内预先组装完成。组装、测量方便，降低了对维修人员专业素质的要求，根据作业指导书进行标准化作业，现场安装简单方便，合格率高，解决了机械密封安装效果因人而异的问题。

（4）新设计主轴滑动轴承及静环均为碳纤维增强石墨，耐磨性能大大提高，且滑动轴承上的冲洗槽改为螺旋槽，单体聚合后易清洗，从而保证了主轴旋转精度，减小了轴向和径向窜动，解决了机械密封因工作环境部稳定而失效的问题。

（5）新设计采用蝶状弹簧，弹性好，结构紧凑，受粘着聚合物影响小，工作稳定可靠，解决了机械密封因弹簧工作不稳定而失效的问题，且摩擦副密封面上比压能长期保持在理想范围内，从而大大延长了机械密封的工作寿命。

2.3效果确认

原设计机械密封工作寿命约3～6个月，最短仅1周，检修时需机械维修人员工作2～3天。自采用新设计机械密封后，已连续正常工作30个月无泄漏，更换时仅需工作1天，每年可减少维修费用约18万元。

3、A-3305C/D机械密封改善

SAN生产线A-3305C/D进料泵是美国高质公司生产的3700系列离心泵，在实际使用过程中发现机械密封的工作时间寿命太短，维修成本过高，同时对环安卫也造成较大冲击。工作环境：表2。

3.1原设计故障分析

（1）原设计采用串联式双端面非集装式机械密封，两个动环辅助密封为V形圈，因V形圈靠压差作用密封，而机械密封腔内压力冲洗腔密封腔≈外界，故最外侧机械密封很容易失效。

（2）原设计静环止动销直接插入静环小孔中，因静环为石墨，易存在应力集中现象，启停时及运行过程中的振动都有可能造