祁德路　王小冬　鍾肖　仲光華

（海洋石油工程股份有限公司設計（jì）公司，山東青（qīng）島　266555）

　　摘　要：主要結合填料密封及機械密封的原理，對離心泵密封方式（shì）的選擇進（jìn）行了簡單（dān）介紹與討（tǎo）論。

　　關鍵詞：離心泵；填（tián）料密封；機械密封

　　0　引言

　　離心泵的密封對整個設備的正常（cháng）運行有著非常重要的作用，其密封係統一旦出現泄漏（lòu），將會對設備正常運轉造成嚴重影響，這就要（yào）求我們（men）切實做好離心（xīn）泵的（de）密（mì）封工作。

　　1　填料密封

　　填料密封指（zhǐ）用填料來填塞泄漏通道，以阻止和（hé）解決泄漏的一種密封方式。一般來講，填（tián）料密封的結構相對簡單，不僅裝拆維修十分方便（biàn），而且成本也較（jiào）為低廉（lián），所以被廣泛應用到離心泵等設備上。離心泵所選用（yòng）的填料密封既是靜密封也是動（dòng）密封，而（ér）且所選擇的填料多是油浸石棉盤根軟填（tián）料。

　　1.1填料密（mì）封的機理（lǐ）

　　離心泵填料密封並不是靠固體填料與旋轉軸套（tào）之間進行緊密貼（tiē）合而阻止其內部流體泄出，而是利（lì）用填料與設備旋轉（zhuǎn）軸套之間所貼合形成的一種較薄環隙。由於該環隙注滿潤滑油，所以起到了相應的密封與潤滑作（zuò）用。在離心泵啟動過程中，泵腔內部受一定（dìng）壓力（lì）逐漸成為真空，這時油膜（mó）就起到了防止空氣被不斷（duàn）吸入（rù）泵腔內部的作用；而當離心泵（bèng）開始正（zhèng）常運動時，油膜也會適時起到防止泵腔內部流體不斷泄漏的作用。這層油膜主要來源於離心泵所選擇使用的（de）填料。一般（bān）來講，離心泵所選（xuǎn）擇的材料多是棉紗以及石棉人造纖維等。這種填料內部大都擁有較大空隙（xì），而空隙內部也能很（hěn）好地吸（xī）收（shōu）和存儲潤滑油液。當離心泵運行一定時（shí）間後，其填料軸（zhóu）封處可允許存在微量泄（xiè）漏（這種泄漏可以起到一定的潤（rùn）滑與散熱作用（yòng）），已經存在的潤滑膜則會隨著微量泄漏的流體逐漸流出（chū），Z終導致離心泵（bèng）在使（shǐ）用一段時間後（hòu）隨著（zhe）潤滑膜的全部流失而產生嚴重泄漏，這時就（jiù）需要工作人員將填料壓蓋螺母再擰得稍（shāo）微緊些，以防止填料內部的浸漬劑（jì）被不斷擠壓出來，形成新的潤滑膜。重複該循環，一直到填料內部不（bú）存在浸漬劑或（huò）浸漬劑很少時，則需立即更換填料，這主要是因為該情況下填料會隨著其逐漸幹燥而（ér）失去原有效用。需要注意的是，在壓裝新填料時，無需擰壓過緊，待其運行使用一段時間後，可再對填料壓蓋螺母進行逐步擰緊。

　　1.2填料密封的選（xuǎn）用

　　一般來（lái）說，離（lí）心泵（bèng）所選擇使（shǐ）用（yòng）的填料密（mì）封腔多是圓柱形、錐形等，其優點是方便加工、結構（gòu）簡單。在圓柱形填料腔內部，其填料與設備軸套外壁以及箱內（nèi）壁貼合，這主要是（shì）因為它們之間有較大接觸力（接觸力（lì）產生的原因即填料壓蓋螺母不斷擰緊），迫使填料（liào）內部體積逐漸減小，這就在一定程度上縮小了填料環的內徑，而增加了其相應的外徑，由此形成了填料對（duì）填料箱壁及軸套表麵的（de）接觸力（lì）。而隨著（zhe）填（tián）料壓蓋螺母的逐漸擰（nǐng）緊，其（qí）內部接觸也會不斷加大，這就使得填料與軸套之間的動密封以及填料與填料箱內壁之間的靜密（mì）封不斷增強。需要注意的是，這種接觸力並非在填料內沿軸線上處（chù）處相等，而是會隨著填料壓蓋距離不斷變化，與填料壓蓋距離（lí）越遠，其接觸力就會越小，靠近填料箱喉部填料的（de）接觸力甚至為0。在離心泵運行過程中，填（tián）料壓蓋螺母（mǔ）擰得（dé）越緊，則填料貼合在軸套上（shàng）也會越來越緊。當填（tián）料上的比壓不斷增大或者是填料與軸套之間泄漏量越來越小甚至不存在泄漏時，那（nà）麽其摩擦以及摩擦所產生的熱量就會逐漸增加（jiā），而填料、填料箱以（yǐ）及軸套也會迅速發熱。一般來講，填料（liào）箱發熱（rè）可以借助手摸感覺，如果感（gǎn）覺填料表麵十分燙手，則說明該填（tián）料密封部位（wèi）存在嚴（yán）重發（fā）熱現象，那麽其相應的填料與軸套就會（huì）很快被磨損至失效，與此同時，其（qí）泵功率會（huì）不斷上升，效率也會逐漸下降。

　　假如離心泵內油液開始（shǐ）從填料外徑以及（jí）填（tián）料箱之間泄漏，那麽（me）即表（biǎo）明填料箱內部工作出現異常，也（yě）就是說填料壓（yā）蓋所形成的壓力會不斷將填料（liào）緊（jǐn）緊壓於軸套之上（shàng），而油液也無法（fǎ）流入填料與軸套之間的縫隙中區（qū）。所（suǒ）以這種情況（kuàng）下（xià），填料箱也會出現過熱，進（jìn）而導致填料與軸套很快被磨損（sǔn），致使泵功率不斷上升，效率逐漸下降。
　　另外，在使（shǐ）用離（lí）心（xīn）泵特別是高揚程離心泵時，會發現其外三圈填料被壓得過緊，而靠近填料箱喉（hóu）部位置的兩圈填料卻未被壓緊（jǐn），從而導致軸套（tào）與填料被快速磨（mó）損，進而使得高揚程離心泵填料密封很快失效。從以往對中等揚程以及（jí）高揚程離心泵填料密封失效現場（chǎng）的分析來看，應將圓柱形填料腔改為（wéi）錐形填料腔（qiāng），這樣既可有效（xiào）延長填料密封的使用壽命，還可以起到修舊（jiù）利廢、節省運行管理費的作用。

　　2　機械密封

　　近些（xiē）年，雖然機械（xiè）密封已（yǐ）經（jīng）在石油、冶（yě）金、化工及造紙等物料運輸領域得到廣泛應（yīng）用，但Z新數據表明，導致生產流程中斷的原因中（zhōng）有70％是密（mì）封失效，致使設備的預期使用壽（shòu）命無法得到保障。因此，如何提高機械密封的使用壽命以及可靠性，成為了當前（qián）人們所（suǒ）關注的重點（diǎn）。

　　2.1機械密封分類及（jí）其結構

　　2.1.1平衡型與非平衡型機械密封

　　通常（cháng），平（píng）衡型機械密封端麵會隨（suí）著其所受作用力的升高而升高（gāo），其斜率多（duō）小於1，而非平衡型機械（xiè）密封的（de）升高斜率則大於1。也可以將（jiāng）其理解為：密封腔（qiāng）內動環的有效水力作用麵積同密封摩擦副端麵麵積比（bǐ）值大於1的為非平（píng）衡型機械密封，而小於1的則為平衡型機（jī）械密封。非平衡型機械密封（圖1）在（zài）外界介質壓力過（guò）大的情況下，端麵會（huì）受力較大，導致密封麵磨（mó）損（sǔn）過快（kuài），所以在選擇離心泵機械密封時，不宜將其應用（yòng）於高壓情況下，一般0.5～0.7MPa即可。而平衡型機械密封（圖2）能夠有效降低端麵上的（de）磨損，所以其承載能力本身相對較大，可以應用到高壓場合。

　　2.1.2外流式與內流式機械（xiè）密封

　　一般來講，介質在密封（fēng）上所呈現出（chū）的泄漏方向（xiàng）若與離心力相反（fǎn），則（zé）被稱作內流式機械密封；若與離心力方向一致，則被稱作外流式機械密封。通常，外流（liú）式機械密封泄漏量較大。

　　2.1.3旋轉（zhuǎn）式與靜止式機械密封

　　離心泵（bèng）運行過程中，彈（dàn）簧會隨（suí）著（zhe）軸一起旋轉（zhuǎn）的密封被稱作旋轉式機械密（mì）封，不（bú）會隨著軸一（yī）起（qǐ）旋（xuán）轉（zhuǎn）的則被稱作靜止式機（jī）械密封。一般前者在高速轉動（dòng）下，受離（lí）心力作用，內（nèi）部彈（dàn）性元件會不斷發生變形，導致其泄漏不斷增大，致（zhì）使（shǐ）磨（mó）損加速，所以比較適用於（yú）線（xiàn）速（sù）度低於30m/s的情況；而後者不會受離心（xīn）力影響，所以可應用（yòng）於高速場合。

　　此外，機械密封（fēng）還分為內裝式與外裝式密封、單彈簧型與多彈簧型機械密封、波紋管型機械密封與（yǔ）串聯型機械密封等。

　　2.2機械（xiè）密封的選用

　　2.2.1根據輸入介（jiè）質選擇

　　對於沒有腐蝕性或者是腐蝕性相對較弱的介質（zhì）來講，可以（yǐ）選擇使用內裝式機械密（mì）封；而（ér）對於腐蝕性相對較強的介質，由於其內部彈性（xìng）元件中彈簧無法輕易更換，所以壓力較低（dī）的情況下可以選用外裝式機（jī）械密封。對於那些易結晶且存在固體顆粒以及高黏度的介（jiè）質（zhì），Z好（hǎo）選擇使用單彈簧結構；而對於那些易燃以及易爆且有毒的介質，則Z好選擇雙重機械密封。

　　2.2.2根據密（mì）封壓力選擇

　　在選擇機械密封時，密封壓力是（shì）非常重要的一項參數。通常，當（dāng）密封壓力＜0.7MPa時，可選擇平衡（héng）型及非平衡型機（jī）械密封；但當密封壓力在0.7～12MPa時，則應使用平衡型機械密封。當密封壓力＞12MPa時，應選（xuǎn）擇使（shǐ）用串聯（lián）型機械密封。

　　3　結語

　　本文主要結合（hé）填料密封以及機械密封的原理，並在（zài）此基礎上對離（lí）心（xīn）泵密封方式的選擇進行了簡單介紹，為日後進一步研究與分析離心泵（bèng）的（de）密封（fēng）方式（shì）提供了一定的理論支持。

　　參考文獻（xiàn）

　　[1]尹夏冰，謝涵，趙榮.淺談離心泵機（jī）械密封常見（jiàn）故障及控製措施[J].機（jī）電信息，2011（18）

　　[2]崔要欣，劉（liú）瑞全.泵用機械密封的選型及應用（yòng）[J]通用機械，2006（10）

來源：《機電信息》2014年15期