浅析水泵机械密封的渗漏原因及正确处理方法

郭 敏，周 斌，朱旭超，储召翔，罗以东，张西巍，毛开清

（安徽华菱汽车有限公司发动机分公司，安徽马鞍山 243061）

0 引言

随着社会生产水平的不断发展，日常生活生产活动大量使用泵类产品，不仅可以提高生产效率，而且减少了大量的劳动成本，促进社会生产力的快速发展。在当今机械化生产过程中，需要传输的介质很多，需要输送的环境和过程也很多，如冷热水、乳化液和清洗液等，常见的使用方法都是泵输送。面对如此多的使用要求，普通的泵和密封无法满足要求，随着机械技术和工艺装配水平的提高，机械密封也同日常工作密不可分，有了更好的发展，技术更先进、密封效果更加显著。同样，机械密封的价格越来越多地被社会所接受，在各行各业中逐渐被广泛运用，积极作用日益为人们所知。讨论和浅析水泵的正确使用和渗漏原因，为实现水泵的正常使用，减少维修、节省成本、提高工作稳定性有非常重要的帮助作用。

1 机械密封概述

1.1 机械密封的定义

机械密封是通过两个垂直于轴线的端面，在其他辅助力的作用下相对滑动，阻止液体泄漏的装置。由于有辅助力（弹簧）的作用，在发生轻微磨损的时候，可以自动补偿，从而延长使用寿命。

1.2 机械密封的分类

按静环位于端盖内或外的密封方式可分为内装式和外装式，按介质压力卸荷能力可分为平衡式和非平衡式，按密封面分为单面密封和多面密封，按端面磨损状况分为普通式和非接触式，按受力弹簧运动状态分为旋转式和静止式，按弹簧数量分单个弹簧和多个弹簧，按介质渗漏方向分为内泄式和外泄式。

1.3 机械密封的选型

机械密封作为水泵的重要部件，其运行状态会影响整个系统的运行偏差。因此，为保证机械密封的性能及可靠性，国内许多企业都在优化相关工艺以提高水泵的质量。提高机械密封的质量是提高水泵正常运行的一种有效途径，根据不同泵体内的各种介质，选择不同的机械密封形式。

1.4 机械密封的结构（图1）

图1 机械密封结构

1.5 机械密封的用途

机械密封适用于各类场合，某公司使用的介质有水、乳化液、清洗液和油等，应用在各个生产环节。它改变了以往传统的密封效果差、使用周期短和浪费大的缺点，为生产经营节省了很大成本。

2 使用及处理方式

2.1 机械密封的运行方式

机械密封是将比较容易泄漏的轴向密封改为端面密封的一种形式。当泵轴旋转时，带动动环等零部件一起转动，依靠弹簧的张紧力使动环密封面紧紧地压在静环密封面上。泵运行时，主轴与动环同步转动，静环在端盖中静止不动，动静环密封端面相互接触防止了介质的渗漏。

2.2 机械密封的主要优缺点

根据机械密封使用环境的要求，结合某公司各车间水泵使用及维修情况，总结机械密封有以下优缺点。

（1）优点：①便于维修和更换；②由于使用介质为液体，对轴起到一定的润滑作用，摩擦损耗小；③使用橡胶材料作为密封介质，能够自动找正；④机械密封的使用周期长，在水类介质中一般可使用3～4 年或更长时间；⑤长周期运行中，密封状态稳定可靠，基本无泄漏；⑥广泛应用于各种液体介质的传输。

（2）缺点：①不便于预防性维护；②密封端面的平面度要求较高；③更换操作的技术水平要求较高；④结构较复杂；⑤价格较高。

2.3 机械密封的安装步骤及技术要求

（1）密封面洁净完好。水泵的密封部位在安装时应保证绝对洁净，密封零件应检查与清洁，密封端面要检查完好，防止杂质等进入密封部位，保证无阻力运行。零部件经检查、清洁干净才可准备安装（图2）。

图2 干净零部件

（2）接触面涂抹润滑油。为保证能顺利安装，在与密封相接触的表面应涂一层洁净、适量、适型号的润滑油。

（3）禁止敲击。由于机械密封原材料的易碎特性，在整个安装过程中禁止敲击，保证机械密封密封面无破损，不影响密封效果。

（4）对称紧固。在安装静环端盖时，拧紧螺栓时必须受力均匀，螺栓要求均匀对称紧固，保证静环端盖均匀的拧紧力。

（5）可靠定位。新动环应该按照原动环安装的位置进行定位，完成安装后用手推动动环，能使动环在轴上伸缩自如，并有一定的伸缩量。动环定位及紧固动环定位螺栓（图3），安装过程中严禁敲打。

（6）检查装配效果。完成以上工作后转动泵轴，应能轻松转动，受力均匀，无轻重感觉。

（7）满介质运行。水泵必须在满介质的情况下运行，以防止动环与静环干磨使机械密封温度过高导致密封面损坏。

图3 动环定位和紧固定位螺栓

（8）检查运行效果。水泵运转后检查径向跳动，应＜0.04 mm，轴向窜动量≯0.1 mm。

2.4 机械密封安装的注意事项及分析

（1）弹簧伸缩量要适度。弹簧压缩量过小，不能长效地起到密封作用；弹簧压缩量过大，失去调节动静环之间压力的功能，导致密封端面加速磨损，瞬间烧损。

（2）动环O 形圈要使用标准尺寸。动环O 形圈装配过紧：①加快O 形圈与轴套间的磨损；②加大动环轴向调整、移动的阻力，在泵运行状况变化频繁时无法及时进行调节；③使动环O形圈受挤压变形，影响密封效果，将大大缩短O 形圈使用寿命。动环O 形圈装配过松会出现O 形圈与轴之间密封不严或不能长效起到密封作用，造成安装失败。

（3）静环O 形圈要使用标准尺寸。静环O 形圈装配过紧虽然密封效果会好些，但是过紧也会有一定的影响：①安装会造成O 形圈变形，影响密封效果；②静环密封端面材质以石墨居多，材质较脆，安装时过度受力极易引起碎裂；③不便于安装拆卸，非常容易使静环损坏。静环O 形圈过松会出现O 形圈与静环底座之间密封不严或不能长效起到密封作用，造成安装失败。

（4）锁紧螺母要按照规范紧固。锁紧螺母的紧固力度适中，使轴间垫始终保持一定的伸缩量，始终保持较好的密封性能。在装配过程中，有时会把锁紧螺母紧固得太紧或者太松，锁紧螺母过紧会导致轴间垫过早磨损失效，长时间运行会出现密封效果较差，导致渗漏；锁紧螺母过松会导致轴位移、轴间内有杂质、轴与轴套配合间隙处形成较大的形位误差、轴套接触面磨损、轴上各部件配合出现间隙等，直接导致渗漏。

2.5 机械密封失效的主要原因

某公司各个水泵由于工况、使用等问题，造成水泵运行时机械密封受损产生渗漏现象（图4），主要原因如下。

（1）介质杂质颗粒磨损动静环密封面产生渗漏。由于介质杂质颗粒较多，导致机械密封密封面磨损（图5、图6）。

（2）技术水平的局限造成部件损坏。动环安装不当造成损坏（图7）。

图4 机械密封磨损

图5 颗粒磨损后的动环

图6 新旧动环比较

图7 动环密封面损坏

（3）水泵运行环境恶劣造成部件损坏。如环境温度等。

（4）长时间空转造成泵的动静环磨损。

2.6 渗漏的各种原因分析及应对方法（表1）

表1 水泵机械密封渗漏原因和应对方法

2.7 根据实际情况制定维修方案

（1）是否更换新的机械密封。值得肯定的一点是，一般情况下使用新机械密封的效果肯定好于旧的，但若是新机械密封的质量或材质选择出现了问题，会造成配合尺寸方面的误差，直接影响机械密封的密封效果。在某些特殊的介质中，如果静环没有太大磨损，建议不要更换，因为静环在端盖座中长时间处于静止状态，使一些结晶体和杂质沉积，会起到较好的密封性。

（2）是否需要立即拆开。应该仔细检查水泵，查找渗漏的原因，因为有时并不是机械密封出现故障，而只需调整运行状况或适当调整密封位置即可消除渗漏，这样既节约成本，又减少了拆修后带来的其他新问题。

3 结束语

机械密封作为水泵的重要组成部分，安装和使用同等重要。分析机械密封的失效原因和使用注意事项，在长时间运行的过程中，若发生机械密封泄漏问题，可以采取的应对措施。根据理论结合实际的相关经验，总结更换机械密封的要领、机械密封维修和使用过程中存在的误区，保证机械密封长时间正常稳定使用，减少维修工作周期，节省企业的运营成本。