设备密封技术应用

李丁祥,魏亮明 ,卯贵清

云南能投硅材科技发展有限公司   655000     鹤庆北衙矿业有限公司      671507

摘要：在工业生产中，设备的密封技术对设备的安全、可靠运行起着重要作用，设备密封技术包括机械密封和流体密封两大类。机械密封是利用液体压力和弹簧的弹力将密封件压紧在轴上，达到防止流体泄漏和保持密封元件弹性状态的目的。基于此，文章在研究中，对设备密封技术中的机械密封技术进行了研究，通过对该技术在供水厂设备维修维修中的应用进行分析，旨在相关设备的安全、可靠运行。

关键词：设备密封技术；供水厂设备维修；应用

某供水厂运行中，水泵泄漏渗漏现象日趋突出，现有的检修手段难以对水泵机组涉笔进行高效精准的检修，影响了大量的用水和抽水装置设备的使用寿命，严重制约了供水厂的高效运转。常规的密封技术存在能源消耗大、维修工作量大等缺点，容易出现“保养过度”和“损伤”等问题。由于机械密封技术的节水效果和可靠性比较高，所以，在供水厂设备维护中，机械密封技术的应用也越来越广泛，有效减轻了设备运维人员的负担[1]。

1.机械密封的结构和原理

机械密封是由若干个端面相对滑动的零件组成，用来密封流体。在每个端面上的压力为零，但它们之间存在着动压差，并且动、静摩擦系数小，能有效地降低摩擦热和热辐射。

机械密封的主要元件有：动环、静环、压盖、轴和弹簧等。一般情况下，动环和静环的工作温度应保持在300~400℃之间，压盖内压为0.45~0.5MPa。弹簧在工作时，应能将动环压紧在静环上，使动环和静环之间保持一定的间隙。由于弹簧力的存在，动环和静环能自动对中并保持适当的距离，使密封端面的径向跳动得到控制。弹簧力主要来自于弹簧本身质量引起的轴向弹力和动、静环之间的径向滑动产生的摩擦力。当密封端面产生微小间隙时，弹簧力就会发生变化。当间隙增大到一定程度时，就会造成端面接触和分离现象。为防止上述现象发生，就要使动环和静环之间保持一定的间隙，根据流体介质的特性在动环与静环之间添加一层静压密封圈。这层密封圈具有一定的弹性和弹性恢复能力，可有效地消除端面间的摩擦热和热辐射，提高机械密封性能。

2.水泵机械密封技术在供水厂设备维修中的作用

2.1诊断水泵机组故障

当设备运行处在正常状态时，其故障发生率比较小，出现故障的时候，一般情况下机组效率就会有很大的改变。但是，当机组效率降低到了很低的水平，就会造成很大的资源浪费，所以，如果设备机组效能下降到某一程度，将会被认为是设备机组发生了故障，这个时候需要及时进行维护，通常离心泵、柱塞泵和注水泵三部件组成了水泵设备机组。

在离心水泵机组中，电磁振动和机械松动是最常见的故障问题，引起振动的因素很多，其中最重要的因素就是轴承内部的质量分配不平衡，另外，连接件安装不良也很可能引起轴承的轴向振动；水泵机械松动会使其振幅有较大变化，加上轴承因过多的损耗或不稳而引起油膜振动，而且轴和轴系统安装质量也会给使得轴弯失效。对离心式水泵的故障检测，应该尽可能地接近于其支承部位，必要时还要处理设备表面。

在诊断柱塞泵故障过程中，最重要的就是泵阀。一旦泵阀发生了损坏，那么柱塞密封就会出现渗漏现象，而密封损伤又会引起介质渗漏。同时柱塞泵还会存在十字头故障、整机异常故障等，这些故障一是因为泵本身结构故障，另一种是由于在在泵的安装和设计中存在的人为因素，因此，要对柱塞泵轴承温度进行仔细的检查，以便对故障进行有效的诊断。

2.2机械密封维修水泵流体泄漏

机械密封还成为断面密封，是静环和动环在垂直状态与轴表面光滑的接触，经转动而构成的一种密封装置。将静环与动环分别装在机封压盖与驱动轴上，使断面通过液压与机械弹性两种方式获得合适的压紧力，从而实现断面密封[2]。为进一步水泵流体发生渗漏现象，因此需要将流动层薄膜设置在断面，进而保障在密封情况下实现润滑效果，保障轴承的密封性。在泵运行中，对其磨损量进行有效控制，保障其磨损量在安全范围，基于塔式结构缓冲情况下，与密封断面进行结合，使其具有收缩和伸缩状态，然后通过传统结构促进密封部分的同时运行。

要想提高水泵轴承寿命，防止因维修过度损坏水泵，对大修的周期进行更深层次的计划，同时要选择与供水厂相符的磨损材料，并保障密封断面设计科学合理性，并尽量地控制密封面的压力。当油封表面的磨损量很大时，必须对其产生振动的因素进行分析，并提出降低振动的对策。在装置的安装过程中，要特别关注旋转零件质心与旋转中心之间的偏差，并要采用正确户管和管道的合理设计来减少水泵轴绕流阻力，以减少施工误差。

3.实验论证分析

某供水厂设备维修完成后，为验证本文方法的有效性，对机械密封的磨损状况进行分析。当导轴在密封工作状态良好时，其泄漏量远远小于排水管道中的泄漏量，因而不会发生导向轴故障，但当其使用时间较长时，当其磨损量超出一定限度时，就会引起其泄漏量增加。

鉴于泵动、静环的摩擦力变化规律比较复杂，以及静环间的摩擦力对其表面的掺混摩擦力的作用，使得泵在运转过程中存在着较大的振荡，因此，故采用磨损率计算泵系统工作寿命，从而实现泵系统工作截面的解析

[3]。由于所用的密封组合方式中，不锈钢动环的磨损率大于可磨橡皮静环，故将不锈动环的磨损率用作机械密封件的使用年限：

=（1）

式（1）中各个数据表示的分别是：

P：端面密封摩擦力结构压力；

（x1，x5）：影响因素的影响程度；

S：磨损对磨损速率的影响度；

C：水流含沙量

η0、λ0：动环材料承载的断裂强度

通过对某供水厂进行阶段划分，将其分为冬春和饮水灌溉及抽排漏水阶段，结合（1）式可以得出每一阶段的不锈钢动环的磨耗率：在可信程度的基础上，用编程计算得出不锈钢动环每年的磨耗，其最大磨耗为13 mm；通过对动环的最大磨耗与年磨耗率进行分析，得出了该系统的工作寿命，并对其进行了理论分析。

通过理论分析得出，在可信度为98%条件下，耐磨橡胶静环和不锈动环构成的机械密封，其磨耗寿命是，而在96%可信度的条件下，供水系统中的泵站装置的工作寿命为4.2年。由此可以看出，在本供水厂进行设备检修之前，其使用寿命为3.5a，经过检修后，其使用寿命显著提高，这说明了本文的方法是有效的[4]。

结语

综上所述，在供水厂设备维修的过程中，正确运用水泵机械维修技术，可以有效改善供水厂水泵密封处理的效果，确保供水系统可以成功地完成节能降耗。在进行机械密封的设计时，要设计出一种具有较高合理性的水泵机械密封方案，安排有关工作人员学习水泵机械密封技术规范和操作方式，有针对性地开展机械维修工作。

参考文献

[1] 张云华,周云山,张光成. 在多晶硅生产工艺中相关设备密封技术的应用探讨[J]. 化工管理,2017(12):100.

[2] 王东辉,傅孝龙,曾庆娜,等. 基于泄漏率的核设备密封技术研究[J]. 原子能科学技术,2021,55(10):1827-1835.

[3] 白子为,谭晖,石秋雨,等. 质子交换膜制用氢设备密封技术综述[J]. 热力发电,2022,51(11):49-55.

[4] 李桂琴. 氯碱化工机械设备中泵密封技术的应用分析[J]. 化工管理,2019(35):123-124.