泵用機械密封的維護與檢修

一、機械密封運轉維護內容
    機械密封投人使用后也必須進行正確的維護，才能使它有較好的密封效果及長久的使用壽命。一般要注意以下幾方面。
    1、應避免因零件松動而發生泄漏，注意因雜質進人端面造成的發熱現象及運轉中有無異常響聲等。對于連續運行的泵，不但開車時要注意防止發生干摩擦，運行中更要注意防止干摩擦。不要使泵抽空，必要時可設置自動裝置以防止泵抽空。對于間歇運行的泵，應注意觀察停泵后因物料干燥形成的結晶，或降溫而析出的結晶，泵啟動時應采取加熱或沖洗措施，以避免結晶物劃傷端面而影響密封效果。
    2、沖洗冷卻等循環保護系統及儀表是否正常穩定工作。要注意突然停水而使冷卻不良，造成密封失效，或由于冷卻管、沖洗管、均壓管堵塞而發生事故。
    3、離心泵本身的振動、發熱等因素也將影響密封性能，必須經常觀察。當軸承部分破壞后，也會影響密封性能，因此要注意軸承是否發熱，運行中聲音是否異常，以便可及時修理。
二、機械密封端面平面度檢驗方法
    我國機械行業標準JB/T 7369-2011《機械密封端面平面度檢驗方法》規定了機械密封端面平面度的檢驗裝置、檢驗程序、平面度測定值的判讀等內容，它適用于采用單色光源的光學法檢驗機械密封環端面平面度。
    1、驗裝置確性    推薦使用的檢驗裝置的結構如圖1。光源應為單色光源，檢驗用光學平晶應為一級精度（其平面度應在0. 02~0. 10μm之間），光學平晶的直徑應大于被檢密封環端面的外徑。

圖1 機械密封端面平面度檢驗裝置的結構
1-箱體；2-密封環；3-光學平晶；4-活動門；
5-帶孔活動板；6-玻璃鏡；7-毛玻璃；
8-鈉光燈管；9-穩壓元件；10-隔光板

    裝置放置在干燥、潔凈、避免振動干擾的工作間內。裝置要有一定的保護元件，避免光束直接照射到觀察者的皮膚或眼睛。如果采用反光鏡觀察，應保證反光鏡沒有變形和失真。
    2、檢驗程序    檢驗時，環境溫度應控制在（20士5）℃。打開平面度檢測儀的電源開關，預熱至燈管充分發光。清除被檢密封環端面和光學平晶表面上的纖維、顆粒、油漬、水汽等污物，且使密封環端面和光學平晶表面不受損傷，并且保持這些表面在檢驗過程中不被再次污染。將被檢密封環輕輕放置在光學平晶上（或將平晶輕輕放置在密封環上），使密封環端面和光學平晶緊密接觸，出現干涉帶，判讀光譜帶數時不應使其受到附加外力的作用。通過鏡面觀察密封端面的干涉圖形（或透過光學平晶觀察密封端面上的干涉圖形），判讀干涉光譜帶。
    3、平面度測定值的判讀
    （1）平面度測定值的判讀按圖2~圖5的規定。每組圖由左向右第2、3個為待側平面與平晶成楔形位干涉圖，其余4個為待測平面與平晶平行接觸位干涉圖。光帶條數為線段AB穿過暗帶的條數。對于未包含的圖形，判讀者應在正確理解光干涉原理的基礎上，參照圖例進行判讀。

圖2 一條光帶圖例

圖3 兩條光帶 

圖4 三條光帶圖例 

圖5 多條光帶（多于三條光帶）圖例

     （2）球形凸面和球形凹面確定方法如下。
     a、觀察干涉圖時由上向下移動眼睛，若干涉光譜帶向圓心移動，則為球形凹面；若干涉光譜帶向外徑移動，則為球形凸面。
     b、用手指輕輕地在平晶或密封環外邊上加壓，若干涉光譜帶圍著手指彎曲，則為球形凸面；若干涉光譜帶向手指外彎曲，則為球形凹面。
    （3）平面度測定值的計算公式為：△=0.5Nλ
式中  △——平面度的測定值，μm；
      N——干涉光譜帶數；
      λ——單色光波波長，μm。
    比如目前常用的單色光源——鈉光光波，波長為λ=0.6μm，一條光帶時，△為0.3μm，即平面度為0.3μm。
三、機械密封檢修中的幾個誤區
    1、彈簧壓量越大，密封效果越好    雖然在試運轉過程不產生泄漏，但隨著高速連續運轉，彈簧壓縮量過大，會導致摩擦副急劇磨損，甚至瞬間燒損，過度的壓縮使彈簧失去調節動環端面的能力，導致密封失效或直接導致彈簧報廢。
    2、動環密封圈越緊越好    其實動環密封圈過緊有害無益，不但加劇密封圈與軸套（軸）間磨損，還增大了動環軸向調整移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調整，且易導致彈簧過度疲勞損壞，使動環密封圈變形，造成泄漏，影響密封效果。
    3、靜環密封圈越緊越好    靜環密封圈基本處于靜止狀態，相對較緊時密封效果會好些，但過緊也是有害的：一是引起靜環密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環材質以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環。
    4、葉輪鎖緊螺母越緊越好    軸套與軸之間有時也會出現泄漏（軸間泄漏）。一般認為軸間泄漏就是葉輪鎖緊螺母沒鎖緊。其實造成軸間泄漏的因素很多，如軸間墊損壞、偏移，軸間有雜質，軸套與軸配合處有較大形位誤差，接觸面被損壞，軸上各部件間有間隙、軸頭螺紋過長等，都會造成軸間泄漏。鎖緊螺母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效（老化、損壞等），相反，適度鎖緊螺母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉中會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態。
    5、拆開檢修優于不拆    一旦出現機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調整工況或適當調整密封就可消除泄漏。這樣既能避免浪費（拆時可能會導致靜環損壞或造成密封圈失效），又能驗證自己的故障判斷能力，積累維修經驗，提高檢修質量，降低機械密封的檢修費用。
    6、新的比舊的好    相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質量或材質選擇不當時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性和滲透性介質中，靜環如無過度磨損。還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態，使聚合物和雜質沉積為一體，起到了較好的密封作用。
四、機械密封零件的檢修
    1、摩擦副    機械密封的摩擦副環在每次檢修時都應取下來進行認真檢查，端面不得有劃痕、溝槽，平面度要符合要求。否則應根據摩擦副環的技術要求進行重新研磨和拋光。不過，在修復時，通常還要遵循下面的一些具體規定。      （1）摩擦副環端面不得有內外緣相通的劃痕和溝槽，否則不再進行修復。
    （2）摩擦副端面發生熱裂一般不予修復。
    （3）摩擦副環有腐蝕斑痕一般不予修復。
    （4）軟質材料容易在使用安裝中造成崩邊、劃傷，一般不允許有內外相通的劃道，軟材料密封環允許的崩邊圖6所示，要求b/a≤1/5。

圖6 軟材料密封環允許的崩邊

    （5）當摩擦副環的端面磨損量超過下面的數值時一般不予修復，而磨損量小于下面所示的數值時，則可進行重新研磨修復，當達到技術要求后可重新使用。
    a、堆焊司太立合金的端面磨損量為0.8mm。
    b、堆焊超硬合金或哈氏合金的端面磨損量為0. 5mm。
    c、噴涂陶瓷的端面磨損量為1.0mm。
    d、硬質合金或陶瓷的端面磨損量為1. 8mm。
    e、石墨環的凸臺為3mm的端面磨損量為1.0mm，石墨環的凸臺為4mm的端面磨損量為1.5mm。
    修復摩擦副環端面時，可先在平面磨床上磨削，然后在平板上研磨和拋光來修復。不同的動、靜環材料應采用不同的磨料和研磨工具。
    （a）粗磨硬質合金、陶瓷環時，用100-200號碳化硅金剛砂研磨粉加煤油攪拌均勻；精磨時用M20碳化硼或240~300號碳化硅金剛砂加煤油拌勻。研磨時將環放在平板上，把磨料放在環孔內，然后用手按著以“8”字形的運動軌跡進行研磨（圖7），這樣可以避免環面上紋路的方向性，直至看不出劃痕為止。波紋管式軸封研磨密封面和底板時要用工具定位。研磨后以汽油洗凈，用布擦干，再進行拋光。拋光時用M2~M3金剛砂研磨膏加工業甘油(約1:18)攪拌均勻后，將少量磨料刷在研磨盤上，仍按“8”字形研磨，其表面粗糙度可達Ra0.1μm。

圖7 軸封研磨方法

    （b）粗磨不銹鋼、鑄鐵及聚四氟乙烯時，用M20白剛玉粉加混合潤滑劑（煤油2份和汽油、錠子油各1份)，混合拌勻，放在平板上研磨；精磨時用M10白剛玉粉加上述混合潤滑劑，放在具有一定硬度（240~280HB）的平板上研磨；拋光時用M1~M3白剛玉粉或M10氧化鉻加同樣混合潤滑劑，放在襯有白紡綢布的平板上進行研磨。在研磨過程中，如潤滑劑干涸，只需補充汽油即可。
    （c）粗、精磨石墨環時，不用磨料，只需用航空汽油作潤滑劑在平板上進行研磨，拋光時干磨即可。
    經修復后的動、靜環表面粗糙度Ra值在0. 1~0.2μm之間。表面平面度要求不大于1μm，平面對中心線的垂直度允許偏差為0. 04mm，動環與彈簧接觸的端面對中心線的垂直度允許偏差為0. 04mm。檢驗動環、靜環的研磨質量，可用簡便方法，即使動環、靜環兩摩擦面緊貼，如吸住不掉，即表明研磨合格。
    現場檢修時，若無平板或研磨機，對于軟質材料環可用反應釜上的“視鏡”玻璃作研磨平板，然后用刀口尺檢查?；蛴猛可ò衙芊猸h互相對研，對研時，接觸軌跡必須閉合、連續，要求接觸面積大于密封環帶面積的80%方可使用。
    2、密封圈    使用一定時間后，密封圈經常溶脹或老化，因此檢修時一般要更換新的密封圈。
    3、彈簧    彈簧損壞多半因腐蝕或使用過久，使彈簧失去彈力而影響密封。彈簧損壞后應更換新彈簧。檢修時將彈簧清洗干凈后，要測其彈力，彈力變化應小于20%。
    a、*變形    將彈簧用試驗負荷壓縮三次，測量第二次與第三次壓縮后的自由高度變化值，以此值作為彈簧的*變形。其*變形不應大于自由高度的0.3%。
    b、彈簧特性    彈簧特性的測量在精度不低于1%的彈簧試驗機上進行。彈簧特性的測定是將彈簧壓縮一次到試驗負荷后進行的。試驗負荷根據表1規定的試驗應力計算，當計算出的負荷比壓并負荷大時，以壓并負荷作為試驗負荷。試驗負荷用式計算。

表1 試驗應力（單位：MPa） 

 式中  Ps——試驗負荷，N；
      τs——試驗應力，MPa；
      d——絲徑，mm；
      D——彈簧中徑，mm。
    c、外徑(或內徑)、自由高度、垂直度    外徑(或內徑)用通用或量具測量。自由高度用通用或量具測量，測量彈簧zui高點。垂直度用平板和寬座角尺測量，如圖8所示。在無負荷狀態下，將被測彈簧豎直放在平板上，貼靠寬座角尺，自轉一周，測量端頭縫隙的zui大值△；再按此法測量彈簧的另一端面（端頭至1/2圈處考核相鄰第二圈），將兩個測量值的較大值作為彈簧的垂直度誤差。

圖8 彈簧垂直度的測量

    d、節距、端面粗糙度、外觀    在相應的彈簧試驗機上將彈簧壓至全變形量的80%，彈簧在正常節距圈范圍內不應接觸。
    端面粗糙度采用與粗糙度樣塊對比的方法。
    彈簧外觀質量的檢查采用目測或用5倍放大鏡進行。
    4、軸或軸套    軸或軸套運轉一段時間后，其表面會因腐蝕或磨損而產生溝槽，這時應將軸或軸套表面磨光，恢復原來的表面粗糙度。如果經磨光后，其直徑尺寸減小，造成與彈簧座、動環、靜環間的配合間隙太大時，應更換軸套或對泵軸進行補焊或車削鑲套。