泵用机械密封的维护与检修

一、机械密封运转维护内容
    机械密封投人使用后也必须进行正确的维护，才能使它有较好的密封效果及长久的使用寿命。一般要注意以下几方面。
    1、应避免因零件松动而发生泄漏，注意因杂质进人端面造成的发热现象及运转中有无异常响声等。对于连续运行的泵，不但开车时要注意防止发生干摩擦，运行中更要注意防止干摩擦。不要使泵抽空，必要时可设置自动装置以防止泵抽空。对于间歇运行的泵，应注意观察停泵后因物料干燥形成的结晶，或降温而析出的结晶，泵启动时应采取加热或冲洗措施，以避免结晶物划伤端面而影响密封效果。
    2、冲洗冷却等循环保护系统及仪表是否正常稳定工作。要注意突然停水而使冷却不良，造成密封失效，或由于冷却管、冲洗管、均压管堵塞而发生事故。
    3、离心泵本身的振动、发热等因素也将影响密封性能，必须经常观察。当轴承部分破坏后，也会影响密封性能，因此要注意轴承是否发热，运行中声音是否异常，以便可及时修理。
二、机械密封端面平面度检验方法
    我国机械行业标准JB/T 7369-2011《机械密封端面平面度检验方法》规定了机械密封端面平面度的检验装置、检验程序、平面度测定值的判读等内容，它适用于采用单色光源的光学法检验机械密封环端面平面度。
    1、验装置确性    推荐使用的检验装置的结构如图1。光源应为单色光源，检验用光学平晶应为一级精度（其平面度应在0. 02~0. 10μm之间），光学平晶的直径应大于被检密封环端面的外径。

图1 机械密封端面平面度检验装置的结构
1-箱体；2-密封环；3-光学平晶；4-活动门；
5-带孔活动板；6-玻璃镜；7-毛玻璃；
8-钠光灯管；9-稳压元件；10-隔光板

    装置放置在干燥、洁净、避免振动干扰的工作间内。装置要有一定的保护元件，避免光束直接照射到观察者的皮肤或眼睛。如果采用反光镜观察，应保证反光镜没有变形和失真。
    2、检验程序    检验时，环境温度应控制在（20士5）℃。打开平面度检测仪的电源开关，预热至灯管充分发光。清除被检密封环端面和光学平晶表面上的纤维、颗粒、油渍、水汽等污物，且使密封环端面和光学平晶表面不受损伤，并且保持这些表面在检验过程中不被再次污染。将被检密封环轻轻放置在光学平晶上（或将平晶轻轻放置在密封环上），使密封环端面和光学平晶紧密接触，出现干涉带，判读光谱带数时不应使其受到附加外力的作用。通过镜面观察密封端面的干涉图形（或透过光学平晶观察密封端面上的干涉图形），判读干涉光谱带。
    3、平面度测定值的判读
    （1）平面度测定值的判读按图2~图5的规定。每组图由左向右第2、3个为待侧平面与平晶成楔形位干涉图，其余4个为待测平面与平晶平行接触位干涉图。光带条数为线段AB穿过暗带的条数。对于未包含的图形，判读者应在正确理解光干涉原理的基础上，参照图例进行判读。

图2 一条光带图例

图3 两条光带 

图4 三条光带图例 

图5 多条光带（多于三条光带）图例

     （2）球形凸面和球形凹面确定方法如下。
     a、观察干涉图时由上向下移动眼睛，若干涉光谱带向圆心移动，则为球形凹面；若干涉光谱带向外径移动，则为球形凸面。
     b、用手指轻轻地在平晶或密封环外边上加压，若干涉光谱带围着手指弯曲，则为球形凸面；若干涉光谱带向手指外弯曲，则为球形凹面。
    （3）平面度测定值的计算公式为：△=0.5Nλ
式中  △——平面度的测定值，μm；
      N——干涉光谱带数；
      λ——单色光波波长，μm。
    比如目前常用的单色光源——钠光光波，波长为λ=0.6μm，一条光带时，△为0.3μm，即平面度为0.3μm。
三、机械密封检修中的几个误区
    1、弹簧压量越大，密封效果越好    虽然在试运转过程不产生泄漏，但随着高速连续运转，弹簧压缩量过大，会导致摩擦副急剧磨损，甚至瞬间烧损，过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效或直接导致弹簧报废。
    2、动环密封圈越紧越好    其实动环密封圈过紧有害无益，不但加剧密封圈与轴套（轴）间磨损，还增大了动环轴向调整移动的阻力，在工况变化频繁时无法适时进行调整，且易导致弹簧过度疲劳损坏，使动环密封圈变形，造成泄漏，影响密封效果。
    3、静环密封圈越紧越好    静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧时密封效果会好些，但过紧也是有害的：一是引起静环密封因过度变形，影响密封效果；二是静环材质以石墨居多，一般较脆，过度受力极易引起碎裂；三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。
    4、叶轮锁紧螺母越紧越好    轴套与轴之间有时也会出现泄漏（轴间泄漏）。一般认为轴间泄漏就是叶轮锁紧螺母没锁紧。其实造成轴间泄漏的因素很多，如轴间垫损坏、偏移，轴间有杂质，轴套与轴配合处有较大形位误差，接触面被损坏，轴上各部件间有间隙、轴头螺纹过长等，都会造成轴间泄漏。锁紧螺母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效（老化、损坏等），相反，适度锁紧螺母，使轴间垫始终保持一定的压缩弹性，在运转中会自动适时锁紧，使轴间始终处于良好的密封状态。
    5、拆开检修优于不拆    一旦出现机械密封泄漏便急于拆修，其实，有时密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既能避免浪费（拆时可能会导致静环损坏或造成密封圈失效），又能验证自己的故障判断能力，积累维修经验，提高检修质量，降低机械密封的检修费用。
    6、新的比旧的好    相对而言，使用新机械密封的效果好于旧的，但新机械密封的质量或材质选择不当时，配合尺寸误差较大会影响密封效果；在聚合性和渗透性介质中，静环如无过度磨损。还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使聚合物和杂质沉积为一体，起到了较好的密封作用。
四、机械密封零件的检修
    1、摩擦副    机械密封的摩擦副环在每次检修时都应取下来进行认真检查，端面不得有划痕、沟槽，平面度要符合要求。否则应根据摩擦副环的技术要求进行重新研磨和抛光。不过，在修复时，通常还要遵循下面的一些具体规定。      （1）摩擦副环端面不得有内外缘相通的划痕和沟槽，否则不再进行修复。
    （2）摩擦副端面发生热裂一般不予修复。
    （3）摩擦副环有腐蚀斑痕一般不予修复。
    （4）软质材料容易在使用安装中造成崩边、划伤，一般不允许有内外相通的划道，软材料密封环允许的崩边图6所示，要求b/a≤1/5。

图6 软材料密封环允许的崩边

    （5）当摩擦副环的端面磨损量超过下面的数值时一般不予修复，而磨损量小于下面所示的数值时，则可进行重新研磨修复，当达到技术要求后可重新使用。
    a、堆焊司太立合金的端面磨损量为0.8mm。
    b、堆焊超硬合金或哈氏合金的端面磨损量为0. 5mm。
    c、喷涂陶瓷的端面磨损量为1.0mm。
    d、硬质合金或陶瓷的端面磨损量为1. 8mm。
    e、石墨环的凸台为3mm的端面磨损量为1.0mm，石墨环的凸台为4mm的端面磨损量为1.5mm。
    修复摩擦副环端面时，可先在平面磨床上磨削，然后在平板上研磨和抛光来修复。不同的动、静环材料应采用不同的磨料和研磨工具。
    （a）粗磨硬质合金、陶瓷环时，用100-200号碳化硅金刚砂研磨粉加煤油搅拌均匀；精磨时用M20碳化硼或240~300号碳化硅金刚砂加煤油拌匀。研磨时将环放在平板上，把磨料放在环孔内，然后用手按着以“8”字形的运动轨迹进行研磨（图7），这样可以避免环面上纹路的方向性，直至看不出划痕为止。波纹管式轴封研磨密封面和底板时要用工具定位。研磨后以汽油洗净，用布擦干，再进行抛光。抛光时用M2~M3金刚砂研磨膏加工业甘油(约1:18)搅拌均匀后，将少量磨料刷在研磨盘上，仍按“8”字形研磨，其表面粗糙度可达Ra0.1μm。

图7 轴封研磨方法

    （b）粗磨不锈钢、铸铁及聚四氟乙烯时，用M20白刚玉粉加混合润滑剂（煤油2份和汽油、锭子油各1份)，混合拌匀，放在平板上研磨；精磨时用M10白刚玉粉加上述混合润滑剂，放在具有一定硬度（240~280HB）的平板上研磨；抛光时用M1~M3白刚玉粉或M10氧化铬加同样混合润滑剂，放在衬有白纺绸布的平板上进行研磨。在研磨过程中，如润滑剂干涸，只需补充汽油即可。
    （c）粗、精磨石墨环时，不用磨料，只需用航空汽油作润滑剂在平板上进行研磨，抛光时干磨即可。
    经修复后的动、静环表面粗糙度Ra值在0. 1~0.2μm之间。表面平面度要求不大于1μm，平面对中心线的垂直度允许偏差为0. 04mm，动环与弹簧接触的端面对中心线的垂直度允许偏差为0. 04mm。检验动环、静环的研磨质量，可用简便方法，即使动环、静环两摩擦面紧贴，如吸住不掉，即表明研磨合格。
    现场检修时，若无平板或研磨机，对于软质材料环可用反应釜上的“视镜”玻璃作研磨平板，然后用刀口尺检查。或用涂色法把密封环互相对研，对研时，接触轨迹必须闭合、连续，要求接触面积大于密封环带面积的80%方可使用。
    2、密封圈    使用一定时间后，密封圈经常溶胀或老化，因此检修时一般要更换新的密封圈。
    3、弹簧    弹簧损坏多半因腐蚀或使用过久，使弹簧失去弹力而影响密封。弹簧损坏后应更换新弹簧。检修时将弹簧清洗干净后，要测其弹力，弹力变化应小于20%。
    a、*变形    将弹簧用试验负荷压缩三次，测量第二次与第三次压缩后的自由高度变化值，以此值作为弹簧的*变形。其*变形不应大于自由高度的0.3%。
    b、弹簧特性    弹簧特性的测量在精度不低于1%的弹簧试验机上进行。弹簧特性的测定是将弹簧压缩一次到试验负荷后进行的。试验负荷根据表1规定的试验应力计算，当计算出的负荷比压并负荷大时，以压并负荷作为试验负荷。试验负荷用式计算。

表1 试验应力（单位：MPa） 

 式中  Ps——试验负荷，N；
      τs——试验应力，MPa；
      d——丝径，mm；
      D——弹簧中径，mm。
    c、外径(或内径)、自由高度、垂直度    外径(或内径)用通用或量具测量。自由高度用通用或量具测量，测量弹簧zui高点。垂直度用平板和宽座角尺测量，如图8所示。在无负荷状态下，将被测弹簧竖直放在平板上，贴靠宽座角尺，自转一周，测量端头缝隙的zui大值△；再按此法测量弹簧的另一端面（端头至1/2圈处考核相邻第二圈），将两个测量值的较大值作为弹簧的垂直度误差。

图8 弹簧垂直度的测量

    d、节距、端面粗糙度、外观    在相应的弹簧试验机上将弹簧压至全变形量的80%，弹簧在正常节距圈范围内不应接触。
    端面粗糙度采用与粗糙度样块对比的方法。
    弹簧外观质量的检查采用目测或用5倍放大镜进行。
    4、轴或轴套    轴或轴套运转一段时间后，其表面会因腐蚀或磨损而产生沟槽，这时应将轴或轴套表面磨光，恢复原来的表面粗糙度。如果经磨光后，其直径尺寸减小，造成与弹簧座、动环、静环间的配合间隙太大时，应更换轴套或对泵轴进行补焊或车削镶套。