高压水泵机械密封故障分析

高压水泵机械密封故障分析

范宝才

江苏苏美达五金工具有限公司 江苏 南京 210000

摘要：高压水泵可广泛应用于人们的生活中和企业生产中，无论是个人还是企业都应该引起对高压水泵的重视。高压泵最大的特点就是它的压力很大，因此在使用时必须要确保它的机械密封性能，从而使它的优点得以充分发挥。企业应建立相应的高压泵管理体系，要求员工在使用之前和使用后，必须对其进行机械密封，如发现密封表面磨损和损坏，应进行维修，从而降低工作中的安全风险，保证员工的生命安全。本文主要结合现实生活中发生过的生产事故，分析高压水泵在进行机械密封时存在的问题，着重对其产生的原因进行了探讨，并且提出机械密封优化方法。

关键词：高压水泵；密封；优化

引言：机械密封装置在高压水泵中起着举足轻重的作用，机械密封装置能保证高压水泵的工作性能，提高生产效率。高压水泵设备不仅能进行抽水，而且在化工行业中也可为水力除焦系统输送高压水^[3]。不过这种运转并不是连续的，只有在水力除焦器需要水的情况下，它才会启动。也就是说，高压泵设备会按照实际情况不停的切换，频繁的启停，导致设备的使用寿命大大减少，而且密封表面的磨损非常严重，因此，经常会发生机械密封泄漏事故。机械密封的故障不仅会给企业造成经济上的损失，而且还会危及到员工的生命安全。高压泵设备不稳定，给企业生产带来了潜在的安全隐患，严重影响了企业的正常生产。因此，对现有的机械密封件进行了改进，以延长其使用寿命，改善设备的工作稳定性。

一、高压水泵机械密封存在的问题

（一）超负荷使用导致磨损

经过对不同公司的供水系统进行抽样检测后，发现高压水泵的机械密封出现了过大的磨损，动环磨损和静环磨损情况都比较严重，高压水泵的磨损还造成了相关部位零件的断裂，零件的断裂进一步造成了磨损情况。高压水泵能够正常工作就必须有高强度的压力，而除焦系统在相当高的温度环境下运行，所以高压泵的密封面不仅受到了磨损的影响，还长期受到高温的灼烧，从而影响到水泵的使用寿命。同时，由于目前国内的高压水泵仍采用原有机型，因此，在运行过程中，冷却剂、润滑效果均不能满足要求，从而对设备的使用寿命产生一定的影响。

（二）水垢堆积较多

水力除焦系统的运行依赖于水力循环，水是由多种物质构成，有些是无法分解的大分子物质，在高压水泵的高压作用下，密封面上会留下一层不易溶解的物质，再加上高温环境的影响，久而久之，便会产生“水垢”^[2]。按理说，任何涉及到水的设备，都会产生水垢，所以只要定期清理，应该不会对设备的使用造成太大的影响。不过，通过观察，高压泵的封口上，有大量的水垢，这可不是普通的水流造成的。通过对高压泵的深入研究，发现高压泵在使用时，由于温度太高，造成了水的密度不均匀，集中在了密度高的地方，形成了大量的水垢，严重影响了设备的工作。

1. 节流效果差

机械密封表面长期受高温的影响，水流分布不均匀，从而产生大量的水垢，在长时间的使用中，水流通道会产生堵塞，从而影响节流效果。而且，最主要的原因就是，密封压盖冲洗孔比密封腔体内节流衬套的流动面积要小得多，很显然，在多方面的影响下节流的效果较差。

2. 冷却系统陈旧

部分企业还在使用老型号的高压水泵装置。不断的更换新的产品，不仅仅是为了适应市场的需要，更重要的是，新设备能解决旧型号存在的问题。但部分企业老型号的冷却系统采用的是传统的单侧进水，需要较长时间才能完成降温工作，而且只能起到局部冷却的效果，而且冷却也不均匀，这就导致了高压泵的寿命大幅度的缩短。

（五）冲洗量不足

理论上，企业的高压水泵冲洗量应该满足标注上给出的参数，能够保证装置正常运行。然而高压水泵在实际使用过程中会遇到各种各样的问题，摩擦阻力是无法消除的，在高压水泵在运行中，必然会有受到阻力，导致冲洗量达不到规定的要求。

1. 高压水泵机械密封优化

1. 压力产生泄漏的处理

在真空环境下由于密封条件不够而产生泄露。在高压水泵开机和关停的过程中，由于管道直径会对启停产生影响，从而造成阻塞现象的出现。在抽送介质内部混入空气时，对高压水泵的密封腔也产生较大的影响。为了解决这一问题，可以借助高压水泵的负压来施加影响，通过负压的作用，导致密封的端面受到干摩擦的影响，使得密封性能无法起到最佳效果。换言之，高压泵的密封故障是因为摩擦力太大造成的。在此情况下，处理方法是选择两个端面来进行机械密封，并优化润滑条件，减小摩擦力，通过解决摩擦力导致的磨损来保证密封性。同样材料的材质也要进行升级，并进行严格控制，选用高耐磨、耐高温、抗变性能的材质。

高温和高压也会导致高压泵的泄漏。如果弹簧的比值太大，或者密封腔内的压力超过了3 MPa，端部的比压就会增大，导致端部无法形成液膜，从而导致端部的摩擦，从而导致大量的热量积累，导致泵的密封端部出现变形、漏水等问题^[1]

。由高温和压力引起的问题解决发法如下，在对水泵的机械设备进行安装时，根据实际情况和不同企业的需求来设置弹簧的压缩量。压缩的大小要控制在一个特定的范围，不可有太大的偏移。在高压水泵安装阶段一定要确保弹簧的旋转方向是正确无误的，确保企业的需求是进行顺时针安装还是逆时针安装。因为高压泵长期处在高压环境下，采用具有高抗压强度的材料，使其达到最佳的施工效果，

比如，选择陶瓷材料来保证机械密封端部符合规范和要求，同样降低材料形变，也可以起到预防效果。

2. 转子振动的优化

转子的振动是周期性的。造成这种现象的原因是叶轮与主轴无法实现平衡状态。对于因轴承的磨损、密封性能差而引起的泄漏，可参考有关的修理规范进行修理。

泵转子的轴向窜动范围太大，在轴的公差带的内部比较松散，轴上的动环没办法进行移动。这类事故的发生，主要是由于泵的转动，使动静环出现了磨损，而补偿不能满足生产过程中的要求，从而导致了以上问题的频发。指对如上问题提出解决方案。在对水泵进行机械密封时，必须根据具体情况，对轴、径向跳动度进行控制。保证在密封和轴的内部保持适中的状态。不仅保障了水泵机械装置的密封的稳定性，也使得动环可在轴套上进行灵活的运动。

3. 选择合适机封端面压比

对高压泵的内部结构进行全面优化和升级，可以有效提高高压泵的工作效率，这就意味着，企业要将精力集中在设备的日常运转上，对设备的运行状况定期进行记录，获取不同运行时期各部位重要参数，并且对设备的生产商也要下功夫去了解，并与其进行交流，找到合适的合作伙伴，从而获得最大的利益。通过实地考察，可以得到一个积分的端面比压。弹簧数量多的时候，在使用过程中，摩擦也会改变，从而增加了损耗。因此，企业应与厂商磋商，减少装置中的弹簧数目，并根据实际情况增加弹簧，以保证不会对装置造成影响。通过对实验数据的分析，我们得到了一个结论：减少四个弹簧，可以极大地减少摩擦力。

（四）冲水量不足的解决

通过以上的论证，我们发现，传统的机械密封冲刷方法，大都是采用单顶进水。长期这样的作业，对机械设备的实际制冷消耗较大，且实现了局部降温，这与目前的施工要求不一致。所以，对设备进行优化和升级的一个重要途径，就是改变以往的单向进水模式，给机封外冲洗水重新配置水管，将管径从15扩大到40，增加冲洗水流量和进入的水的压力，不仅提高了工作效率，而且还大大降低了机械密封在高压力下的磨损几率，大大延长了机器的寿命。

结束语：综上所述，保证高压水泵正常稳定运行离不开对机械密封设备的使用，但是水泵的泄露会造成水泵使用年限大幅度的减少，问题严重时还会对生产造成无法估量的损失。要想使高压水泵能稳定安全运行就要及时发现设备存在的隐性问题，排除可能出现的风险，使其发挥出最大效果。

参考文献：

[1] 杨福. 高压水泵机械密封故障分析与优化[J]. 2022(9).

[2] 苏会霞. 高压水泵机械密封故障分析与优化[J]. 中国设备工程, 2020(4):2.

[3] 李香, 吴兆山, 杨博峰,等. 高压水泵用机械密封变形的影响因素及控制方法研究[J]. 液压气动与密封, 2012, 32(6):4.