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[摘 要]本文主要基于笔者多年的工作实践经验，重点围绕于输油主泵机械密封失效的原因及其解决对策展开研究，以供广大同行参考。
[关键词]输油主泵；机械密封；密封失效；原因；解决对策
中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-02817-01
一、机械密封工作原理及其特点概述
机械密封的工作原理是轴间与旋转环构成极薄的液态膜，从而避免介质发生泄漏，同时也使断面变得更加润滑，最终实现对机械的密封。机械密封经常被应用在压缩机、泵等。
就目前情况来看，泵的密封方式主要有以下两种不同的方式：（1）软填料密封。（2）机械密封。两种不同的密封方式特点不同，适用于在不同的场合，在密封方式的选用，选择正确的方式，可以降低成本，提高机械的运行效果。比较机械密封与软填料密封，前者具有以下优点：①密封的可靠性更高，泵在长期运行过程中，密封状态比较稳定，泄漏量小。②寿命相对来说更长，在水、油等介质中的使用寿命超过1年，即使在化工介质中，其使用寿命长度也可以超过半年。③维修周期长，泵在运行过程中，端面在发生磨损后，在一定范围完成相应的维修工作之后，泵的使用性能并不会发生明显变化，仍然能够满足使用需求。④摩擦小，消耗功率小，依据相关统计表明，摩擦功率仅为软填料密封的15%-55%。⑤具有良好的抗震性。
当然机械密封与软填料相比，并不是只有优点没有缺点，其结构更加复杂，成本高，对零部件的加工有着较高的要求，并且要求工作人员在安装与更换时的操作必须要合理，特别是要做好对紧急事故的处理。
二、输油主泵机械密封失效原因分析
通过对相关文献研究以及结合笔者工作实践来看，导致输油主泵机械密封失效的原因主要有以下几方面：
1. 材料不合理
输油主泵机械密封选材的材料不合理将会导致密封泄漏的出现。结合我在工作中遇到的实际情况来看，如果在发生泄漏时流出大量原油，而原油中所含的硫化氢具有较强腐蚀性，这就会造成机械的外部受到严重的腐蚀，从而導致破坏现象进一步加剧。分析机械密封的维修记录，由于密封件在应用过程中存在摩擦情况，将会导致密封辅助圈遭受腐蚀、老化等现象，进而导致密封泄露情的发生。从实际分析情况来看，密封泄漏与选材有着很大关系。因此，在选择选用密封圈时，要考虑泵应用周围的环境，泵所承受的压力等各项因素，综合考虑最终的选材。
2. 选型不当
输油主泵机械密封中，由于选型不当将会导致端面遭受破坏。通常来说，在输油主泵机械密封中，密封的方式有单面密封、平衡性密封等多种不同的形式，在具体应用个过程中，如果在选型上出现误差，导致端面的压力，将会难以形成摩擦副间液膜，导致磨损情况变得更加严重，最终密封件在泵的运行过程中将会出现变形情况，引起泄漏现象的发生。如果压力达不到要求，端面磨损无法得到补偿，将会导致机械运行出现打滑故障。
3.静环因素
结合实践来看，静环因素也是导致输油主泵机械密封失效的重要原因之一，根据笔者工作中对其检修发现，将换下的机械密封解体发现很多主要部件都出现了静环损坏。而进一步检查可知，静环与静环座配合处均出现“卡死”现象，用手按压无明显补偿作用，辅助密封圈分解后有溶胀现象。而导致这一情况产生的原因在于石墨材质的静环摩擦力大与胶圈溶胀、静环材质及冲洗孔分布等而造成输油主泵机械密封失效现象地产生。
4. 温度变化因素
输油主泵在应用过程中，如果端面温度的变化速率块，或者温差变化较大，产生热变形，密封泄漏的几率将会进一步变大。通常来说，为了避免泄露情况的发生，温度的变化速率不应当超过1℃/min，温度差的变化范围应当控制在10℃之内，为了避免由于温度差变化速率过快，或者温度差变化过大，而导致泄漏情况的发生，在具体处理过程中可以合理的采取冷冻措施。例如，某工程在具体生产过程中，因为温度差变化过大，经常会产生裂纹，轴封的使用寿命很短，不足12d，和后来对材料进行改变，选用耐温差较大的材料，延长使用寿命。
5. 其他因素
除了上述4方面原因外，导致输油主泵机械密封失效的原因还有诸如加工精度较低、安装质量不过关等。以加工精度较低为例，机械密封端面粗糙度和整体形状误差对其性能有较大影响。实际运转中的机械密封在绝大多数工况下处于混合摩擦状态，其弹簧压力和密封介质压力形成的总的外部载荷由密封端面间的液膜压力和微凸体接触共同承担，润滑区存在由液膜黏性剪切引起的摩擦力，微凸体接触区存在由微凸体变形引起的边界摩擦力甚至干摩擦力，从而导致输油主泵机械密封因密封零件磨损而出现失效。
三、 输油主泵机械密封失效解决对策探究
1. 注重选材，降低泄漏几率
在选材上，通常利用通过保护层避免腐蚀现象的发生，利用保护层将机械密封金属与接触液（稀硝酸和己二酸的混合溶液）相隔离，阻止腐蚀情况的发生。碳化硅是一种强度高，密度低等优点，同其他抗腐蚀材料相比，耐高温强度更强，但是由于材料比较脆，因此在具体应用中容易发生断裂情况。合金钢是在钢中除了碳元素和铁元素之外，加入其他元素，改善合金钢的性能。合金钢具有韧性高，强度高，耐高温等优秀的性质，但是其与碳化硅材料相比，工艺更加复杂，因此在实际应用过程中，需要依据具体环境进行针对性选择。通过合理的材料，控制泄漏情况的发生。此外，我们还应特别做好静环的选材工作。比如当前许多静环设计中采用石墨材质较软，这就导致其在冲洗液压力较高（6.0～7.0MPa）的情况下，静环侧面很快出现的缺口，为此，笔者认为应根据国内外优秀的机械密封设计，将静环的材质升级，改用碳化硅材料来制作，提高静环的强度。
2. 动环密封圈的控制
密封圈的原材要依据实际情况选择相应的材质，同时需要注意，动环密封圈不能过紧，这主要因为如果动环密封圈过紧，将会增加轴套与密封圈之间的摩擦，导致泄漏情况的发生。与此同时，如果动环密封圈过紧，将会导致移动阻力加大，在泵运行过程中，如果工况变得复杂，无法及时调节。此外，动环密封圈过紧容易导致弹簧出现疲劳，导致弹簧损坏，并且动环密封圈过紧也容易导致自身出现变形，影响密封效果，引起泄漏。
3. 静环冲口设计以及密封圈压缩量优化
首先，改造静环座的设计，将冲洗口调整到静环和动环的结合面，冲洗液在动环旋转时能更均匀地分布，每一个部位都承受冲洗力，这样的分布才更合理，能有效缓解液体直接冲刷。其次，石墨静环孔隙大，与橡胶圈接触面粗糙，因此工作时会产生较大的摩擦力，同时，在输油过程中密封圈会产生一定程度的溶胀（体积溶胀<5%），摩擦力被进一步放大，使弹簧无法将静环顶起实现补偿功能，考虑到胶圈的溶胀，返修密封压盖，将静环处密封圈压缩量由12.7%调整至11.3%。
4. 其他因素解决对策
针对诸如加工精度较低以及安装质量不过关而导致输油主泵机械密封失效，笔者认为可以从以下两方面着手：首先，企业必须在充分结合自身工作实际做好输油泵机械密封的采购工作，即严格根据精度要求编制招标文件，随后采购精度符合要求的机械密封。其次，严格规范输油主泵安装。为此，我们需要制定出输油主泵规范化安装操作流程，并加强安装过程中的监督工作，以此确保输油主泵实现良好的安装质量。
四、结束语
总而言之，输油主泵机械密封在具体运行中经常会出现失效现象。这不仅会对泵的运行造成影响，还有可能会引发安全事故，因此必须要层层把关，针对输油主泵机械密封过程中出现失效的原因采取相应的解决对此，以此确保输油主泵机械密封的安全性。
参考文献：
[1] 罗硕菁. 输油主泵机械密封失效原因及对策[J]. 石油和化工设备， 2010， 13（4）：60-61.
[2] 王虎， 杨雄. 泵机械密封失效的原因分析及对策讨论[J]. 中国石油和化工标准与质量， 2013（8）：36-36.
[3] 杨农， 张智勇. 成品油主输泵机械密封的故障分析与改进[J]. 管道技术与设备， 2016（1）：25-26.
[关键词]输油主泵；机械密封；密封失效；原因；解决对策
中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-02817-01
一、机械密封工作原理及其特点概述
机械密封的工作原理是轴间与旋转环构成极薄的液态膜，从而避免介质发生泄漏，同时也使断面变得更加润滑，最终实现对机械的密封。机械密封经常被应用在压缩机、泵等。
就目前情况来看，泵的密封方式主要有以下两种不同的方式：（1）软填料密封。（2）机械密封。两种不同的密封方式特点不同，适用于在不同的场合，在密封方式的选用，选择正确的方式，可以降低成本，提高机械的运行效果。比较机械密封与软填料密封，前者具有以下优点：①密封的可靠性更高，泵在长期运行过程中，密封状态比较稳定，泄漏量小。②寿命相对来说更长，在水、油等介质中的使用寿命超过1年，即使在化工介质中，其使用寿命长度也可以超过半年。③维修周期长，泵在运行过程中，端面在发生磨损后，在一定范围完成相应的维修工作之后，泵的使用性能并不会发生明显变化，仍然能够满足使用需求。④摩擦小，消耗功率小，依据相关统计表明，摩擦功率仅为软填料密封的15%-55%。⑤具有良好的抗震性。
当然机械密封与软填料相比，并不是只有优点没有缺点，其结构更加复杂，成本高，对零部件的加工有着较高的要求，并且要求工作人员在安装与更换时的操作必须要合理，特别是要做好对紧急事故的处理。
二、输油主泵机械密封失效原因分析
通过对相关文献研究以及结合笔者工作实践来看，导致输油主泵机械密封失效的原因主要有以下几方面：
1. 材料不合理
输油主泵机械密封选材的材料不合理将会导致密封泄漏的出现。结合我在工作中遇到的实际情况来看，如果在发生泄漏时流出大量原油，而原油中所含的硫化氢具有较强腐蚀性，这就会造成机械的外部受到严重的腐蚀，从而導致破坏现象进一步加剧。分析机械密封的维修记录，由于密封件在应用过程中存在摩擦情况，将会导致密封辅助圈遭受腐蚀、老化等现象，进而导致密封泄露情的发生。从实际分析情况来看，密封泄漏与选材有着很大关系。因此，在选择选用密封圈时，要考虑泵应用周围的环境，泵所承受的压力等各项因素，综合考虑最终的选材。
2. 选型不当
输油主泵机械密封中，由于选型不当将会导致端面遭受破坏。通常来说，在输油主泵机械密封中，密封的方式有单面密封、平衡性密封等多种不同的形式，在具体应用个过程中，如果在选型上出现误差，导致端面的压力，将会难以形成摩擦副间液膜，导致磨损情况变得更加严重，最终密封件在泵的运行过程中将会出现变形情况，引起泄漏现象的发生。如果压力达不到要求，端面磨损无法得到补偿，将会导致机械运行出现打滑故障。
3.静环因素
结合实践来看，静环因素也是导致输油主泵机械密封失效的重要原因之一，根据笔者工作中对其检修发现，将换下的机械密封解体发现很多主要部件都出现了静环损坏。而进一步检查可知，静环与静环座配合处均出现“卡死”现象，用手按压无明显补偿作用，辅助密封圈分解后有溶胀现象。而导致这一情况产生的原因在于石墨材质的静环摩擦力大与胶圈溶胀、静环材质及冲洗孔分布等而造成输油主泵机械密封失效现象地产生。
4. 温度变化因素
输油主泵在应用过程中，如果端面温度的变化速率块，或者温差变化较大，产生热变形，密封泄漏的几率将会进一步变大。通常来说，为了避免泄露情况的发生，温度的变化速率不应当超过1℃/min，温度差的变化范围应当控制在10℃之内，为了避免由于温度差变化速率过快，或者温度差变化过大，而导致泄漏情况的发生，在具体处理过程中可以合理的采取冷冻措施。例如，某工程在具体生产过程中，因为温度差变化过大，经常会产生裂纹，轴封的使用寿命很短，不足12d，和后来对材料进行改变，选用耐温差较大的材料，延长使用寿命。
5. 其他因素
除了上述4方面原因外，导致输油主泵机械密封失效的原因还有诸如加工精度较低、安装质量不过关等。以加工精度较低为例，机械密封端面粗糙度和整体形状误差对其性能有较大影响。实际运转中的机械密封在绝大多数工况下处于混合摩擦状态，其弹簧压力和密封介质压力形成的总的外部载荷由密封端面间的液膜压力和微凸体接触共同承担，润滑区存在由液膜黏性剪切引起的摩擦力，微凸体接触区存在由微凸体变形引起的边界摩擦力甚至干摩擦力，从而导致输油主泵机械密封因密封零件磨损而出现失效。
三、 输油主泵机械密封失效解决对策探究
1. 注重选材，降低泄漏几率
在选材上，通常利用通过保护层避免腐蚀现象的发生，利用保护层将机械密封金属与接触液（稀硝酸和己二酸的混合溶液）相隔离，阻止腐蚀情况的发生。碳化硅是一种强度高，密度低等优点，同其他抗腐蚀材料相比，耐高温强度更强，但是由于材料比较脆，因此在具体应用中容易发生断裂情况。合金钢是在钢中除了碳元素和铁元素之外，加入其他元素，改善合金钢的性能。合金钢具有韧性高，强度高，耐高温等优秀的性质，但是其与碳化硅材料相比，工艺更加复杂，因此在实际应用过程中，需要依据具体环境进行针对性选择。通过合理的材料，控制泄漏情况的发生。此外，我们还应特别做好静环的选材工作。比如当前许多静环设计中采用石墨材质较软，这就导致其在冲洗液压力较高（6.0～7.0MPa）的情况下，静环侧面很快出现的缺口，为此，笔者认为应根据国内外优秀的机械密封设计，将静环的材质升级，改用碳化硅材料来制作，提高静环的强度。
2. 动环密封圈的控制
密封圈的原材要依据实际情况选择相应的材质，同时需要注意，动环密封圈不能过紧，这主要因为如果动环密封圈过紧，将会增加轴套与密封圈之间的摩擦，导致泄漏情况的发生。与此同时，如果动环密封圈过紧，将会导致移动阻力加大，在泵运行过程中，如果工况变得复杂，无法及时调节。此外，动环密封圈过紧容易导致弹簧出现疲劳，导致弹簧损坏，并且动环密封圈过紧也容易导致自身出现变形，影响密封效果，引起泄漏。
3. 静环冲口设计以及密封圈压缩量优化
首先，改造静环座的设计，将冲洗口调整到静环和动环的结合面，冲洗液在动环旋转时能更均匀地分布，每一个部位都承受冲洗力，这样的分布才更合理，能有效缓解液体直接冲刷。其次，石墨静环孔隙大，与橡胶圈接触面粗糙，因此工作时会产生较大的摩擦力，同时，在输油过程中密封圈会产生一定程度的溶胀（体积溶胀<5%），摩擦力被进一步放大，使弹簧无法将静环顶起实现补偿功能，考虑到胶圈的溶胀，返修密封压盖，将静环处密封圈压缩量由12.7%调整至11.3%。
4. 其他因素解决对策
针对诸如加工精度较低以及安装质量不过关而导致输油主泵机械密封失效，笔者认为可以从以下两方面着手：首先，企业必须在充分结合自身工作实际做好输油泵机械密封的采购工作，即严格根据精度要求编制招标文件，随后采购精度符合要求的机械密封。其次，严格规范输油主泵安装。为此，我们需要制定出输油主泵规范化安装操作流程，并加强安装过程中的监督工作，以此确保输油主泵实现良好的安装质量。
四、结束语
总而言之，输油主泵机械密封在具体运行中经常会出现失效现象。这不仅会对泵的运行造成影响，还有可能会引发安全事故，因此必须要层层把关，针对输油主泵机械密封过程中出现失效的原因采取相应的解决对此，以此确保输油主泵机械密封的安全性。
参考文献：
[1] 罗硕菁. 输油主泵机械密封失效原因及对策[J]. 石油和化工设备， 2010， 13（4）：60-61.
[2] 王虎， 杨雄. 泵机械密封失效的原因分析及对策讨论[J]. 中国石油和化工标准与质量， 2013（8）：36-36.
[3] 杨农， 张智勇. 成品油主输泵机械密封的故障分析与改进[J]. 管道技术与设备， 2016（1）：25-26.