機(jī)械密封的安裝與調(diào)試直接影響到水泵的安裝質(zhì)量與運(yùn)行質(zhì)量。筆者以潛水泵安裝檢修的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過嚴(yán)格控制機(jī)械密封靜環(huán)端面與軸垂直度的方法來提高泵軸封氣密性試驗(yàn)的合格率，從而保障電機(jī)絕緣及油腔密封的可靠，省工省時(shí)，方便快捷，對相關(guān)泵型的檢修具有一定的參考價(jià)值和實(shí)踐意義。

一、引言

　　機(jī)械密封也叫端面密封。它是靠彈簧和密封介質(zhì)的壓力在隨軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)和相對靜止的靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使兩個(gè)端面緊密貼合，并相對滑動(dòng)。端面間保持一層極薄的油膜或水膜，介質(zhì)通過時(shí)阻力很大，阻止液體泄漏，從而達(dá)到密封的目的。機(jī)械密封安裝質(zhì)量的好壞直接影響到水泵的安裝質(zhì)量和運(yùn)行安全，因此必須把握幾點(diǎn)關(guān)鍵工序的操作，才能確保密封的可靠性。為便于闡述，以一則潛水軸流泵故障檢修實(shí)例來分析探討。

二、主要問題

　　上海楊浦區(qū)新江灣城清水河泵站配10kv ，1300QZ-100-355 型高壓潛水軸流泵，每臺(tái)水泵單機(jī)流量5m3/s，葉輪直徑1.3m。隨著運(yùn)用時(shí)間的推移，運(yùn)用頻率的增加，逐漸暴露出軸承運(yùn)行溫度同比升高，配套電動(dòng)機(jī)絕

　　緣下降等問題。經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)：

　　(1)測量電動(dòng)機(jī)定子繞組對機(jī)殼的冷態(tài)絕緣電阻。實(shí)測三相對地絕緣電阻<10MΩ(要求>50MΩ)，吸收比<1.1(要求>1.3)，即電動(dòng)機(jī)內(nèi)部有受潮現(xiàn)象。

　　(2)檢查軸承腔中32 號機(jī)械油，出現(xiàn)乳化沉淀現(xiàn)象。

　　(3)機(jī)械密封金屬結(jié)構(gòu)有銹斑，彈簧銹蝕，動(dòng)、靜環(huán)摩擦面有偏磨，機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)輔助密封(即O 型橡膠圈)已變形、磨損。

三、分析

　　經(jīng)解體檢查分析：油封(即電機(jī)腔的機(jī)械密封)的補(bǔ)償環(huán)壓得過死，動(dòng)環(huán)不能在泵軸上靈活移動(dòng)造成動(dòng)、靜環(huán)磨損較大，且磨損后得不到補(bǔ)償位移。油腔內(nèi)的油已乳化變質(zhì)，造成油封動(dòng)、靜環(huán)之間的摩擦副滲入雜質(zhì)顆粒，潤滑條件惡劣，運(yùn)行時(shí)溫度升高，加劇磨損，密封逐漸失效。水封(即油腔外與水接觸的機(jī)械密封)密封性能下降。由于水泵起動(dòng)、停止瞬間以及上海黃浦江潮位漲落變化較快時(shí)，運(yùn)行工況變化劇烈，造成壓力波動(dòng)大，含有大量泥砂的江水在壓力作用下滲透水封，進(jìn)入油腔，加上油封磨損產(chǎn)生的溫度，加速油質(zhì)劣化，產(chǎn)生雜質(zhì)和水份，進(jìn)一步促成油腔內(nèi)油封性能的下降，造成電機(jī)腔內(nèi)定子繞組受潮，絕緣電阻下降。

四、機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及功能

　　該機(jī)械密封由靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、補(bǔ)償環(huán)、卡環(huán)、輔助密封組成(見圖1)。靜環(huán)為合金材料，工作端面經(jīng)過精加工，外壁及端面包一圈L 型橡膠襯套，安裝在電機(jī)軸伸端的靜環(huán)座內(nèi)。動(dòng)環(huán)是石墨或合金材料，動(dòng)環(huán)內(nèi)圈安裝輔助軸向密封為O 型氟橡膠圈。補(bǔ)償環(huán)為不銹鋼材料，周向均布多彈簧，對動(dòng)環(huán)的軸向位移進(jìn)行彈性補(bǔ)償，補(bǔ)償環(huán)的周向設(shè)有一圈緊定螺釘，在調(diào)整機(jī)械密封時(shí)起到軸向定位與防轉(zhuǎn)作用。卡環(huán)對補(bǔ)償環(huán)起軸向定位加固作用。

圖1 單面多彈簧機(jī)械密封結(jié)構(gòu)

　　清水河泵站潛水軸流泵所使用的機(jī)械密封共有兩道(見圖2)，第一道俗稱水封，防止水泵油腔的油液向腔體外泄漏，同時(shí)又要防止腔體外的水向潛水泵油腔內(nèi)滲漏。第二道俗稱油封，防止油腔內(nèi)的油液向電機(jī)內(nèi)部滲漏。兩套機(jī)械密封為單面多彈簧機(jī)械密封，水封摩擦副材料由碳化鎢(靜環(huán))與碳化鎢(動(dòng)環(huán))材料配對。油封摩擦副材料由碳化鎢(靜環(huán))與石墨(動(dòng)環(huán))材料配對。

圖2 1300QZ-100-355 型潛水軸流泵剖面圖

五、機(jī)械密封的安裝調(diào)試

　　1.安裝前的檢查與測量

　　(1)檢查機(jī)械密封表面無氣孔、麻點(diǎn)、裂紋、劃痕、偏磨及飛邊等缺陷，以避免早期泄漏。動(dòng)、靜環(huán)密封膠圈的表面不得有殘損、厚薄不均及軟硬不均現(xiàn)象。

　　(2)動(dòng)環(huán)內(nèi)徑與軸徑的間隙應(yīng)在0.2~0.40mm，以避免密封圈浮動(dòng)性差。測量靜環(huán)厚度與靜環(huán)座的深度，以保證靜環(huán)安裝到位。動(dòng)環(huán)的凸臺(tái)高度≥lmm，以免影響散熱。

　　(3)測量彈簧的自由度應(yīng)一致，彈簧兩端面應(yīng)保持平行，避免因彈簧力不平衡造成端面單邊磨損。彈簧的外表面清潔無銹蝕。彈簧自由長度允差<0.5mm，壓縮量要求誤差<±2mm。

　　2.機(jī)械密封安裝的關(guān)鍵工序

　　(1)靜環(huán)端面與軸垂直度

　　在靜環(huán)表面涂一層清潔的機(jī)油或透平油，把L 型橡膠襯套套在靜環(huán)上，因靜環(huán)與靜環(huán)座為過盈配合，為便于安裝，可在L 型橡膠襯套外面涂點(diǎn)黃油，輕按入靜環(huán)座中，若按不下去，可墊上軟木條輕輕敲入，敲擊時(shí)用力要輕，對角180°輪流點(diǎn)擊，不可僅對局部點(diǎn)擊，以免造成靜環(huán)偏斜卡住，安裝不到位，局部翹曲變形等影響下一步安裝。主要控制措施是通過靜環(huán)端面與軸垂直度的測量與調(diào)整來保證。

圖3 靜環(huán)端面與軸垂直度測量

表1 靜環(huán)端面與軸垂直度測量記錄

　　泵用機(jī)械密封在軸徑>50~120mm 時(shí)，要求垂直度≤0.06mm。在軸合適位置架設(shè)百分表表座，將百分表測頭垂直于靜環(huán)端面壓下1~2mm，調(diào)節(jié)百分表盤面對零，通過盤車測量靜環(huán)端面均分8 個(gè)點(diǎn)與軸的垂直度，經(jīng)測量最高點(diǎn)在2 方位。用軟木塊墊在2 方位，輕輕點(diǎn)擊，用百分表監(jiān)視變化量，依次調(diào)整各測量值偏大方位，再盤車一圈后，至1 方位將百分表重新對零，再次測量8 個(gè)方位的端面垂直度，直至每個(gè)方位測量值達(dá)到0.01~0.02mm。調(diào)整靜環(huán)端面與軸垂直度可按：

　　計(jì)算，LX—調(diào)整方位的端面垂直度調(diào)整值(X 為1~8 各個(gè)點(diǎn)的方位);L0—調(diào)整方位端面垂直度測量值;L180—調(diào)整方位對角180°端面垂直度測量值。

　　盤車測量調(diào)整靜環(huán)端面與軸的垂直度不是一次就能成功的，往往需要重復(fù)幾次，逐漸使垂直度調(diào)整到合格范圍。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格控制垂直度在 0.01~0.02mm 范圍，可使機(jī)械密封安裝后的氣密性試驗(yàn)的合格率得到顯著提高。

　　(2)端面比壓

　　垂直度調(diào)整合格后，在軸上套裝動(dòng)環(huán)，在動(dòng)環(huán)內(nèi)槽裝入O 型橡膠密封圈，再壓上補(bǔ)償環(huán)。對補(bǔ)償環(huán)的軸向位置確定，涉及端面比壓調(diào)整。端面比壓是彈性力作用在密封端面上產(chǎn)生的單位面積上的壓力，其主要作用是保證主機(jī)在啟動(dòng)、停車或介質(zhì)壓力波動(dòng)時(shí)，使密封面能緊密貼合;同時(shí)用以克服動(dòng)環(huán)輔助密封圈與軸表面間的摩擦阻力，使動(dòng)環(huán)能追隨密封面的磨損沿軸向移動(dòng)。端面比壓過大將加速摩擦副磨損;比壓過小則易泄漏。調(diào)整比壓其實(shí)就是調(diào)整彈簧的壓縮尺寸，對補(bǔ)償環(huán)的軸向定位。該潛水泵可根據(jù)原始標(biāo)記(水泵解體時(shí)原補(bǔ)償環(huán)的軸向位置標(biāo)記)，結(jié)合水泵圖紙上標(biāo)注的機(jī)械密封軸向位置尺寸，兼顧經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行彈簧會(huì)疲動(dòng)松動(dòng)，向內(nèi)調(diào)整1mm。并且彈簧座不能偏斜，可測量補(bǔ)償環(huán)端面周向各點(diǎn)與軸身止口距離誤差來保證。合格后對角擰緊補(bǔ)償環(huán)緊定螺釘，此時(shí)用手推動(dòng)環(huán)作軸向壓縮，松手后動(dòng)環(huán)應(yīng)能自動(dòng)彈回，無卡滯。

　　3.氣密性試驗(yàn)

　　采用在密封部位涂抹肥皂液進(jìn)行靜壓試驗(yàn)結(jié)合人工盤車的方法檢測各腔體氣密性情況。

　　(1)泄漏分析及判斷

　　泄漏量較小，多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題;泄漏量較大時(shí)，則表明動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再人工盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動(dòng)環(huán)密封圈有問題;如盤車時(shí)泄漏量有明顯變化則可斷定是動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問題;如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動(dòng)環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。

　　(2)氣密性試驗(yàn)

　　安裝后對電機(jī)腔、油腔內(nèi)用空壓機(jī)打壓至0.2MPa，關(guān)閉相關(guān)氣路閘閥進(jìn)行腔體保壓。在靜環(huán)與靜環(huán)座配合處、動(dòng)環(huán)與靜環(huán)貼合處、補(bǔ)償環(huán)與軸之間涂沫肥皂液，盤車檢查是否有翻泡現(xiàn)象，同時(shí)監(jiān)視內(nèi)腔壓力表數(shù)值是否有變化。

六、結(jié)語

　　清水河泵閘10KV 潛水軸流泵結(jié)構(gòu)中的機(jī)械密封在安裝調(diào)整中采用盤車測量，控制靜環(huán)端面與軸垂直度≤0.02mm的做法，經(jīng)6 臺(tái)相同型號水泵的安裝實(shí)踐驗(yàn)證，均只需一至兩次調(diào)整即可達(dá)到密封腔保壓0.2MPa，12h 無明顯滲漏(≤0.01MPa)，符合要求，提高效率，節(jié)省工時(shí)。