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

一、引言

　　機械密封也叫端面密封。它是靠彈簧和密封介質的壓力在隨軸旋轉的動環(huán)和相對靜止的靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當?shù)膲壕o力，使兩個端面緊密貼合，并相對滑動。端面間保持一層極薄的油膜或水膜，介質通過時阻力很大，阻止液體泄漏，從而達到密封的目的。機械密封安裝質量的好壞直接影響到水泵的安裝質量和運行安全，因此必須把握幾點關鍵工序的操作，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，每臺水泵單機流量5m3/s，葉輪直徑1.3m。隨著運用時間的推移，運用頻率的增加，逐漸暴露出軸承運行溫度同比升高，配套電動機絕

　　緣下降等問題。經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)：

　　(1)測量電動機定子繞組對機殼的冷態(tài)絕緣電阻。實測三相對地絕緣電阻<10MΩ(要求>50MΩ)，吸收比<1.1(要求>1.3)，即電動機內(nèi)部有受潮現(xiàn)象。

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

　　(3)機械密封金屬結構有銹斑，彈簧銹蝕，動、靜環(huán)摩擦面有偏磨，機械密封的動環(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(即電機腔的機械密封)的補償環(huán)壓得過死，動環(huán)不能在泵軸上靈活移動造成動、靜環(huán)磨損較大，且磨損后得不到補償位移。油腔內(nèi)的油已乳化變質，造成油封動、靜環(huán)之間的摩擦副滲入雜質顆粒，潤滑條件惡劣，運行時溫度升高，加劇磨損，密封逐漸失效。水封(即油腔外與水接觸的機械密封)密封性能下降。由于水泵起動、停止瞬間以及上海黃浦江潮位漲落變化較快時，運行工況變化劇烈，造成壓力波動大，含有大量泥砂的江水在壓力作用下滲透水封，進入油腔，加上油封磨損產(chǎn)生的溫度，加速油質劣化，產(chǎn)生雜質和水份，進一步促成油腔內(nèi)油封性能的下降，造成電機腔內(nèi)定子繞組受潮，絕緣電阻下降。

四、機械密封的結構及功能

　　該機械密封由靜環(huán)、動環(huán)、補償環(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，安裝在電機軸伸端的靜環(huán)座內(nèi)。動環(huán)是石墨或合金材料，動環(huán)內(nèi)圈安裝輔助軸向密封為O 型氟橡膠圈。補償環(huán)為不銹鋼材料，周向均布多彈簧，對動環(huán)的軸向位移進行彈性補償，補償環(huán)的周向設有一圈緊定螺釘，在調整機械密封時起到軸向定位與防轉作用�？ōh(huán)對補償環(huán)起軸向定位加固作用。

圖1 單面多彈簧機械密封結構

　　清水河泵站潛水軸流泵所使用的機械密封共有兩道(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)的油液向電機內(nèi)部滲漏。兩套機械密封為單面多彈簧機械密封，水封摩擦副材料由碳化鎢(靜環(huán))與碳化鎢(動環(huán))材料配對。油封摩擦副材料由碳化鎢(靜環(huán))與石墨(動環(huán))材料配對。

圖2 1300QZ-100-355 型潛水軸流泵剖面圖

五、機械密封的安裝調試

　　1.安裝前的檢查與測量

　　(1)檢查機械密封表面無氣孔、麻點、裂紋、劃痕、偏磨及飛邊等缺陷，以避免早期泄漏。動、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)動環(huán)內(nèi)徑與軸徑的間隙應在0.2~0.40mm，以避免密封圈浮動性差。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。動環(huán)的凸臺高度≥lmm，以免影響散熱。

　　(3)測量彈簧的自由度應一致，彈簧兩端面應保持平行，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.機械密封安裝的關鍵工序

　　(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，敲擊時用力要輕，對角180°輪流點擊，不可僅對局部點擊，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

　　泵用機械密封在軸徑>50~120mm 時，要求垂直度≤0.06mm。在軸合適位置架設百分表表座，將百分表測頭垂直于靜環(huán)端面壓下1~2mm，調節(jié)百分表盤面對零，通過盤車測量靜環(huán)端面均分8 個點與軸的垂直度，經(jīng)測量最高點在2 方位。用軟木塊墊在2 方位，輕輕點擊，用百分表監(jiān)視變化量，依次調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 個方位的端面垂直度，直至每個方位測量值達到0.01~0.02mm。調整靜環(huán)端面與軸垂直度可按：

　　計算，LX—調整方位的端面垂直度調整值(X 為1~8 各個點的方位);L0—調整方位端面垂直度測量值;L180—調整方位對角180°端面垂直度測量值。

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

　　(2)端面比壓

　　垂直度調整合格后，在軸上套裝動環(huán)，在動環(huán)內(nèi)槽裝入O 型橡膠密封圈，再壓上補償環(huán)。對補償環(huán)的軸向位置確定，涉及端面比壓調整。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在啟動、停車或介質壓力波動時，使密封面能緊密貼合;同時用以克服動環(huán)輔助密封圈與軸表面間的摩擦阻力，使動環(huán)能追隨密封面的磨損沿軸向移動。端面比壓過大將加速摩擦副磨損;比壓過小則易泄漏。調整比壓其實就是調整彈簧的壓縮尺寸，對補償環(huán)的軸向定位。該潛水泵可根據(jù)原始標記(水泵解體時原補償環(huán)的軸向位置標記)，結合水泵圖紙上標注的機械密封軸向位置尺寸，兼顧經(jīng)長時間運行彈簧會疲動松動，向內(nèi)調整1mm。并且彈簧座不能偏斜，可測量補償環(huán)端面周向各點與軸身止口距離誤差來保證。合格后對角擰緊補償環(huán)緊定螺釘，此時用手推動環(huán)作軸向壓縮，松手后動環(huán)應能自動彈回，無卡滯。

　　3.氣密性試驗

　　采用在密封部位涂抹肥皂液進行靜壓試驗結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，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題;泄漏量較大時，則表明動、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上，再人工盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)密封圈有問題;如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題;如泄漏介質沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。

　　(2)氣密性試驗

　　安裝后對電機腔、油腔內(nèi)用空壓機打壓至0.2MPa，關閉相關氣路閘閥進行腔體保壓。在靜環(huán)與靜環(huán)座配合處、動環(huán)與靜環(huán)貼合處、補償環(huán)與軸之間涂沫肥皂液，盤車檢查是否有翻泡現(xiàn)象，同時監(jiān)視內(nèi)腔壓力表數(shù)值是否有變化。

六、結語

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