机械密封的冲洗,是用来维持端面那层液膜的
孔板堵住以后泵还在转,密封会先干磨。含颗粒的介质不能拿来自己冲洗端面。

机械密封的两个端面要靠一层很薄的液膜工作。液膜带走摩擦热,也避免介质在端面处汽化。液膜一旦消失,石墨或碳化硅会在很短时间里拉出沟槽,密封开始滴漏,泵往往还在正常打液。冲洗就是有意地维持这层液膜:让干净、温度合适的液体经过密封腔,把热带走,并让端面处的压力和温度离汽化远一点。
自冲洗靠孔板,孔板堵了密封先坏
最常见的做法是从泵出口引一股液体,经过一只孔板回到密封腔,再随泵内流动回到叶轮。出口压力高于密封腔,液体才会流。孔板用来限制流量,避免过多液体在密封腔里空转发热。孔板孔径很小,介质里稍有纤维或焊渣就会堵。堵住以后,泵的流量和压力可能看不出变化,密封腔却已经没有冲洗,端面温度上升,液膜丢失。
所以自冲洗要有办法确认它还在流。孔板前后的压差、密封腔温度,或者管路里一只简单的视镜,都比只看泵出口压力有用。出口压力正常,只说明泵在打液,说明不了那一股细流还在经过孔板。检修后忘记装孔板,冲洗量过大,密封腔温度也可能异常;孔板装反或被垫片挡住,则完全不流。这两种都要在试车时看温度,而不是只听密封有没有漏。
颗粒介质要把干净液体从外面送进来
介质含固体时,用介质自己冲洗,等于把颗粒送进端面。颗粒进了液膜,端面会被划出周向沟槽。这时要改用外部清洁液体冲洗,压力略高于密封腔,使清洁液体流入密封,介质和颗粒被推开。外冲洗的液体必须和工艺相容,流量稳定。压力只高一点点不够,泵启动和停车时密封腔压力会波动,外冲洗若没有余量,介质会倒灌进冲洗管,把颗粒带进本来干净的系统。
双端面密封用的是另一路思路。两对端面之间充入隔离液。隔离液压力高于介质时,泄漏方向是隔离液进入介质,介质出不来,适合不能漏到大气的场合。若中间液体不加压,它只是把漏出来的介质收集并带走,介质仍可能进入这间腔,大气侧端面再负责挡住。加压和不加压,储罐、压力源和报警都不相同。把不加压的系统当成加压来用,压力建立不起来,介质会直接到达外侧端面。
急冷在大气侧,替代不了端面冲洗
有的密封在大气侧通水或低压蒸汽,用来冲掉已经漏出来、容易结晶的介质,避免结晶把弹簧和轴套卡死。这股液体不经过端面之间的液膜,所以它改善不了端面的润滑和冷却。结晶问题解决了,端面仍然可能因为没有冲洗而干磨。两种管路都装上时,要分清哪一根进的是密封腔,哪一根只是淋在外面。
冲洗量也有范围。太小,摩擦热带不走,密封腔温度明显高于介质温度。太大,对自冲洗来说是能量浪费,还可能冲蚀较软的密封环;对外冲洗来说,过多外来液体进入工艺。温度和泄漏一起看,比单看滴漏更早。密封腔温度持续升高、泄漏尚未出现时,就该查孔板、过滤器和冲洗压力,等到滴漏成线,端面多半已经拉伤,换密封时若冲洗仍然不通,新密封会以同样的速度再坏。
端面材料决定它能承受多长的干摩擦。石墨对碳化硅,短时间缺液可能只是轻微拉毛。硬对硬更耐颗粒,缺液时发热更快,热裂会从环面扩展。所以同样是冲洗中断,不同材料留下的痕迹不同,但不能因为用了硬环就取消冲洗。硬环解决的是颗粒划伤,解决不了液膜消失后的热量。
密封腔压力和介质的汽化压力要留出差距。介质温度接近沸点,或者进口条件让密封腔压力很低时,端面摩擦稍一发热,液体就在端面汽化,气膜替代液膜,泄漏和响声一起出现。冲洗若能带来温度更低的液体,或者从出口引来压力更高的液体,就是在加大这个差距。泵的汽蚀和密封汽化有时同时发生,叶轮的麻点和密封环的干磨会一起出现,两件事都要处理。
过滤器装在外冲洗管路上时,滤芯堵塞和外冲洗中断是同一件事。压差表要有人看。没有压差表,可以比较密封腔温度和冲洗液温度,两者突然拉大,说明流量下降。过滤器旁通如果在堵塞时自动打开,颗粒会在没有报警的情况下进入端面。旁通保护的是管路不被憋破,保护不了密封面。
双端面的加压系统要有液位和压力报警。隔离液漏进介质,液位下降,压力仍可能暂时维持。只报警压力、不报警液位,储罐空了以后才发现,此时外侧端面已经在没有液体的情况下运转。隔离液本身要清洁、润滑性足够,并且不和介质反应生成固体。反应生成的固体会把端面垫开,泄漏看起来像密封损坏,拆开能看到沉积物。
停车和启动是液膜最容易丢失的阶段。停车后密封腔被排空,启动瞬间端面是干的,若冲洗管上的阀忘开,干摩擦就发生在这几秒里。操作顺序应让冲洗先建立,再启动泵。自冲洗依赖泵自身压力,启动过程要尽量短,避免在出口阀关闭、密封腔又没有液体的状态下长时间盘车。
把一次密封损坏拆开看,端面是周向沟槽、热裂还是结晶卡死,对应的管路不同。沟槽查颗粒和过滤,热裂和发蓝查冲洗是否中断、温度是否过高,结晶卡死查大气侧急冷。三种痕迹用同一种“再换一对摩擦副”的办法处理,冲洗条件不变,新摩擦副的寿命会和旧的接近。
冲洗管的管径和孔板孔径是一对。管径很大、孔板很小,稍有杂物就堵。孔板孔径被人为钻大,流量过大,密封腔搅油发热,自冲洗反而成为热源。孔径应按密封厂家给出的流量来定,并在孔板前加过滤或至少保证管路吹扫干净。试车时用手感觉管路内外是否有温差,完全冰凉的冲洗管往往没有流动。
密封腔排气也要在开车程序里。气体聚在腔体上部,端面有一半接触的是气。液体冲洗已经打开,气体不排,上部端面仍会干磨,痕迹在环的局部而不是整圈。排气阀要装在腔体最高点,见到稳定液体后再关闭。这一步漏掉时,泄漏会表现为间歇的,随着气体被慢慢带走又暂时变好,容易被当成密封已经磨合。