機械密封失效原因分析

楊建明

摘 要：介紹離心泵機械密封的工作原理、結構特點，以及各部件的基本構成和作用原理，離心泵機械密封主要露點分析。著重分析了化工生產(chǎn)中離心泵機械密封失效的主要原因及處理方法，主要零部件的技術要求，安裝及拆卸機械密封過程的技術要求?？偨Y了化工生產(chǎn)中，離心泵采用機械密封在日常使用及停車后的維護和有關注意事項。

關鍵詞：離心泵；機械密封；泄漏

中圖分類號：TH311 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）35-0172-02

化工生產(chǎn)中，離心泵軸封大部分采用機械密封，離心泵故障是由機械密封失效造成的占比達70%，因此，要求泵用機械密封要可靠，使用壽命長。

1 機械密封的工作原理及特點

機械密封具有密封性能好、泄漏量少、使用壽命長、軸和軸套不易損壞、摩擦系數(shù)小、功耗小、泵的效率比較高等優(yōu)點，適應自動化生產(chǎn)過程及溫度過高或過低、高壓、真空、高速及各種腐蝕介質、固體顆粒、介質等苛刻條件下的密封要求。

2 機械密封的基本構成及作用原理

（1）端面摩擦副的作用是保持緊密配合，形成密封面，防止介質泄漏。動、靜環(huán)要求具有良好的耐磨性，動環(huán)可軸向運動，自動補償密封面磨損，使其與靜環(huán)配合良好，靜環(huán)浮動，緩沖效果好。（2）彈性元件主要是補償、預緊和緩沖，并對密封面產(chǎn)生合理的比壓。它始終需要保持彈性以克服副密封與傳動部件之間的摩擦，并啟動環(huán)補償。（3）輔助密封主要起固定環(huán)和活環(huán)的密封作用，起到浮動緩沖作用。需要保證靜環(huán)與壓蓋之間的密封性是靜環(huán)輔助密封元件，使靜環(huán)具有一定的流動性；動環(huán)的輔助密封元件保證動環(huán)與軸之間的密封（或軸套）。（4）變速器的作用是傳遞扭矩的軸動環(huán)。（5）緊固件發(fā)揮運動的作用，靜態(tài)定位。正確的定位是為了確保摩擦關節(jié)處于正確的位置，并保持良好的彈簧壓力。同時，它的安裝和拆卸方便。放置方便，可重復使用。

3 機械密封的泄漏點

機械密封的泄漏點，一般有5處：（1）動環(huán)（旋動環(huán)）與靜環(huán)（靜止環(huán)）之間的摩擦端面；（2）動環(huán)密封圈與軸套外圈接觸的滑移面；（3）壓蓋密封圈與泵殼端面處的密封點；（4）靜環(huán)密封圈與靜環(huán)壓蓋之間形成的密封點；（5）軸套密封圈與軸套之間的密封點。

4 影響失效的主要原因及處理方法

機械密封的主要故障就是泄露，常見的機械密封失效的現(xiàn)象有以下三方面。

4.1 機械密封安裝后就發(fā)生泄漏

（1）如果壓蓋與密封箱之間的泄漏結束，檢查壓蓋螺釘是否擰緊、力是否均勻、密封間隙是否一致、密封箱是否損壞、密封墊是否損壞和壓蓋。（2）如果軸套與軸套之間有泄漏，則軸套緩沖問題發(fā)生在0之間，由圓的干涉值和密封結構發(fā)生。

4.2 機械密封試運轉時發(fā)生的泄漏

（1）泵在試運轉時，有雜質進入到動、靜環(huán)之間的密封端面，造成密封面的磨損。（2）機械密封安裝過緊時，泵啟動高速運轉時摩擦副（動環(huán)）之間的密封面受到嚴重損壞。（3）對彈簧調整不當。調整彈簧的壓縮量是調整機械密封表面壓力，是關系到密封性能和使用壽命的重要參數(shù)。

4.3 機械密封運轉相當時間后出現(xiàn)泄漏

新安裝（或更換）的機械密封投入運轉時，泄漏量在允許范圍內。其壽命要超過四千小時， 實際工作中示達此小時就失效，問題在于：（1）動環(huán)鑲嵌不當失效，造成動環(huán)與動環(huán)座發(fā)生相對轉動和脫落。（2）摩擦副材料質量欠佳。這會導致材料的導熱性能差，熱量散失不掉，升高了自身的溫度。（3）泵抽空。泵排空時，葉輪汽蝕或泵內沒有液體，并漏入氣體或液體汽化等，此時，密封在干燥或半干摩擦狀態(tài)。

5 機械密封技術要求、安裝與拆卸

5.1 安裝機械密封前了解泵的有關問題

（1）了解泵的型號及結構、泵的轉速、支承方式、轉向及泵安裝方面的情況。（2）了解泵的工作溫度、進出口壓力、密封箱中的壓力和溫度，采取何種輔助設施，泵運轉中的振動，泵是連續(xù)還是間斷運動等。（3）了解泵內介質特性。

5.2 安裝機械密封主要零部件的技術要求

（1）安裝機械密封的軸或軸套，不應生銹腐蝕，端部必須倒角修光滑，軸頸不大于φ30mm時為30°；軸頸大于φ30mm時為40°；光潔度應在？犖7以上。（2）安裝機械密封部位的軸（或軸套）徑向跳動偏差按表1規(guī)定。表面粗糙度小于Ra0.7；軸（或軸套）的外徑尺寸偏差為d4。

（3）密封腔和壓蓋結合定位端面對軸（或軸套）表面的跳動偏差按表2規(guī)定。

（4）壓蓋與靜密封圈接觸的部位，其粗糙度為Ra1.6，即光潔度？犖6，端部必須倒角。（5）壓蓋與軸套的直徑間隙為0.75～1.00mm；壓蓋與密封腔間的墊片厚度為1～2mm。（6）彈簧座內孔尺寸偏差為 Dc4，傳動座內孔尺寸偏差為D4。（7）彈簧兩端面對中心線不垂直度偏差小于0.5：100，同一個機械密封中，各彈簧之間的自由高度差小于0.5mm。（8）泵軸的竄動量不應超過±0.5mm。

5.3 機械密封的安裝與拆卸

5.3.1 機械密封的安裝。機械密封在裝配時應仔細，避免磕傷，劃傷動、靜環(huán)密封面及輔助密封圈，絕對不允許用手錘或鐵器敲打。

（1）機械密封的定位。它是確定機械密封在軸或軸套上的位置，這個位置應保證動、靜環(huán)安裝后，兩個端面應該有一定的預光壓縮量，一般4～6mm。（2）靜態(tài)零件裝配。防轉銷插入密封端蓋相應的孔，然后靜態(tài)環(huán)密封環(huán)在靜態(tài)環(huán)，然后在靜態(tài)環(huán)密封結束后面的槽蓋到密封蓋上防轉銷對齊。靜環(huán)壓蓋應在它應該放在的地方，連接端面。靜環(huán)的壓蓋和兩端之間的距離必須進行測量，以確保靜環(huán)的深度等于活塞的深度。（3）旋轉部分組裝。彈簧安裝在彈簧座上的推環(huán)上，拋光彈簧的兩端靠近彈簧座和推環(huán)上的平面。動環(huán)密封圈依次設置在活動圈內，并與推環(huán)相結合。確保V形密封圈的開口應朝向密封介質。不要安裝反環(huán)。O型圈不能轉動。然后組裝的旋轉部件套在軸（或軸套），彈簧座后端面對準位置設置幾次均勻地擰緊緊固螺釘，用手向后壓縮旋轉環(huán)，看看能不能軸向移動，必須在彈簧圈壓反彈自由移動。

5.3.2 機械密封的拆卸。沒有機械工具應用于去除機械密封。如果密封元件粘附在污垢或附聚物上，則應首先拆卸膠粘劑，然后將其拆下，并按安裝順序進行更換。

6 機械密封的實際應用與日常維護

6.1 機械密封起動前的注意事項

（1）檢查機械密封的輔助裝配，冷卻潤滑系統(tǒng)是否安裝無誤。（2）檢查管路安裝是否齊全，是否符合技術要求。要清洗物料管線，以防鐵銹、雜質進入密封腔內。（3）機械密封裝配后要進行靜壓試驗，檢查是否泄漏。泄漏嚴重須拆開檢查，重新組裝。（4）用手盤動聯(lián)軸器（其旋向應和正常轉向相同）檢查是否輕松，如果盤不動或“吃力”，應檢查裝配相關尺寸是否正確。（5）起動前應保持密封腔內充滿沖洗的冷卻水或密封介質。

6.2 機械密封運轉時注意事項

6.2.1 試運轉。啟動泵后，在觀察運轉情況時，不能將眼睛對準機械密封旋轉的切線方向，以免介質意外的濺到臉部或身體上發(fā)生事故。

6.2.2 正常運轉。試驗運行合格后，可在正常運行條件下轉為正常運行。升壓加熱過程應緩慢進行，注意異?，F(xiàn)象的發(fā)生。泵運轉過程中，觀察機械密封泄漏量和測量密封腔體溫度

6.2.3 停車。停車前停主機，然后停止冷卻和密封系統(tǒng)。如果汽車停了很長時間，應在密封腔內的介質流量放置干凈。一定要沖洗干凈。

7 結束語

機械密封的使用壽命是化工生產(chǎn)中保證離心泵安全、環(huán)保、穩(wěn)定和運行的重要因素。事實說明只要做到正確安裝、精心操作和認真維護，機械密封完全可以滿足化工生產(chǎn)泵用軸封長期運轉的要求。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]王汝美.實用機械密封技術問答[M].北京：中國石化出版社，2002.

[3]李楊.石化行業(yè)離心泵機械密封失效原因分析及解決辦法[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（16）：108.endprint