機械密封在旋轉設備上的故障原因及故障處理

機械密封在石油、冶金、化工企業及電廠的旋轉設備（工業泵）中應用非常廣泛，其密封效果將直接影響整機運行的穩定性和可靠性，已成為評定機械產品質量的一個重要指標。筆者從機械密封的內外部條件的角度，分析影響密封效果的幾種因素和應采取的合理措施。

一、機械密封的原理

機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在液體壓力和補償機構彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合，并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用是將易泄漏的軸向密封改變為較難泄漏的端面密封。

機械密封通常由動環、靜環、壓緊元件和密封元件組成。其中動環隨泵軸一起旋轉，動環和靜環緊密貼合組成密封面，以防止介質泄漏。動環靠液體的壓力及補償機械外彈力使其端面壓緊在靜環端面上，產生適當的比壓并保持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產生壓力，可使泵在不運轉狀態下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，并防止雜質進入密封端面。密封元件起密封動環與軸、靜環與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。

二、機械密封的故障及原因

據統計，有50%～60%設備非計劃停車故障與機械密封泄露直接有關。

1.機械密封零件的故障表現

旋轉設備在運行當中，密封端面經常會出現磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了會松弛、斷裂和被腐蝕。輔助密封圈會出現裂口、扭曲和變形、破裂等情況。

2.機械密封振動、發熱故障原因

設備旋轉過程中，會使動靜環貼合端面粗糙，動靜環與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足，或端面在安裝時夾有顆粒雜質，也會引起機械密封的振動和發熱。

3.機械密封介質泄漏故障原因

（1）靜壓試驗時泄漏。在安裝時造成的密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊，或壓縮量不夠、損壞。

（2）周期性或陣發性泄漏。機械密封的轉子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓，才能起到密封作用，這就首先要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，其次要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內。

（3）機械密封的經常性泄漏。其原因有多方面：第一，由密封端面缺陷引起的經常性泄漏；第二，由輔助密封圈引起的經常性泄漏；第三，由彈簧缺陷引起的泄漏。轉子振動，傳動、緊定和止推零件質量不好或松動，機械密封輔助機構、介質的問題等也都會引起經常性泄漏。

（4）機械密封振動偏大。其原因除機械密封本身的原因外，泵軸設計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯軸器的平行度差、徑向力大等也會引起振動偏大。

三、處理措施

1.機械密封振動、發熱的處理

動靜環間至少保證0.75mm的間隙，以形成液體膜。如果是摩擦副配對不當，就要更改動靜環材料，使其耐溫、耐腐蝕，以減少機械密封的振動和發熱。

2.機械密封泄漏的處理

引起機械密封泄漏的原因有多種，要具體問題具體處理。為了最大限度地減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術要求進行裝配，同時還要注意以下事項。

（1）裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、潤滑油、揩拭材料要十分干凈。

（2）修整倒角倒圓。

（3）裝配時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化；動靜環組的裝配，應到位、靈活；彈性開口環應定位可靠；必須保證動環在軸上軸向移動靈活。

3.泵軸竄量大的處理

合理地設計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。對于多級離心泵，設計方案是:平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。

4.增加輔助沖洗系統

必須沖洗密封腔中密封介質的顆粒、雜質，否則會因此使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導致機械密封被迅速破壞。因此機械密封的輔助沖洗系統是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。

5.泵振動的處理

在泵產品的制造裝配過程中，泵、電機、底座、現場管路等輔助設備在現場安裝時，要嚴格把關，消除振動源。

以上簡單闡述了機械密封在旋轉設備上的故障原因和出現故障后的處理措施，以后再遇到機械密封的故障問題時，首先要考慮機械密封本身的影響因素，然后還要考慮機械密封外部的一些影響因素，從而不斷提高機械密封的效果。

（作者單位：河南洛陽中信重工高級技工學校）