化工機械密封故障原因與解決措施

廖艷玲

（中國石化青島煉油化工有限責任公司，山東青島 266500）

0 引言

化工機械密封是化工生產過程中所投入使用的專業化工機械的軸封裝置，由于化工機械本身專業性較高，對各零件、參數及裝置配置的要求極高。化工機械密封要保障其可靠性，才能發揮其在化工機械當中的作用。當前實踐生產與應用中，化工機械密封常因磨損、化學腐蝕等出現故障，為此本文將針對這些故障進行原因剖析，并提出針對性解決措施。

1 機械密封簡介

機械密封是近年來應用較為廣泛的一種動密封產品，也可以將其稱之為“端面密封”。機械密封主要用于壓縮機、液壓傳動軸，通常情況下機械密封能夠在壓力以及補償機構磁力的作用下保存貼合狀態，有效防止流體出現泄漏現象。

在我國精密加工技術的推動下，密封理論、密封結構、密封工作都得到了有效發展。密封理論主要與密封摩擦、密封工作性能等都有一定聯系，其中在密封理論中最關鍵的是流體動壓潤滑理論。在科技創新中，密封結構方面的改變主要由原來的單端面密封發展為雙單面密封，并且也增加了多彈簧結構。刨分式、組合式都是目前機械密封的主要結構。機械密封在功能、性能方面也逐漸向使用壽命長、無污染方面發展。

2 化工機械密封的故障原因與解決措施

2.1 常見故障原因分析

2.1.1 安裝不當造成機械密封泄漏

在對機械密封操作中，通常因憋壓、氣蝕等各種因素造成的異常現象使密封內部產生較大的軸向力，使動靜環接觸面分離。在對機械密封安裝中，靜環密封圈過松或者過緊都會導致機械密封故障的現象發生。當密封圈過松時，靜環會產生脫離靜環座的現象。當密封圈過緊時，則會造成彈簧無法調整動環軸向浮動量。

除此之外，在機械密封設計選型方面一旦出現選擇錯誤，不僅會造成密封端面比壓偏低等，也會出現泄漏故障。在機械密封工作介質中若出現顆粒狀等物質，會導致密封在運轉中劃傷動靜環密封面，引發故障。

2.1.2 長期磨損造成機械密封泄漏

機械密封長期使用會發生磨損的現象，密封內部正常的配合關系會遭到破壞，從而造成端面磨損的現象。在常規檢查及故障檢測中，檢查人員可以根據磨損痕跡，判斷密封的內部運動及磨損情況，確定密封泄漏的具體原因。例如，針對機械密封進行解體及故障分析，當磨痕均勻且各零件無明顯異常時，則可以判斷為密封端面產生泄漏，但是根據機械密封的工作原理來講，產生泄漏的原因不一定是密封本身的問題，如在泄漏量在標準范圍內，表面機械密封的泄漏原因與兩端面間無聯系，可能問題發生在其他部位。

2.1.3 化學腐蝕造成機械密封泄漏

化學腐蝕也是造成機械密封泄漏的原因之一。化學變化會使密封表面形成腐蝕，甚至在密封的部位產生劇烈腐蝕點。通常金屬晶界上產生的晶間腐蝕，對金屬內部會造成較大影響，以導致金屬產生破壞引起斷裂。

2.1.4 零件失效造成機械密封泄漏

機械密封零件失效主要體現在輔助密封圈的失效。輔助密封圈的時效會導致密封無法正常使用，從而出現O形圈老化。永久性變形以及扭曲損傷等都是零件失效的表現，因此在選用零件的時候通常要考慮合成橡膠的安全使用溫度，并且要截取截面較大的橡膠O形圈，適當提高零件硬度，采用與密封相符合的裝配結構。

2.2 化工機械密封泄漏的解決措施

基于上述故障原因分析可知，化工機械密封端面膜直接決定密封效果，因此要保證端面膜不發生相變或不發生端面破壞情況。由于工況不同，機械密封設計也存在一定差異性，因此要結合實際生產情況，選擇密封可靠、壽命長的靜密封圈，并把握好摩擦副材料的質量。針對化工機械密封泄漏故障，在選擇解決措施時給出3個建議。

（1）周期性泄漏解決措施。關于周期性滲漏要在裝配機械密封時將軸向竄動量調整到＜0.1 mm，保持其與軸的過盈量適中，并且要在保證徑向密封的同時，保證在軸上能夠自由活動。在周期性滲漏中，潤滑油量要符合密封運轉的需求，通常潤滑油要高于動、靜環密封面。

（2）磨軸引發泄漏解決措施。在針對密封出現磨軸的問題中，首先要保證密封下端蓋以及油室的清潔度，在檢查的過程中針對不清潔的潤滑油要禁止使用。并且通常情況下，機封油室腔的內油面應保持改與動靜環密封面。除此之外要根據不用的使用介質選擇與其相符合的結構機制，例如針對高揚程泵應設計機封機構。

（3）壓力引發泄漏解決措施。由于彈簧比壓總壓比不正常，易造成高壓或壓力波，使機械密封因壓力出現泄漏，因此應該轉配機封時使彈簧壓縮量符合標準，避免發生過大或過小現象。在高壓條件下要保證端面受力合理，減小其變形的可能性，采用耐壓強度較高的材料。除此之外，針對出現的負壓情況，也可以采用雙端面機械密封。

2.3 案例分析

以大連密封公司1120-HT-101液力透平機械密封為例。液力透平HT101在實踐應用中效果不佳，使用中常出現泄漏問題。

（1）該機械密封基本情況。液力透平機轉速為2987 r/min，溫度為（260～270）℃，壓力為 2.7 MPa 。

（2）故障檢查。通過對液力透平解體后機封外觀來看，密封摩擦面上有一層銀灰色物質，除了摩擦面位置密封接觸部位上同樣存在這樣的物質，因此可以初步判斷密封泄漏與銀灰色物質有關。由于密封面無法正常接觸從而產生泄漏，通過檢查人員對密封介質的具體成分組成檢查，對密封液體油也要進行有效檢查，看是否存在其他成分，銀灰色物質如圖1所示。

（3）原因分析。檢查人員分析HT-101故障原因，認為可能是密封液導熱油中，所含有的成分在受到溫度變化后，產生化學變化從而析出附著在密封環面上，在長時間使用過程中，環面上形成薄膜層，薄膜層阻礙密封正常工作，從而導致泄漏現象發生。該密封液為T55導熱油，密封故障解體中發現有結焦現象。在對HT-101使用情況及故障分析來看，密封存在的問題主要表現在介質端方面，通過研究人員判斷，工作環境中的溫度變化是引起機械密封泄漏的主要原因。在現場測量密封進出口管的溫度有明顯差異，導致機械密封內部存在循環量不足的問題，并且經常會發生溫度過高等情況。

圖1 HT-101表面銀灰物質

（4）解決措施。通過故障診斷與分析后，應對密封環進行清洗和淹沒，并保證其合格后再繼續使用；要更換密封所有O形圈、墊片、彈簧、傳動螺釘等易損件；對該機械密封中的金屬件進行清洗和拋光，并通過靜壓實驗后方可投入使用。

3 結語

化工機械密封故障的原因有較多因素，例如安裝中失誤、化學腐蝕和零件失效等。本文基于故障原因分析基礎上，提出幾點應用措施，并通過案例分析進一步討論機械密封故障及解決措施。案例中故障產生的主要原因是密封受到溫度的影響形成其他物質阻礙密封正常工作，對其進行故障處理后效果明顯，可繼續投入使用。