關于機械密封失效的影響因素分析與影響機制探討

冀海波(丹東波紋管密封有限公司， 遼寧 丹東 118300)

關于機械密封失效的影響因素分析與影響機制探討

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機械密封主要是將較易泄露的軸間密封改為不宜泄露的端面密封。機械密封的主要特點是密封面為垂直于旋轉軸線的端面。本文主要探究了影響機械密封失效的主要因素，同時給出了一些預防機械密封失效的措施，以期對改進機械密封工藝有所幫助。

機械密封；失效；預防措施

隨著工業技術水平的發展，旋轉設備對密封性要求越來越高，機械密封以其獨特的優勢被廣泛用到離心泵和壓縮機等各種旋轉設備中[1]。然而在生產和使用過程中，由于其復雜的結構和技術水平要求高，可能會造成機械密封失效。本文主要針對機械密封失效的影響因素進行了詳細分析，同時給出了相關的解決措施。

1 機械密封失效影響因素與影響機制

由于機械密封的選型不對、密封質量不好、使用儀器本身進度不達標和運行操作錯誤等原因不當，機械密封可能會發生失效行為。機械密封失效通常會伴隨著泄露、磨損和扭矩異常等現象，造成密封失效的影響因素主要有以下幾個方面。

第一，密封面不閉合。當動環不能隨著固定動環和橡膠圈的轉軸轉動而及時貼合時，就會使一些顆粒物進入軟環之中，導致輸送介質實際變為了“砂輪”這些摩擦會引起副環的殘余變形，改變端面間隙的平行狀態。同時，套軸與滑動部件間的顆粒物、橡膠圈與套軸摩擦的生成物和彈簧中顆粒物都會造成密封面不能緊密閉合。

第二，熱損效應。由于密封面高速運轉過程中會產生大量的熱，雖然橡膠圈在設計時不會低于耐熱設計規范，但長時間的熱效應可能會使密封環中橡膠老化、失去彈性造成密封效果變差[2]。此外，高溫下石墨表面產生的樹脂在受到摩擦時會進一步發生碳化和粘結劑的受熱軟化都會加快機械密封失效的發生。

第三，材料腐蝕。密封材料相對于流體介質高速運動，密封件表面會遭到流體的沖刷，容易造成材料的表面腐蝕。金屬構件在運行的過程，彈簧和波紋管等構件往往要承擔較大壓力，易發生高壓下的應力腐蝕。金屬或是彈簧表面大部分不腐蝕或者腐蝕輕微，在局部區域易發生孔徑較小的點腐蝕。

第四，安裝誤差。機械密封對安裝的要求較高，由于安裝不達標，造成機械密封失效的例子比比皆是。如動靜環表面不平、尺寸誤差，安裝時損傷破壞或未被壓實，彈簧不垂直、應力不均勻或長短不一，密封端面與轉軸不完全垂直等因素都會造成密封失效[3]。

2 機械密封失效的預防措施

針對機械密封失效的原因，本文給出了一些預防措施，主要有以下幾點。

(1)根據機器運轉時的溫度，介質中有無雜質，機器的精度要求及本身所能。達到的精度等條件選擇最佳的機械密封形式。如選用較粗的彈簧或是幾個彈簧組合以防止彈簧受力過大而失去回復性能，有腐蝕性工藝生產時，選用耐腐蝕性的機械密封構件(圖1)。

(2)加強構件檢查，為了及時發現密封構件在運作時的一些問題，需要安排工作人員進行定期檢查，并及時記錄下各部件的情況。對一些老化的、已經出現問題的構件及時更換，保證密封系統的安全、穩定、長周期使用。

圖1 常見機械密封構件圖

(3)當密封裝置工作環境溫度較高時，可引入沖洗輔助裝置，選擇耐高溫的密封材料，在接口處需要協助工作的構件應采用膨脹系數近似的材料，以防二者膨脹不同步造成接口處產生裂縫。此外，當工作環境溫度高于200℃時，優先使用帶有鉛墊片，解決了微動密封和失彈問題，能有效抵抗高溫的金屬波紋管進行機械密封[4]。

(4)在安裝前，仔細檢查機械密封的型號、規格是否符合設計圖紙的要求[5]；檢查主機軸的竄動量、擺動量和撓度是否符合技術要求；安裝過程中應保持清潔，特別是旋轉環和靜止環密封面及輔助密封圈表面應無雜質、灰塵；安裝過程中不能用工具敲打密封元件。

(5)處于腐蝕性介質中的密封元件，不僅要注意每一零件本身的耐腐蝕性，還應防止兩種材料在一起時產生的電偶腐蝕。尤其是環端面受到磨損和介質腐蝕的同時作用時要注意這些材料的鈍化耐磨性和鈍化穩定性。作為彈簧，可采取彈簧外裝、彈簧保護層、泄露液隔離用多端面結構等。輔助密封圈的材料要求除了彈性之外，還需考慮對介質的耐腐蝕性和耐熱性。

3 結語

綜上所述，引起密封失效有多種因素，為防止密封失效要根據機械本身的要求選擇合適的密封設備；安排工作人員定期對密封設備進行檢查；安裝前檢查好型號、尺寸和平整度等；耐腐蝕性介質中注意對零件的防腐蝕保護。

[1]暢瑞延.分析機械密封失效的原因[J].山西建筑,2015，29(15)：125-126.

[2]楊煒明.機械密封的失效因素分析及措施[J].潤滑與密封,2014，12(6)：192-194.

[3]郭海峰.離心泵機械密封失效原因分析及消除措施[J].化學工業,2015，3(1)：34-36.

[4]解毅.備用油漿泵機械密封失效原因及對策[J].煉油技術與工程,2015，42(8)：31-33.

[5]朱博峰.堿液輸送泵機械密封失效原因分析與措施[J].設備與防腐，2014，5(1)：69-70.