化工機械密封故障原因分析及解決策略探究

夏正武

摘 要 化工機械是在化工生產中為了產品加工，而在各環節中使用的專業機械。為避免化工生產中產生泄露問題，同時降低化工機械輸入軸動力和能量損耗，需對化工機械進行有效密封處理，確保化工機械可以安全穩定運行。文章從化工機械密封基本內容出發，簡要分析化工機械密封故障的原因，在此基礎上提出合理、有效的解決策略，確保可以實現可靠的化工機械密封。

關鍵詞 化工機械;密封故障;組成;原因分析;解決策略

1 機械密封概述

機械密封是指利用至少一對端面，要垂直于旋轉軸線，在流體壓力作用、補償機構彈力作用和輔助密封配合下，能夠良好貼合、相對滑動，形成一種可以避免流體泄露的裝置。輕型密封中會采用橡膠波紋管輔助密封處理，由于其彈力有限，因此還需加設彈簧提高其彈力。科技進步發展下，市場上出現了多種新型密封材料，精密加工技術也在不斷發展，機械密封理論、結構和性能都得到了提升。首先是密封理論方面，主要包含密封機理、動力學特性、流體動壓/靜壓潤滑理論等。其次是密封結構，由單端面密封逐步發展為雙端面密封，以及多斷面密封、組合式密封和波紋管式密封等。密封性能方面也不再僅僅可以滿足減少泄露的要求，而是能夠實現零泄漏、低功耗和無污染多方面要求。最后是機械密封系統，其構成內容主要有密封件動環和靜環、密封圈等輔助密封件、彈簧和推環壓緊件以及固定螺等傳動件。按照彈簧元件，可以將機械密封分為旋轉型和靜止型兩種類型，前者抗腐蝕性弱，因此不適合在腐蝕性較強的生產環節中使用，而可以選擇在大功率輸出環節、干燥環境中使用。各項條件恒定情況下，如果荷載力系數在1以上，則密封為非平衡機械密封，多在低壓環境下適用。壓力超過限度，擠出密封面間液膜，在缺乏潤滑漿阻力下化工機械處于高負荷運行狀態，其密封端面無法有效承受壓力則會崩潰。而非平衡式密封無法對平衡液體端面產生力的作用，密封腔壓力不斷提高下會損壞密封封面，因此如果載荷系數在1以下則適合采用平衡機械密封[1]。

2 化工機械密封故障原因分析

①安裝與維護不斷。在加工部件的過程中，存在操作不當會對加工精度產生不良影響，導致泵轉軸、軸套間無法實現有效配合，精度達不到規范要求。在安裝聯軸器的過程中，平行度不足會加大徑向力和軸向力。此外，如果未依據規范安裝零部件，則會引發振動問題，使得機械密封振動加大。②過熱損傷問題。在化工機械密封故障中，機械過熱是主要的一項形成原因。日常運行中，由于蒸汽冷凝液溫度過高，負責輸送的離心泵溫度也會升高，存在相當強的熱應力。通常機械熱應力過于強大，就會破壞密封環表面，進而出現一些斷裂痕跡，被稱之為熱裂現象。一旦產生熱裂，既會影響到機械質量物理性能，還會破壞機械密封性。同時，介質潤滑性較低，機械處于高溫環境、高負荷運行狀態下，都會使其產生大量摩擦熱量而使得密封環表面熱裂引發密封故障[2]。③長期磨損引發故障。機械磨損也會引發密封故障，機械端面摩擦損壞嚴重的情況下，轉動軸轉動會導致密封元件與原有軌道偏離，進而影響到機械密封性。長期磨損下，化工機械的密封環組合受損，其端面被磨損傳動軸轉動中，密封件徑向擺動、軸向位移，對此可以根據磨損痕跡判斷磨損和運動情況，分析故障原因。如果磨損痕跡比較均勻，且各零件間可有效配合，傳動的同軸度良好，多是由于密封處理本身不足導致的泄露問題。④化學腐蝕引發泄露。化工機械運行中，如果其密封長期處于酸性環境，會導致橡膠件逐漸溶脹、開裂，降低其密封性能。常見的腐蝕類型有表面腐蝕、應力腐蝕等幾種。化工機械密封接觸到腐蝕性介質情況下，會加劇密封表面腐蝕，產生劇烈腐蝕點。金屬晶界上腐蝕會滲入金屬內部加大破壞，甚至引發斷裂。

3 化工機械密封故障問題解決策略

①合理設計和改良設備。需依據化工生產實際情況和密封需求，合理設計化工及系統密封，盡量選擇壽命長、性能好的材料，依據機械運行中腐蝕因素和環境溫度合理選擇材料。實際運行中，要重視歸納總結經驗，探究可以延長機械密封運行的策略。②強化失效問題處理。首先是對動靜環的失效處理，動靜環易出現松動、脫落問題，因此需采取焊接措施使其形成一個整體，必要的情況下表采取鑲嵌結構。通過加固密封膠，確保動靜環、鑲嵌槽黏結有效。同時，進行降溫處理，減少高溫產生的不良影響。其次應為彈性補償裝置清除干凈表層雜質、縫隙，定期清理、涂抹封油，有助于其彈性的提升。也可選擇將彈性裝置改為螺旋結構，受離心力影響即便存在雜質也可脫落。最后要強化密封圈性能，選擇性能優良、抗高溫的材料，采取相適應的裝配結構[3]。③實時監控診斷機械運行狀態。一方面，在日常工作中，工作人員要對機械密封情況詳細觀測、檢查。另一方面可采用計算機設備監測機械設備特殊部位的密封狀態。當前可以采取人機結合的方式，通過培養專業監測人員、開發監測軟件、完善化工機械管理與監控體系，來提高監測效率。④加強日常維護。化工機械日常運行中，需保證操作規范性，做好日常保養維護工作，使機械設備處于良好運行環境中，延長其使用壽命。同時要定期進行全方位檢查，詳細記錄相關信息和數據。還要定時測試沖洗介質壓力、溫度計流量數據，及時更換舊的密封設備。企業需重視對技術人員和操作人員的培訓工作，提升其機械操作能力和技術水平。

4 結束語

化工機械密封故障問題不容忽視，化工企業應掌握機械密封故障根本原因和相關解決策略。同時應不斷完善檢修技術手段，在設計和使用研究方面加大投入，提升密封水平，重視規范操作行為等，確保機械密封性能良好，實現化工機械設備的安全穩定運行。

參考文獻

[1] 馬劍崢，劉榮，楊欣梓，等.化工機械密封泄露問題與維修策略研究[J].甘肅科技縱橫，2019，48（10）：27-29，67.

[2] 許紫洋，胡有坤.化工機械密封故障原因與解決措施[J].中國化工貿易，2018，10（34）：205.

[3] 劉博.化工機械密封故障原因及對策研究[J].城市建設理論研究（電子版），2016（13）：4101.