關(guān)于機(jī)械密封失效的影響因素分析與影響機(jī)制探討

冀海波(丹東波紋管密封有限公司， 遼寧 丹東 118300)

關(guān)于機(jī)械密封失效的影響因素分析與影響機(jī)制探討

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機(jī)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(jī)械密封的主要特點(diǎn)是密封面為垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面。本文主要探究了影響機(jī)械密封失效的主要因素，同時(shí)給出了一些預(yù)防機(jī)械密封失效的措施，以期對改進(jìn)機(jī)械密封工藝有所幫助。

機(jī)械密封；失效；預(yù)防措施

隨著工業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)設(shè)備對密封性要求越來越高，機(jī)械密封以其獨(dú)特的優(yōu)勢被廣泛用到離心泵和壓縮機(jī)等各種旋轉(zhuǎn)設(shè)備中[1]。然而在生產(chǎn)和使用過程中，由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平要求高，可能會造成機(jī)械密封失效。本文主要針對機(jī)械密封失效的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，同時(shí)給出了相關(guān)的解決措施。

1 機(jī)械密封失效影響因素與影響機(jī)制

由于機(jī)械密封的選型不對、密封質(zhì)量不好、使用儀器本身進(jìn)度不達(dá)標(biāo)和運(yùn)行操作錯(cuò)誤等原因不當(dāng)，機(jī)械密封可能會發(fā)生失效行為。機(jī)械密封失效通常會伴隨著泄露、磨損和扭矩異常等現(xiàn)象，造成密封失效的影響因素主要有以下幾個(gè)方面。

第一，密封面不閉合。當(dāng)動環(huán)不能隨著固定動環(huán)和橡膠圈的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動而及時(shí)貼合時(shí)，就會使一些顆粒物進(jìn)入軟環(huán)之中，導(dǎo)致輸送介質(zhì)實(shí)際變?yōu)榱恕吧拜啞边@些摩擦?xí)鸶杯h(huán)的殘余變形，改變端面間隙的平行狀態(tài)。同時(shí)，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(yīng)。由于密封面高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱，雖然橡膠圈在設(shè)計(jì)時(shí)不會低于耐熱設(shè)計(jì)規(guī)范，但長時(shí)間的熱效應(yīng)可能會使密封環(huán)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(chǎn)生的樹脂在受到摩擦?xí)r會進(jìn)一步發(fā)生碳化和粘結(jié)劑的受熱軟化都會加快機(jī)械密封失效的發(fā)生。

第三，材料腐蝕。密封材料相對于流體介質(zhì)高速運(yùn)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(gòu)件在運(yùn)行的過程，彈簧和波紋管等構(gòu)件往往要承擔(dān)較大壓力，易發(fā)生高壓下的應(yīng)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(qū)域易發(fā)生孔徑較小的點(diǎn)腐蝕。

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

2 機(jī)械密封失效的預(yù)防措施

針對機(jī)械密封失效的原因，本文給出了一些預(yù)防措施，主要有以下幾點(diǎn)。

(1)根據(jù)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度，介質(zhì)中有無雜質(zhì)，機(jī)器的精度要求及本身所能。達(dá)到的精度等條件選擇最佳的機(jī)械密封形式。如選用較粗的彈簧或是幾個(gè)彈簧組合以防止彈簧受力過大而失去回復(fù)性能，有腐蝕性工藝生產(chǎn)時(shí)，選用耐腐蝕性的機(jī)械密封構(gòu)件(圖1)。

(2)加強(qiáng)構(gòu)件檢查，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)密封構(gòu)件在運(yùn)作時(shí)的一些問題，需要安排工作人員進(jìn)行定期檢查，并及時(shí)記錄下各部件的情況。對一些老化的、已經(jīng)出現(xiàn)問題的構(gòu)件及時(shí)更換，保證密封系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、長周期使用。

圖1 常見機(jī)械密封構(gòu)件圖

(3)當(dāng)密封裝置工作環(huán)境溫度較高時(shí)，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(xié)助工作的構(gòu)件應(yīng)采用膨脹系數(shù)近似的材料，以防二者膨脹不同步造成接口處產(chǎn)生裂縫。此外，當(dāng)工作環(huán)境溫度高于200℃時(shí)，優(yōu)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(jìn)行機(jī)械密封[4]。

(4)在安裝前，仔細(xì)檢查機(jī)械密封的型號、規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)圖紙的要求[5]；檢查主機(jī)軸的竄動量、擺動量和撓度是否符合技術(shù)要求；安裝過程中應(yīng)保持清潔，特別是旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)密封面及輔助密封圈表面應(yīng)無雜質(zhì)、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(zhì)中的密封元件，不僅要注意每一零件本身的耐腐蝕性，還應(yīng)防止兩種材料在一起時(shí)產(chǎn)生的電偶腐蝕。尤其是環(huán)端面受到磨損和介質(zhì)腐蝕的同時(shí)作用時(shí)要注意這些材料的鈍化耐磨性和鈍化穩(wěn)定性。作為彈簧，可采取彈簧外裝、彈簧保護(hù)層、泄露液隔離用多端面結(jié)構(gòu)等。輔助密封圈的材料要求除了彈性之外，還需考慮對介質(zhì)的耐腐蝕性和耐熱性。

3 結(jié)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(jù)機(jī)械本身的要求選擇合適的密封設(shè)備；安排工作人員定期對密封設(shè)備進(jìn)行檢查；安裝前檢查好型號、尺寸和平整度等；耐腐蝕性介質(zhì)中注意對零件的防腐蝕保護(hù)。

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

[2]楊煒明.機(jī)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(jī)械密封失效原因分析及消除措施[J].化學(xué)工業(yè),2015，3(1)：34-36.

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

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