化工機(jī)械密封故障原因及對(duì)策探討

張鵬

（中國(guó)石油天然氣大慶煉化分公司，黑龍江 大慶 161000）

在化工事業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景下，由于化工機(jī)械設(shè)施能夠?qū)どa(chǎn)效益產(chǎn)生直接影響，故而其逐漸受到社會(huì)關(guān)注。在化工機(jī)械運(yùn)行過程中，為確保其具有良好的運(yùn)行狀況，必須采取有效的密封措施，以降低設(shè)施能量消耗，保障化工生產(chǎn)效益。但化工機(jī)械密封極易出現(xiàn)故障問題，導(dǎo)致物料泄漏風(fēng)險(xiǎn)增加，致使設(shè)備使用壽命縮減。因此必須掌握導(dǎo)致化工機(jī)械密封出現(xiàn)故障的原因，并采取解決措施，該點(diǎn)對(duì)促進(jìn)化工行業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

1 化工機(jī)械密封相關(guān)概念

1.1 由來及結(jié)構(gòu)

針對(duì)機(jī)械密封而言，部分學(xué)者將其稱作端面密封。機(jī)械密封屬于高科技機(jī)工產(chǎn)品，目前已被廣泛應(yīng)用在液壓傳動(dòng)及相關(guān)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)裝置密封中，并成功取得良好成效。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，科研人員相繼展開對(duì)密封材料與加工手段的研究。在此基礎(chǔ)上，機(jī)械密封與密封手段發(fā)展水平正在持續(xù)提高，且已趨向于成熟。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，化工機(jī)械密封相關(guān)理論呈現(xiàn)多樣化，主要有密封原理、密封摩擦與潤(rùn)滑及密封動(dòng)力學(xué)理論等。密封構(gòu)造組成主要包括雙端面密封與多斷面密封及多彈簧與單彈簧等。

1.2 組成

通過對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行深入分析，可發(fā)現(xiàn)其組成方面具有較強(qiáng)的多樣性，而對(duì)其進(jìn)行區(qū)分時(shí)，應(yīng)將彈簧元件作為重要參考依據(jù)。目前常見的兩種類型分別是靜止型與旋轉(zhuǎn)型，兩種類型均具有不同的優(yōu)勢(shì)與缺陷，例如旋轉(zhuǎn)型的腐蝕性相對(duì)較強(qiáng)，而靜止型不存在該缺陷。彈簧元件在機(jī)械密封中具有重要地位，其能夠?qū)γ芊赓|(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此在開展加工操作時(shí)，必須不斷對(duì)密封不同指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。此外，在使用過程中，密封介質(zhì)泄漏方向可根據(jù)不同性質(zhì)劃分為外流式與內(nèi)流式。

2 化工機(jī)械密封故障形成原因

導(dǎo)致化工機(jī)械密封出現(xiàn)故障問題的原因呈現(xiàn)多樣化，而為提高化工機(jī)械密封可靠性，確保故障處理工作順利進(jìn)行，有必要明確導(dǎo)致機(jī)械密封出現(xiàn)故障的原因，以此為后續(xù)工作順利開展提供可靠依據(jù)。針對(duì)化工機(jī)械密封故障形成原因而言，其具體內(nèi)容如下。

2.1 磨損

機(jī)械設(shè)施在運(yùn)行過程中極有可能出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，而磨損是導(dǎo)致化工機(jī)械密封出現(xiàn)故障的主要原因。在磨損現(xiàn)象發(fā)生的情況下，密封環(huán)正常組合必將受到嚴(yán)重破壞，且機(jī)械密封性能將明顯降低，進(jìn)而造成惡劣后果。發(fā)生率相對(duì)較高的磨損現(xiàn)象主要包括以下幾種：在泵實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于泵腔內(nèi)部具有一定程度的氣體，故而機(jī)械密封高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中形成的高溫將無法得到有效控制，致使溫度持續(xù)增加，進(jìn)而造成密封面出現(xiàn)磨損燒焦現(xiàn)象；通過對(duì)輸送的流體介質(zhì)進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部具有一定程度的雜質(zhì)顆粒，此類顆粒硬度相對(duì)較大，且極有可能在機(jī)械密封高速旋轉(zhuǎn)的情況下，使其出現(xiàn)相應(yīng)的異響，導(dǎo)致密封面受到磨損，從而失效；工作人員在開展機(jī)械密封安裝作業(yè)的過程中，若未結(jié)合規(guī)范要求對(duì)各項(xiàng)安裝環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，導(dǎo)致安裝質(zhì)量明顯降低，致使密封面配合松緊程度與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不符，極有可能造成磨損失效現(xiàn)象發(fā)生；對(duì)密封面進(jìn)行加工時(shí)，若未嚴(yán)格控制其精準(zhǔn)度，極有可能引發(fā)磨損現(xiàn)象，致使故障問題形成。

2.2 過熱損傷

從實(shí)際出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)過熱損傷現(xiàn)象極有可能導(dǎo)致機(jī)械密封出現(xiàn)故障問題，進(jìn)而造成惡劣后果。在過熱損傷發(fā)生的情況下，不僅密封副變形將受到一定程度的磨損，而且熱裂與皰疤現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性將顯著提高。熱裂現(xiàn)象主要指熱應(yīng)力明顯超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致密封環(huán)表面出現(xiàn)相應(yīng)的徑向裂紋。在通常情況下，該種現(xiàn)象多是在短期熱負(fù)荷或機(jī)械負(fù)荷中形成，例如因冷卻系統(tǒng)中斷及干摩擦等現(xiàn)象引發(fā)的泄漏量增加等。在實(shí)際工作中，為避免上述現(xiàn)象形成，必須正確認(rèn)識(shí)到機(jī)械物理性能的重要性，對(duì)其開展相應(yīng)的調(diào)查工作，并對(duì)熱裂現(xiàn)象進(jìn)行綜合考量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)條件進(jìn)行合理制定。通過實(shí)際調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)致摩擦熱形成的主要原因是介質(zhì)不具有良好的潤(rùn)滑性及操作溫度超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等。在上述幾項(xiàng)影響因素出現(xiàn)疊加現(xiàn)象時(shí)，摩擦熱將明顯增大，若工作人員未及時(shí)對(duì)其采取散發(fā)處理措施，必將導(dǎo)致熱裂紋出現(xiàn)的可能性提高，造成泄漏問題發(fā)生。

2.3 振動(dòng)

振動(dòng)因素極有可能導(dǎo)致機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)摩擦表面無法進(jìn)行平穩(wěn)貼合，致使密封面出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，其具體表現(xiàn)是對(duì)蒸汽冷凝液進(jìn)行輸送的離心泵在實(shí)際輸送過程中，由于冷凝液內(nèi)部存在一定程度的蒸汽，故而泵體內(nèi)部將形成氣蝕，導(dǎo)致噪聲與振動(dòng)現(xiàn)象形成。在振動(dòng)傳遞到機(jī)械密封的情況下，動(dòng)靜環(huán)之間將出現(xiàn)相應(yīng)的竄動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而造成密封磨損失效，導(dǎo)致泄漏風(fēng)險(xiǎn)性增加。

2.4 輔助沖洗系統(tǒng)欠佳

輔助沖洗系統(tǒng)具有重要地位，在該系統(tǒng)具備合理性的情況下，密封面將得到有效保障，且具備的潤(rùn)滑與冷卻需要將得到滿足。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，該系統(tǒng)極有可能出現(xiàn)沖洗雜質(zhì)與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不符、含有一定雜質(zhì)及壓力無法滿足需求等多種不良現(xiàn)象，致使化工機(jī)械密封性受到直接影響，在情況嚴(yán)重時(shí)，甚至將導(dǎo)致沖洗介質(zhì)出現(xiàn)壓力降低的現(xiàn)象，造成輸送介質(zhì)發(fā)生泄漏，并進(jìn)入到?jīng)_洗介質(zhì)中。在此基礎(chǔ)上，若沖洗介質(zhì)未用于密封循環(huán)方面，極有可能導(dǎo)致其他系統(tǒng)出現(xiàn)污染現(xiàn)象，進(jìn)而造成惡劣后果。

2.5 機(jī)械密封選型欠佳

在實(shí)際工作中，若未結(jié)合規(guī)范要求對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行選型，必將對(duì)密封性能與效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致泄漏風(fēng)險(xiǎn)性增加。例如若輸送粉體的普通化工機(jī)械密封選型與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不符，受到密封結(jié)構(gòu)方面的影響，其對(duì)粉體進(jìn)行輸送的過程中，極有可能出現(xiàn)機(jī)械密封區(qū)域泄漏現(xiàn)象，導(dǎo)致阻漏效果明顯降低。在此基礎(chǔ)上，不僅生態(tài)環(huán)境將受到破壞，而且還將形成相應(yīng)的安全隱患，導(dǎo)致整體效益下滑。

2.6 腐蝕

腐蝕因素是引發(fā)機(jī)械密封故障問題的主要原因，該種因素可根據(jù)不同性質(zhì)劃分為四種類型，分別是應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕及表面腐蝕。其中，表面腐蝕主要指機(jī)械密封表面受到多方面因素的影響，從而出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象，該種腐蝕類型的發(fā)生率相對(duì)較高，在情況嚴(yán)重時(shí)甚至將引發(fā)穿孔，進(jìn)而造成惡劣后果；晶間腐蝕主要是銅焊在實(shí)際運(yùn)行過程中將形成相應(yīng)的敏化作用，造成不銹鋼座發(fā)生晶間腐蝕，進(jìn)而影響機(jī)械密封，導(dǎo)致其出現(xiàn)故障的可能性增加；點(diǎn)腐蝕主要指彈簧套在實(shí)際使用中出現(xiàn)的點(diǎn)蝕現(xiàn)象，該種類型的腐蝕極有可能造成穿孔現(xiàn)象形成。雖然穿孔現(xiàn)象具有較強(qiáng)的嚴(yán)重性，但其對(duì)密封應(yīng)用方面造成的影響較弱；應(yīng)力腐蝕主要指波紋管與彈簧受到介質(zhì)腐蝕與應(yīng)力的影響，從而出現(xiàn)的斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致密封方面失效，進(jìn)而造成惡劣后果。

2.7 人為操作

在工作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備實(shí)施操作的過程中，若未嚴(yán)格依照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，存在操作不當(dāng)現(xiàn)象，極有可能導(dǎo)致機(jī)械動(dòng)靜環(huán)出現(xiàn)異常，造成機(jī)械密封方面受到嚴(yán)重影響。在實(shí)際工作中，若未針對(duì)機(jī)械壓縮量采取有效的控制措施，極有可能導(dǎo)致機(jī)械的磨損程度增加，進(jìn)而引發(fā)故障問題。此外，在機(jī)械實(shí)際運(yùn)行過程中，若工作人員未對(duì)設(shè)備采取有效的防護(hù)措施，導(dǎo)致雜物進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部，極有可能引發(fā)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)失?；?qū)е缕涑霈F(xiàn)摩擦損傷現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)機(jī)械密封性造成不良影響。

2.8 密封零件失效

密封零件在機(jī)械密封中具有重要作用，其與機(jī)械密封可靠性具有直接關(guān)系。但機(jī)械密封零件在使用過程中極有可能出現(xiàn)失效現(xiàn)象，而造成該現(xiàn)象形成的主要原因是輔助密封圈失靈。在密封圈的圓形圈存在扭曲、老化或變形等不良現(xiàn)象時(shí)，機(jī)械密封性必將受到直接影響。因此為防止上述現(xiàn)象發(fā)生，在選擇圓形圈的過程中，應(yīng)做好合成橡膠使用溫度方面的分析工作，確保采用的橡膠材質(zhì)具有良好的硬度與截面積。

3 機(jī)械密封故障解決措施

3.1 設(shè)備設(shè)計(jì)與改良

在開展化工機(jī)械密封的設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須對(duì)化工實(shí)際生產(chǎn)狀況及存在的需要進(jìn)行綜合考量，確保采用的摩擦副材料與O型圈具有良好的密封性能，且使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。此外，應(yīng)對(duì)腐蝕與高低溫實(shí)際狀況進(jìn)行充分結(jié)合，以開展對(duì)材料的選擇工作。正式開展工作時(shí)，工作人員必須積極進(jìn)行學(xué)習(xí)，不斷對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累，做好對(duì)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)內(nèi)容的總結(jié)與歸納，明確化工機(jī)械密封方面存在的問題，并結(jié)合規(guī)范要求，及時(shí)對(duì)存在問題的密封圈進(jìn)行更換。若發(fā)現(xiàn)密封件出現(xiàn)故障問題的頻率較高，必須對(duì)導(dǎo)致其出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的原因進(jìn)行掌握，并以此為基礎(chǔ)制定與落實(shí)相應(yīng)的處理措施。

3.2 機(jī)械設(shè)備安裝與維護(hù)

在開展化工機(jī)械設(shè)備安裝作業(yè)的過程中，必須結(jié)合具體情況及規(guī)范要求，對(duì)安裝方法進(jìn)行選擇，采取相應(yīng)措施，促使軸形成的震動(dòng)能夠明顯減少，盡可能延長(zhǎng)機(jī)械的實(shí)際使用壽命，并通過預(yù)防隨機(jī)干擾與環(huán)境轉(zhuǎn)變，提升機(jī)械密封方面的科學(xué)性與合理性，進(jìn)而防止隨機(jī)性機(jī)械密封失效現(xiàn)象發(fā)生。在實(shí)際工作中，應(yīng)適當(dāng)參考以下幾項(xiàng)內(nèi)容：（1）正式對(duì)化工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，為全面提高安裝作業(yè)的精準(zhǔn)性，必須嚴(yán)格落實(shí)軸表面粗糙度及機(jī)械配公差等方面的測(cè)量工作，深入分析不同密封元器件的完整性與性能，尤其針對(duì)靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的密封端面而言，應(yīng)將其作為重點(diǎn)檢查內(nèi)容，進(jìn)而為機(jī)械密封性提供保障。（2）對(duì)機(jī)械進(jìn)行裝配時(shí)，必須嚴(yán)格做好對(duì)機(jī)械的清潔工作，防止密封端面受到多項(xiàng)因素的影響，從而出現(xiàn)損傷現(xiàn)象。應(yīng)將潤(rùn)滑油涂抹在密封圈配合面及軸套與軸的表面等區(qū)域，以避免干摩擦現(xiàn)象形成。（3）在開展安裝工作時(shí)，必須對(duì)安裝流程進(jìn)行充分結(jié)合，并在后期操作中嚴(yán)格落實(shí)設(shè)備維護(hù)與管理工作，若泄漏出現(xiàn)增加狀況，必須立即停止生產(chǎn)，開展相應(yīng)的檢測(cè)工作，以防止對(duì)整體效益造成不良影響。

3.3 嚴(yán)格管理沖洗過程

考慮到?jīng)_洗介質(zhì)與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不符是導(dǎo)致機(jī)械密封失效的主要原因，故而在正式開展機(jī)械設(shè)備沖洗操作前，工作人員必須深入分析沖洗介質(zhì)，掌握其各項(xiàng)信息，并采取有效的調(diào)整工作，確保沖洗介質(zhì)在溫度、流量及壓力等方面均與規(guī)范要求相匹配。工作人員應(yīng)正確認(rèn)識(shí)到清洗沖洗液過濾裝置的重要性，并定期開展對(duì)該裝置的清理工作，以防止雜質(zhì)進(jìn)入到?jīng)_洗液內(nèi)部，從而對(duì)沖洗效果產(chǎn)生影響。在此基礎(chǔ)上，將實(shí)現(xiàn)從根源上防止沖洗方面引發(fā)密封失效問題。

3.4 動(dòng)態(tài)化監(jiān)控與診斷

為確?；C(jī)械密封符合規(guī)范要求，工作人員應(yīng)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備密封性實(shí)施動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)措施，目前常見的監(jiān)測(cè)方法主要包括以下兩種：（1）工作人員應(yīng)在日常工作中落實(shí)機(jī)械設(shè)備密封方面的檢查與觀測(cè)工作，并結(jié)合檢測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)措施。（2）應(yīng)靈活運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)手段，以此檢測(cè)化工機(jī)械不同部位及特殊點(diǎn)的密封性能。從現(xiàn)實(shí)角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，人機(jī)結(jié)合監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用率正在不斷增加。因此為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，化工企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)監(jiān)測(cè)人員培訓(xùn)力度，不斷對(duì)監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行研究與開發(fā)，以保障監(jiān)測(cè)設(shè)備與工作人員的有效結(jié)合。在科學(xué)利用人機(jī)結(jié)合監(jiān)測(cè)方法的情況下，化工機(jī)械密封方面存在的故障問題將得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決，該點(diǎn)不僅對(duì)提高化工機(jī)械密封可靠性具有重要意義，而且還能對(duì)化工企業(yè)整體效益產(chǎn)生積極影響，因此企業(yè)應(yīng)對(duì)該項(xiàng)措施給予重視。

4 結(jié)語

綜上所述，化工機(jī)械密封故障能夠直接影響化工生產(chǎn)效益，因此為提高化工機(jī)械密封可靠性，確?；どa(chǎn)作業(yè)順利進(jìn)行，必須從多個(gè)角度出發(fā)，并對(duì)化工機(jī)械密封實(shí)施動(dòng)態(tài)化監(jiān)管措施，定期開展維護(hù)與檢修工作，規(guī)范人員行為，以此對(duì)化工機(jī)械密封故障進(jìn)行有效預(yù)防與處理?；诖?，化工行業(yè)健康發(fā)展將得到保障。