劉永科

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

機(jī)械密封是流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸封的裝置，由于傳動(dòng)軸要貫穿于整個(gè)設(shè)備內(nèi)外，軸和設(shè)備間存在圓周間隙，設(shè)備中介質(zhì)就會(huì)通過此間隙來向外泄漏，如果設(shè)備的內(nèi)壓力小于大氣壓那么空氣就會(huì)向設(shè)備內(nèi)泄漏，因此必須要有能夠阻止泄漏軸封的裝置。對(duì)于連續(xù)運(yùn)行石油的化工生產(chǎn)，由于處理介質(zhì)特殊性，如：易燃易爆、有毒有害、酸堿腐蝕等，一旦密封失效那么將導(dǎo)致原料的浪費(fèi)、以及環(huán)境污染。嚴(yán)重的甚至?xí)斐苫馂?zāi)的爆炸以及人身傷害和其它惡性的事故，因此正是因機(jī)械密封可靠性較高、適應(yīng)性強(qiáng)以及使用壽命比較長等優(yōu)點(diǎn)，使得其在石油的化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

1 石油化工生產(chǎn)中常用機(jī)械密封的形式

機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡圖，見圖1。在石油化工的生產(chǎn)中比較常見機(jī)械的密封形式包括兩種類型，即接觸式的軸向端面的機(jī)械密封與非接觸式的可控間隙密封。

在圖 1中，1表示彈簧座，2表示的是緊定螺釘，3所表示的是彈簧，4表示了傳動(dòng)銷，5表示輔助密封圈，6表示動(dòng)環(huán)，7表示防轉(zhuǎn)銷，8表示軸套，9表示密封壓蓋，10表示靜環(huán)，11表示補(bǔ)償環(huán)座，12表示推環(huán)，13表示傳動(dòng)螺釘。

圖1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡圖

1.1 接觸式的軸向端面的機(jī)械密封

接觸式的軸向端面的機(jī)械密封包括以下的幾種類型：

1.1.1 集裝式密封

該種類型密封形式事先將常規(guī)密封蓋和軸套及機(jī)械密封的組裝成為一個(gè)完整整體，而后不做相關(guān)的調(diào)整便可直接安裝在泵上。

1.1.2 內(nèi)置式和外置式密封

內(nèi)置式密封指的是動(dòng)環(huán)和彈簧直接安裝于密封箱的內(nèi)部，由于它能夠借助密封箱內(nèi)的介質(zhì)壓力來進(jìn)行密封，所以具有廣泛應(yīng)用的范圍；外置式密封是指的是動(dòng)環(huán)和彈簧直接安裝于密封箱的外部，由于動(dòng)環(huán)以及彈簧不和介質(zhì)來進(jìn)行直接接觸，通常是用在工作壓力較低、且粘度較高、以及腐蝕性較強(qiáng)工程的場合。

1.1.3 內(nèi)流式與外流式密封

內(nèi)流式密封指的是介質(zhì)泄露方向與離心力方向相反的密封，因?yàn)殡x心力能夠在一定程度上來阻止流體泄露，所以其泄漏量一定要少于外流式的密封，并且它可以在高壓的場合進(jìn)行使用；外流式密封指的是介質(zhì)泄露方向與離心力密封方向相同。其應(yīng)用壓力大約是1～2 MPa之間。

1.1.4 平衡式與非平衡式密封

平衡式密封指的是密封室內(nèi)介質(zhì)的壓力比單位密封面上軸向壓緊力密封的要高，介質(zhì)壓力變化對(duì)于其密封端面上承受力的影響較小，因此通常用于高壓的密封；非平衡式密封指的是密封室內(nèi)介質(zhì)壓力要比單位密封面上軸向壓緊力密封的低，介質(zhì)壓力變化對(duì)其密封端面上承受力的影響較大，因此通常用于低壓的密封。

1.2 非接觸式的可控間隙密封

觸式可控的間隙密封包括以下類型：

1.2.1 迷宮密封

此種類型的密封主要構(gòu)成的部件是由一組環(huán)狀密封齒片，齒與軸間可以形成一組膨脹的空腔與節(jié)流間隙，環(huán)形齒頂間隙當(dāng)有氣體進(jìn)過時(shí)，在粘性摩擦的作用下就會(huì)產(chǎn)生節(jié)流的效應(yīng)，降低流速，當(dāng)氣體流經(jīng)過膨脹空腔時(shí)候，會(huì)在焓熱力學(xué)作用下繼續(xù)降低氣體殘余的速度，進(jìn)而獲得良好密封的效果。

1.2.2 浮環(huán)密封

軸和內(nèi)外浮環(huán)間預(yù)留著一定特定的間隙，內(nèi)外浮環(huán)在彈簧壓力、介質(zhì)壓力的綜合作用之下將會(huì)和隔離環(huán)、擋環(huán)端面進(jìn)行緊密的貼合，進(jìn)而獲得較為理想密封的效果，為了預(yù)防內(nèi)外浮環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置了防轉(zhuǎn)銷，使他們僅能夠在徑向之上來進(jìn)行滑移浮動(dòng)。

2 石油化工生產(chǎn)下常用機(jī)械密封失效的原因及對(duì)策

2.1 失效原因

2.1.1 因?yàn)楦g效應(yīng)所導(dǎo)致密封的失效

具體分析如下：①首先，帶有腐蝕性作用的介質(zhì)對(duì)于機(jī)械密封表面會(huì)產(chǎn)生劇烈的腐蝕作用，如果腐蝕作用的時(shí)間較長亦或腐蝕作用過于強(qiáng)烈就會(huì)造成密封的部件被穿透，導(dǎo)致密封失效。②金屬波紋管、彈簧在介質(zhì)腐蝕與應(yīng)力雙重的作用之下出現(xiàn)了破裂問題。③碳化鎢環(huán)經(jīng)常要焊接于不銹鋼座之上，在使用的過程中，不銹鋼座經(jīng)常容易出現(xiàn)晶問腐蝕現(xiàn)象與問題。

2.1.2 因?yàn)楦邷匦?yīng)所導(dǎo)致密封失效的失效

分析如下：①首先，回?zé)捰捅谩⒊p壓塔底泵及油漿泵等的高溫油泵會(huì)經(jīng)常容易出現(xiàn)熱裂問題，它也是造成密封失效重要原因。主要的原因是，密封面、抽空混入了雜質(zhì)，冷卻液中斷和干摩擦等其它原因都能使密封面環(huán)表面上出現(xiàn)徑向的裂紋。②碳。石墨環(huán)是比較常見機(jī)械的密封部件，而石墨炭化將導(dǎo)致機(jī)械的密封會(huì)出現(xiàn)密封的失效問題。其主要原因主要是：石墨環(huán)、碳一般在－105～250℃的溫度下進(jìn)行工作，如果大于這個(gè)溫度值的范圍，則碳、石墨環(huán)表面就會(huì)析出樹脂，而處于摩擦面的附近樹脂則會(huì)由于高溫出現(xiàn)碳化的問題，遇到粘結(jié)劑而出現(xiàn)發(fā)泡的軟化現(xiàn)象，導(dǎo)致密封的失效。③最后，乙丙橡膠、全橡膠以及氟橡膠等的橡膠輔助性密封件的使用在溫度超過它允許的范圍值后就會(huì)迅速的老化、失去彈性、變硬或者是龜裂。目前常常采用的是柔性石墨，即便它具有良好耐高溫以及耐腐蝕的性能，但是因其不具備良好回彈性，脆裂的幾率高，也很容易造成密封失效。

2.2 解決的對(duì)策

第一，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在使用條件與工況進(jìn)行來適當(dāng)?shù)倪x型，設(shè)置必要輔助的設(shè)施，比如，高溫的情況下就適宜選用比較耐高溫材質(zhì)的鉆基碳化鎢、石墨等密封環(huán)，來提高高溫的使用性能，同時(shí)設(shè)置密封的沖洗設(shè)施，起到凈化、潤滑、冷卻的功能。

第二，加強(qiáng)日常的維護(hù)保養(yǎng)與規(guī)范使用，介質(zhì)和工作條件惡化對(duì)于機(jī)械的密封失效影響比較明顯，例如介質(zhì)中含有固體顆粒、腐蝕加大或介質(zhì)黏度加大和泵抽真空等的使用不當(dāng)就是導(dǎo)致密封失效重要的原因，因此，要依照使用的規(guī)程來正確的使用轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，加強(qiáng)日常的巡檢，時(shí)刻來關(guān)注轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行的狀況，如，電機(jī)轉(zhuǎn)速、軸承溫度等，嚴(yán)格的控制介質(zhì)特性指標(biāo)，防止密封所使用環(huán)境工況的變化。

第三，提高機(jī)械密封檢修的質(zhì)量，日常在檢修的過程中要特別注重檢修質(zhì)量，在密封的裝配過程中一定要輕拿輕放，保持密封元件完整清潔，按照檢修的規(guī)程來合理的調(diào)整配合和間隙，如，密封面間隙、彈簧比壓等，另外，還要注意防止泵振動(dòng)過大，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)的關(guān)注轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡與對(duì)中找正。

3 結(jié)束語

提高密封可靠性對(duì)于設(shè)備使用壽命的延長、減少維修費(fèi)用以及提高設(shè)備的利用率、降低生產(chǎn)成本等等意義重大。 基于這種情況，為保證密封裝置能夠發(fā)揮其本身應(yīng)有的作用，就要對(duì)常用的石油化工生產(chǎn)的實(shí)效原因和密封形式加以分析，以便采取有效方式來對(duì)密封的裝置進(jìn)行維修，帶著更大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王順學(xué).機(jī)械密封的失效原因分析與對(duì)策[J].陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（06）.

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