陳宗輝

摘 要：機(jī)械密封在工業(yè)生產(chǎn)中又稱為端面密封，也可以說是一種機(jī)械零部件，但是，機(jī)械密封與普通的零部件不同，機(jī)械密封是當(dāng)前主流的流體機(jī)械和動力機(jī)械中不可或缺的重要的零部件，它對整臺機(jī)器設(shè)備、整套裝置的正常運行都有著重要的影響。本文主要對導(dǎo)致機(jī)械密封失效的原因進(jìn)行了分析和探討，并提出相關(guān)的改進(jìn)策略，希望對我國工業(yè)生產(chǎn)有所幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；失效原因；對策

隨著時代的不斷發(fā)展，中國工業(yè)的發(fā)展速度讓全球工業(yè)界側(cè)目，但是，在工業(yè)飛速前進(jìn)的背后，仍然有著不少的問題，而機(jī)械密封就是一直困擾工業(yè)發(fā)展的難題之一。機(jī)械密封具有密封性好、性能穩(wěn)定、泄漏量少、摩擦功耗低和對軸磨損小等優(yōu)點，能滿足多種工況的要求?，F(xiàn)代轉(zhuǎn)動設(shè)備的密封大多由原來的填料密封改為機(jī)械密封，然而機(jī)械密封失效會影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時還會造成重大事故。為此，分析機(jī)械密封失效原因，采取相應(yīng)的解決措施，對保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)具有重要意義。

一、機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展歷程

1885年，機(jī)械密封以專利形式出現(xiàn)在英國的歷史中，同時也出現(xiàn)在世界的歷史中，其出現(xiàn)為機(jī)器制造業(yè)中轉(zhuǎn)軸密封問題的解決提供了支撐。在上世紀(jì)三十年代，隨著新工藝和新材料在機(jī)械裝置中的大量使用，機(jī)械密封技術(shù)逐步開始應(yīng)用到冷凍裝置和內(nèi)燃機(jī)水泵上。第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，為機(jī)械密封技術(shù)在世界范圍的推廣帶來的機(jī)遇，其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到平衡型機(jī)械密封和中間環(huán)密封。此外，1961-1963年因原子能工業(yè)的要求，1971-1974年因宇航和核電方面的特殊要求，以及 1980-1990年人們環(huán)境保護(hù)意識的提高，機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展重點開始由結(jié)構(gòu)重組和密封新材料逐步向密封原理的發(fā)展和控制理論的支持轉(zhuǎn)移。

國內(nèi)機(jī)械密封應(yīng)用始于1965年，至今也走過了三十多年的時光。前人的研究成果不僅為研究新型機(jī)械密封技術(shù)提供理論和實踐參考，更為該領(lǐng)域的發(fā)展研究指明了方向。

二、機(jī)械密封的原理分析

以上各垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的斷面的液體壓力與補償機(jī)構(gòu)彈力共同作用來輔助密封，保持貼合且相對滑動而形成的防止流體泄漏的裝置。機(jī)械密封的實質(zhì)就是將容易產(chǎn)生泄漏的軸向密封轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰仔孤┑臄嗝婷芊?。它是由垂直于軸線的斷面，靜環(huán)和動環(huán)兩個平滑端面，在彈性元件如彈簧等與密封介質(zhì)的作用下，會在旋轉(zhuǎn)斷面產(chǎn)生壓力使得兩個端面緊密貼合，在端面間形成一層穩(wěn)定、極薄的流體膜，達(dá)到密封和潤滑的效果。

機(jī)械密封主要是由四個部分組成：

（1）密封斷面，也稱為摩擦副，是由動環(huán)和靜環(huán)組成。

（2）緩沖補償機(jī)構(gòu)，其主要零件為彈性元件如彈簧等，作用是保證密封斷面的緊密配合。

（3）輔助密封圈，又分為動環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈。

（4）傳動機(jī)構(gòu)，其作用是使動環(huán)能隨軸旋轉(zhuǎn)。

機(jī)械密封的原理：軸通過傳動座與推環(huán)帶動動環(huán)旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)則保持不動，在彈簧彈力與介質(zhì)壓力的共同作用下動靜環(huán)之間的密封斷面緊密配合，從而形成密封包裝介質(zhì)不泄漏。彈簧的推動可以對摩擦副的磨損形成一定的補償。動環(huán)O型密封圈保證了動環(huán)與軸之間介質(zhì)通過不產(chǎn)生泄漏，而防止介質(zhì)沿靜環(huán)和壓蓋之間的泄漏是通過O型密封圈達(dá)到。

三、機(jī)械密封失效的改進(jìn)措施

1.設(shè)備改良

在運行中不斷總結(jié)經(jīng)驗，通過技術(shù)改造使機(jī)泵等設(shè)備的機(jī)械性能得以保證。例如：DA302塔循環(huán)水泵更換機(jī)械密封后，頻繁出現(xiàn)瞬時密封損壞。究其原因是泵殼密封環(huán)和葉輪口環(huán)間間隙不足產(chǎn)生摩擦造成，這種摩擦產(chǎn)生的不規(guī)則運動使泵振動導(dǎo)致密封損壞。經(jīng)過加工使口環(huán)配合間隙達(dá)到1. 4mm，在不影響泵的使用性能的前提下，使這一問題得到了最終的解決。

2. 避免摩擦造成的磨損

為避免因摩擦而導(dǎo)致機(jī)械密封失效情況的發(fā)生，應(yīng)使用性能良好的摩擦副，一般按照以下順序選擇摩擦副材質(zhì)：碳化硅-碳石墨、硬質(zhì)合金-碳石墨、陶瓷-碳石墨。通過選擇優(yōu)質(zhì)的材質(zhì)，可提高摩擦副的耐磨性能。另外，高速鋼-碳化硅材料的摩擦副性能優(yōu)越，能較好的提高機(jī)械密封性能，因此，為避免離心泵出現(xiàn)機(jī)械密封失效的問題，應(yīng)注重該種材質(zhì)摩擦副的使用。

3.提高機(jī)械密封的完好程度

眾所周知，一臺機(jī)械設(shè)備的完好程度不僅影響機(jī)械工作的效率，也會影響機(jī)械零部件的使用周期，所以，要想有效提高機(jī)械密封的使用壽命，就必須保證機(jī)械的完好程度，當(dāng)一臺設(shè)備的運轉(zhuǎn)振動頻率較小，運轉(zhuǎn)較為平穩(wěn)，那么將會大幅度提高機(jī)械密封的使用壽命。

4. 安裝

實踐表明，通過預(yù)防隨機(jī)干擾和改變環(huán)境來達(dá)到密封可靠，消除了隨機(jī)的密封失效，而密封件和設(shè)備的安裝差錯就成了密封失效的主要原因。目前所用密封已足以保證泵在檢修間隔期內(nèi)的正常運行，但是安裝誤差和對中不良造成的振動和軸與殼體不合理的相對運動對泵和密封都是有害的，因此為了減少軸的振動和保證機(jī)械密封的壽命，必須保證安裝過程的準(zhǔn)確細(xì)致。正確的裝配公差、軸（軸套）有合適的表面粗糙度和正確的尺寸、仔細(xì)測量、認(rèn)真記錄設(shè)備安裝全過程是實現(xiàn)過程控制的有效保證。同時，對檢修隊伍的素質(zhì)教育、培訓(xùn)也從技術(shù)上提供了有效保證。

四、結(jié)語

大量實踐表明，引起密封故障的原因是復(fù)雜的，多方面的。因此，選用合理的機(jī)械密封以提高安裝質(zhì)量和減少運轉(zhuǎn)設(shè)備的振動，加強工藝管理以確保工藝指標(biāo)的穩(wěn)定，防止壓力、溫度等條件的變化過大是提高機(jī)械密封可靠性的有效方法。隨著材料和制造技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械密封的可靠性有了極大的提高。如果能夠恰當(dāng)?shù)剡x擇機(jī)械密封，準(zhǔn)確安裝、精心維護(hù)，機(jī)械密封完全可以長周期穩(wěn)定運行。

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