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(duì)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(duì)密封性要求越來(lái)越高，機(jī)械密封以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)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(guò)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(huì)造成機(jī)械密封失效。本文主要針對(duì)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(duì)、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(huì)發(fā)生失效行為。機(jī)械密封失效通常會(huì)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(dòng)環(huán)不能隨著固定動(dòng)環(huán)和橡膠圈的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而及時(shí)貼合時(shí)，就會(huì)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(dòng)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(huì)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，雖然橡膠圈在設(shè)計(jì)時(shí)不會(huì)低于耐熱設(shè)計(jì)規(guī)范，但長(zhǎng)時(shí)間的熱效應(yīng)可能會(huì)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(huì)進(jìn)一步發(fā)生碳化和粘結(jié)劑的受熱軟化都會(huì)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(duì)于流體介質(zhì)高速運(yùn)動(dòng)，密封件表面會(huì)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(guò)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(duì)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(dòng)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(zhǎng)短不一，密封端面與轉(zhuǎn)軸不完全垂直等因素都會(huì)造成密封失效[3]。

2 機(jī)械密封失效的預(yù)防措施

針對(duì)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(wú)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(guò)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(wèn)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(duì)一些老化的、已經(jīng)出現(xiàn)問(wèn)題的構(gòu)件及時(shí)更換，保證密封系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)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(dòng)密封和失彈問(wèn)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(hào)、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(dòng)量、擺動(dòng)量和撓度是否符合技術(shù)要求；安裝過(guò)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(wú)雜質(zhì)、灰塵；安裝過(guò)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(duì)介質(zhì)的耐腐蝕性和耐熱性。

3 結(jié)語(yǔ)

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(duì)密封設(shè)備進(jìn)行檢查；安裝前檢查好型號(hào)、尺寸和平整度等；耐腐蝕性介質(zhì)中注意對(duì)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(rùn)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(duì)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.