廖艷玲

（中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東青島 266500）

0 引言

化工機(jī)械密封是化工生產(chǎn)過程中所投入使用的專業(yè)化工機(jī)械的軸封裝置，由于化工機(jī)械本身專業(yè)性較高，對各零件、參數(shù)及裝置配置的要求極高?；C(jī)械密封要保障其可靠性，才能發(fā)揮其在化工機(jī)械當(dāng)中的作用。當(dāng)前實(shí)踐生產(chǎn)與應(yīng)用中，化工機(jī)械密封常因磨損、化學(xué)腐蝕等出現(xiàn)故障，為此本文將針對這些故障進(jìn)行原因剖析，并提出針對性解決措施。

1 機(jī)械密封簡介

機(jī)械密封是近年來應(yīng)用較為廣泛的一種動(dòng)密封產(chǎn)品，也可以將其稱之為“端面密封”。機(jī)械密封主要用于壓縮機(jī)、液壓傳動(dòng)軸，通常情況下機(jī)械密封能夠在壓力以及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)磁力的作用下保存貼合狀態(tài)，有效防止流體出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

在我國精密加工技術(shù)的推動(dòng)下，密封理論、密封結(jié)構(gòu)、密封工作都得到了有效發(fā)展。密封理論主要與密封摩擦、密封工作性能等都有一定聯(lián)系，其中在密封理論中最關(guān)鍵的是流體動(dòng)壓潤滑理論。在科技創(chuàng)新中，密封結(jié)構(gòu)方面的改變主要由原來的單端面密封發(fā)展為雙單面密封，并且也增加了多彈簧結(jié)構(gòu)。刨分式、組合式都是目前機(jī)械密封的主要結(jié)構(gòu)。機(jī)械密封在功能、性能方面也逐漸向使用壽命長、無污染方面發(fā)展。

2 化工機(jī)械密封的故障原因與解決措施

2.1 常見故障原因分析

2.1.1 安裝不當(dāng)造成機(jī)械密封泄漏

在對機(jī)械密封操作中，通常因憋壓、氣蝕等各種因素造成的異?，F(xiàn)象使密封內(nèi)部產(chǎn)生較大的軸向力，使動(dòng)靜環(huán)接觸面分離。在對機(jī)械密封安裝中，靜環(huán)密封圈過松或者過緊都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封故障的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)密封圈過松時(shí)，靜環(huán)會(huì)產(chǎn)生脫離靜環(huán)座的現(xiàn)象。當(dāng)密封圈過緊時(shí)，則會(huì)造成彈簧無法調(diào)整動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)量。

除此之外，在機(jī)械密封設(shè)計(jì)選型方面一旦出現(xiàn)選擇錯(cuò)誤，不僅會(huì)造成密封端面比壓偏低等，也會(huì)出現(xiàn)泄漏故障。在機(jī)械密封工作介質(zhì)中若出現(xiàn)顆粒狀等物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致密封在運(yùn)轉(zhuǎn)中劃傷動(dòng)靜環(huán)密封面，引發(fā)故障。

2.1.2 長期磨損造成機(jī)械密封泄漏

機(jī)械密封長期使用會(huì)發(fā)生磨損的現(xiàn)象，密封內(nèi)部正常的配合關(guān)系會(huì)遭到破壞，從而造成端面磨損的現(xiàn)象。在常規(guī)檢查及故障檢測中，檢查人員可以根據(jù)磨損痕跡，判斷密封的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)及磨損情況，確定密封泄漏的具體原因。例如，針對機(jī)械密封進(jìn)行解體及故障分析，當(dāng)磨痕均勻且各零件無明顯異常時(shí)，則可以判斷為密封端面產(chǎn)生泄漏，但是根據(jù)機(jī)械密封的工作原理來講，產(chǎn)生泄漏的原因不一定是密封本身的問題，如在泄漏量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，表面機(jī)械密封的泄漏原因與兩端面間無聯(lián)系，可能問題發(fā)生在其他部位。

2.1.3 化學(xué)腐蝕造成機(jī)械密封泄漏

化學(xué)腐蝕也是造成機(jī)械密封泄漏的原因之一?；瘜W(xué)變化會(huì)使密封表面形成腐蝕，甚至在密封的部位產(chǎn)生劇烈腐蝕點(diǎn)。通常金屬晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕，對金屬內(nèi)部會(huì)造成較大影響，以導(dǎo)致金屬產(chǎn)生破壞引起斷裂。

2.1.4 零件失效造成機(jī)械密封泄漏

機(jī)械密封零件失效主要體現(xiàn)在輔助密封圈的失效。輔助密封圈的時(shí)效會(huì)導(dǎo)致密封無法正常使用，從而出現(xiàn)O形圈老化。永久性變形以及扭曲損傷等都是零件失效的表現(xiàn)，因此在選用零件的時(shí)候通常要考慮合成橡膠的安全使用溫度，并且要截取截面較大的橡膠O形圈，適當(dāng)提高零件硬度，采用與密封相符合的裝配結(jié)構(gòu)。

2.2 化工機(jī)械密封泄漏的解決措施

基于上述故障原因分析可知，化工機(jī)械密封端面膜直接決定密封效果，因此要保證端面膜不發(fā)生相變或不發(fā)生端面破壞情況。由于工況不同，機(jī)械密封設(shè)計(jì)也存在一定差異性，因此要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇密封可靠、壽命長的靜密封圈，并把握好摩擦副材料的質(zhì)量。針對化工機(jī)械密封泄漏故障，在選擇解決措施時(shí)給出3個(gè)建議。

（1）周期性泄漏解決措施。關(guān)于周期性滲漏要在裝配機(jī)械密封時(shí)將軸向竄動(dòng)量調(diào)整到＜0.1 mm，保持其與軸的過盈量適中，并且要在保證徑向密封的同時(shí)，保證在軸上能夠自由活動(dòng)。在周期性滲漏中，潤滑油量要符合密封運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，通常潤滑油要高于動(dòng)、靜環(huán)密封面。

（2）磨軸引發(fā)泄漏解決措施。在針對密封出現(xiàn)磨軸的問題中，首先要保證密封下端蓋以及油室的清潔度，在檢查的過程中針對不清潔的潤滑油要禁止使用。并且通常情況下，機(jī)封油室腔的內(nèi)油面應(yīng)保持改與動(dòng)靜環(huán)密封面。除此之外要根據(jù)不用的使用介質(zhì)選擇與其相符合的結(jié)構(gòu)機(jī)制，例如針對高揚(yáng)程泵應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)封機(jī)構(gòu)。

（3）壓力引發(fā)泄漏解決措施。由于彈簧比壓總壓比不正常，易造成高壓或壓力波，使機(jī)械密封因壓力出現(xiàn)泄漏，因此應(yīng)該轉(zhuǎn)配機(jī)封時(shí)使彈簧壓縮量符合標(biāo)準(zhǔn)，避免發(fā)生過大或過小現(xiàn)象。在高壓條件下要保證端面受力合理，減小其變形的可能性，采用耐壓強(qiáng)度較高的材料。除此之外，針對出現(xiàn)的負(fù)壓情況，也可以采用雙端面機(jī)械密封。

2.3 案例分析

以大連密封公司1120-HT-101液力透平機(jī)械密封為例。液力透平HT101在實(shí)踐應(yīng)用中效果不佳，使用中常出現(xiàn)泄漏問題。

（1）該機(jī)械密封基本情況。液力透平機(jī)轉(zhuǎn)速為2987 r/min，溫度為（260～270）℃，壓力為 2.7 MPa 。

（2）故障檢查。通過對液力透平解體后機(jī)封外觀來看，密封摩擦面上有一層銀灰色物質(zhì)，除了摩擦面位置密封接觸部位上同樣存在這樣的物質(zhì)，因此可以初步判斷密封泄漏與銀灰色物質(zhì)有關(guān)。由于密封面無法正常接觸從而產(chǎn)生泄漏，通過檢查人員對密封介質(zhì)的具體成分組成檢查，對密封液體油也要進(jìn)行有效檢查，看是否存在其他成分，銀灰色物質(zhì)如圖1所示。

（3）原因分析。檢查人員分析HT-101故障原因，認(rèn)為可能是密封液導(dǎo)熱油中，所含有的成分在受到溫度變化后，產(chǎn)生化學(xué)變化從而析出附著在密封環(huán)面上，在長時(shí)間使用過程中，環(huán)面上形成薄膜層，薄膜層阻礙密封正常工作，從而導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象發(fā)生。該密封液為T55導(dǎo)熱油，密封故障解體中發(fā)現(xiàn)有結(jié)焦現(xiàn)象。在對HT-101使用情況及故障分析來看，密封存在的問題主要表現(xiàn)在介質(zhì)端方面，通過研究人員判斷，工作環(huán)境中的溫度變化是引起機(jī)械密封泄漏的主要原因。在現(xiàn)場測量密封進(jìn)出口管的溫度有明顯差異，導(dǎo)致機(jī)械密封內(nèi)部存在循環(huán)量不足的問題，并且經(jīng)常會(huì)發(fā)生溫度過高等情況。

圖1 HT-101表面銀灰物質(zhì)

（4）解決措施。通過故障診斷與分析后，應(yīng)對密封環(huán)進(jìn)行清洗和淹沒，并保證其合格后再繼續(xù)使用；要更換密封所有O形圈、墊片、彈簧、傳動(dòng)螺釘?shù)纫讚p件；對該機(jī)械密封中的金屬件進(jìn)行清洗和拋光，并通過靜壓實(shí)驗(yàn)后方可投入使用。

3 結(jié)語

化工機(jī)械密封故障的原因有較多因素，例如安裝中失誤、化學(xué)腐蝕和零件失效等。本文基于故障原因分析基礎(chǔ)上，提出幾點(diǎn)應(yīng)用措施，并通過案例分析進(jìn)一步討論機(jī)械密封故障及解決措施。案例中故障產(chǎn)生的主要原因是密封受到溫度的影響形成其他物質(zhì)阻礙密封正常工作，對其進(jìn)行故障處理后效果明顯，可繼續(xù)投入使用。