淺析機(jī)械密封泄漏原因

張李鐵

摘 要：機(jī)械密封是流體機(jī)械和動(dòng)力機(jī)械中的重要部件，對(duì)整個(gè)機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，該文從機(jī)械密封的組成、工作原理出發(fā)，對(duì)前人的研究經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了分析總結(jié)，歸納出影響機(jī)械密封泄漏的主要原因有密封端面磨損、密封元件腐蝕、熱效應(yīng)、壓力波動(dòng)等因素，同時(shí)也指出輸送流體介質(zhì)的性質(zhì)、機(jī)械密封安裝誤差、振動(dòng)等因素都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封失效，產(chǎn)生泄漏。

關(guān)鍵詞：密封 失效 泄漏 壓力

中圖分類號(hào)：TH136 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0045-01

機(jī)械密封又稱端面密封，是流體機(jī)械和動(dòng)力機(jī)械中的重要部件。1885年英國(guó)出現(xiàn)了第一個(gè)端面密封專利，隨著新材料的不斷應(yīng)用，集裝式機(jī)械密封技術(shù)的不斷完善，機(jī)械密封技術(shù)得到了迅速發(fā)展，目前，機(jī)械密封廣泛應(yīng)用于石油、化工及醫(yī)藥裝置中。

石油化工企業(yè)中，所處理的流體介質(zhì)大多數(shù)易燃易爆、有毒有害，一旦密封失效，產(chǎn)生介質(zhì)泄漏，不僅污染環(huán)境、影響人體健康，而且會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸及人身傷亡等重大事故，隨著環(huán)境保護(hù)和人類健康要求的提高，對(duì)機(jī)器密封性能的要求也不斷提高。

1 機(jī)械密封工作原理

機(jī)械密封是指由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)形式繁多，但無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，機(jī)械密封都由四部分組成。

1.1 端面密封副

端面密封副由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)組成，其作用是使密封面緊密貼合，防止介質(zhì)泄漏，動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)可以軸向移動(dòng)，自動(dòng)補(bǔ)償密封面的磨損，保證與靜環(huán)的緊密貼合，靜環(huán)具有浮動(dòng)性，起緩沖作用。

1.2 補(bǔ)償機(jī)構(gòu)

補(bǔ)償機(jī)構(gòu)由彈性元件組成，如彈簧、波紋管等，其作用是起補(bǔ)償、預(yù)緊及緩沖作用，動(dòng)環(huán)在彈性元件的作用下，具有追隨性，保證端面密封副的良好貼合。

1.3 輔助密封圈

輔助密封圈主要由動(dòng)環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈組成，動(dòng)環(huán)密封圈保證動(dòng)環(huán)與軸或軸套間的密封性，靜環(huán)密封圈保證靜環(huán)與壓蓋間的密封性，動(dòng)環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈同時(shí)也起到浮動(dòng)和緩沖作用。

1.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有傳動(dòng)銷、緊定螺釘?shù)冉M成，其作用是將軸的轉(zhuǎn)矩傳遞給動(dòng)環(huán)。

機(jī)械密封工作時(shí)，在密封流體壓力及彈性元件的彈力作用下，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)互相貼合并相對(duì)運(yùn)動(dòng)，密封端面之間形成一微小間隙，當(dāng)壓力介質(zhì)通過(guò)此間隙時(shí)，形成極薄的液膜，產(chǎn)生阻力，阻止介質(zhì)泄漏，同時(shí)液膜又使得端面得以潤(rùn)滑，獲得長(zhǎng)期密封效果。

2 機(jī)械密封泄漏原因

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械密封發(fā)生失效，產(chǎn)生泄漏的原因很多，通過(guò)對(duì)前人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，機(jī)械密封發(fā)生泄漏的原因可歸納為密封端面磨損、密封元件腐蝕、熱效應(yīng)、壓力波動(dòng)等因素。

2.1 密封端面磨損

設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，介質(zhì)中細(xì)小顆粒狀物質(zhì)進(jìn)人摩擦副，研磨動(dòng)、靜環(huán)密封端面，導(dǎo)致機(jī)械密封失效；設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，循環(huán)線堵塞或循環(huán)液量不足時(shí)，會(huì)發(fā)生摩擦副干運(yùn)轉(zhuǎn)，靜環(huán)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致機(jī)械密封失效；高溫泵機(jī)械密封冷卻循環(huán)水易結(jié)垢，將石墨環(huán)內(nèi)緣磨掉，導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

2.2 密封元件腐蝕

機(jī)械密封運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和機(jī)械剝蝕，造成密封元件損壞，導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

2.3 熱效應(yīng)

高溫油泵中的機(jī)械密封，會(huì)因石墨環(huán)超過(guò)許用溫度，造成摩擦面附近樹(shù)脂會(huì)發(fā)生炭化，導(dǎo)致機(jī)械密封失效；高溫下輔助密封元件超過(guò)許用溫度后，造成輔助密封元件迅速老化、變硬失去彈性，導(dǎo)致機(jī)械密封失效；機(jī)械密封運(yùn)行過(guò)程中，如摩擦副產(chǎn)生的熱量不能有效的散出，密封面間的液膜會(huì)發(fā)生汽化，導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

2.4 壓力波動(dòng)

機(jī)械密封的平衡程度β對(duì)機(jī)械密封的效果影響很大，平衡程度β過(guò)小，摩擦副的磨損量小，泄漏量增加，平衡程度β過(guò)大，泄漏量減小，摩擦副的磨損量增大，機(jī)械密封運(yùn)行過(guò)程因抽空、憋壓等異?，F(xiàn)象，會(huì)使動(dòng)、靜環(huán)密封面分離，導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

3 結(jié)語(yǔ)

影響機(jī)械密封泄漏的因素很多，除上述密封端面磨損、密封元件腐蝕、熱效應(yīng)、壓力波動(dòng)等因素外，輸送流體介質(zhì)的性質(zhì)、機(jī)械密封安裝誤差、振動(dòng)等因素都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封失效，產(chǎn)生泄漏，因此機(jī)械密封泄漏的原因，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，方能準(zhǔn)確找到機(jī)械密封泄漏的原因。

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