機(jī)械密封故障與改善分析

張聚周

摘要：密封技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)力中不斷的發(fā)展，現(xiàn)廣泛用于泵等重要機(jī)械。筆者首先在文章中明確介紹機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和工作的原理，并對(duì)機(jī)械密封故障進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，以及深刻剖析了導(dǎo)致故障出現(xiàn)的內(nèi)在和外在的主要因素。其次，對(duì)機(jī)械密封故障出現(xiàn)的問(wèn)題點(diǎn)出了正確有效的實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；故障；改善

一、機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理

機(jī)械密封還有另外一種名稱(chēng)叫端面密封，是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)侵入機(jī)器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施。技術(shù)是在社會(huì)生產(chǎn)力不斷的發(fā)展中生產(chǎn)工具、設(shè)備、裝備、語(yǔ)言、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、信息記錄等從低水平到高水平的不斷變化，稱(chēng)之為技術(shù)。密封技術(shù)則是在社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展中，為了防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏，以及防止外界雜質(zhì)侵入機(jī)器設(shè)備內(nèi)部的零部件。通俗的來(lái)說(shuō)，機(jī)械密封最大的作用是將易泄漏的軸向密封改變成難以泄漏的端面密封，這就是機(jī)械密封的重要原理。機(jī)械密封主要是以四個(gè)部件組成：？動(dòng)環(huán)和靜環(huán)？密封原件傳送件④壓緊元件。

機(jī)械密封主要有焊接金屬波紋管和彈簧式兩種機(jī)械密封。彈簧式機(jī)械密封最早出現(xiàn)，但隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，彈簧式機(jī)械密封暴露了出各種缺陷，阻礙著機(jī)械密封的進(jìn)步，所以就出現(xiàn)了微束弧等離子焊接技術(shù)，焊接金屬波紋管機(jī)械密封很好的浮動(dòng)性的優(yōu)勢(shì)顯得尤為的突出，明顯的比彈簧式機(jī)械密封有更佳的性能，之后會(huì)將彈簧式機(jī)械密封給取而代之。

二、 分析機(jī)械密封出現(xiàn)的故障

過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封的故障。當(dāng)端面摩擦產(chǎn)生的熱量不能夠及時(shí)排出，就說(shuō)明密封室內(nèi)的溫度超過(guò)了一定的數(shù)值，這時(shí)產(chǎn)生的干摩擦?xí)?dǎo)致密封環(huán)摩擦發(fā)生熱裂和熱變。檢查失效的密封環(huán)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)通向整個(gè)徑向端面的裂紋和微溝，如果導(dǎo)熱系數(shù)低的材料制作的摩擦副環(huán)會(huì)加快端面的熱變。端面熱裂產(chǎn)生的重要原因是密封端面的回旋過(guò)程中產(chǎn)生了巨大的摩擦使得端面高低不平加快了端面的磨損。熱裂多數(shù)是徑向的，也加大了泄漏的面積，改變了端面間的應(yīng)力分布，導(dǎo)致機(jī)械密封失去了嚴(yán)密性，使得端面泄漏增加。

過(guò)大的壓力會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封的故障。？密封室內(nèi)介質(zhì)的壓力會(huì)極大程度的影響機(jī)械密封。密封室內(nèi)有它固定的壓力數(shù)值，如果超過(guò)了一定的數(shù)值，會(huì)導(dǎo)致液膜無(wú)法形成，密封端面會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破損，熱量的增大，使得機(jī)械密封故障。

密封室內(nèi)介質(zhì)導(dǎo)致機(jī)械密封故障。被密封的介質(zhì)對(duì)機(jī)械密封的傷害巨大，因?yàn)榻橘|(zhì)中如果含有雜質(zhì)、顆粒進(jìn)入到密封室，會(huì)劃破封面又或者破壞了液膜的連續(xù)性，導(dǎo)致密封嚴(yán)重?fù)p壞，直接影響到機(jī)械密封壽命的長(zhǎng)短。如果介質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)在密封環(huán)、補(bǔ)償環(huán)內(nèi)沉淀，則會(huì)極大程度的影響補(bǔ)償環(huán)的浮動(dòng)性，如果雜質(zhì)沉積在彈簧上，則會(huì)影響彈簧彈性，使彈簧失去原本的作用。？

裝配不當(dāng)導(dǎo)致機(jī)械密封故障。由于鍍層材料與基體材料二者線脹速率不同，所以溫度升高時(shí)，環(huán)表面會(huì)出現(xiàn)裂紋，司太立特合金尤為嚴(yán)重。在較高級(jí)的涂層材料中，鈷基碳化鎢不如鎳基涂層。而對(duì)密封面進(jìn)行冷卻，能有效地防止熱裂，殘留在密封面上的固體微粒經(jīng)常損壞表面，如磨削時(shí)砂輪上的砂粒就會(huì)損傷硬環(huán)表面，導(dǎo)致密封面打開(kāi)或在密封面之間生成結(jié)晶物，而在重新研磨石墨環(huán)后，研磨料就會(huì)嵌入石墨環(huán)表面。

腐蝕引起的機(jī)械密封故障。腐蝕會(huì)極大的影響機(jī)械密封，這是一個(gè)非常重要以及不可忽視問(wèn)題。腐蝕會(huì)使機(jī)械密封的零部件損壞，產(chǎn)生非常嚴(yán)重的機(jī)械密封事故。主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：密封端面出現(xiàn)點(diǎn)蝕，甚至穿透；碳化鎢環(huán)和不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼易產(chǎn)生晶間腐蝕；焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)生破裂。

雙密封端面失去潤(rùn)滑膜而造成的機(jī)械密封故障。潤(rùn)滑膜的喪失會(huì)導(dǎo)致端面的抗摩擦性和抗熱性極度下降，出現(xiàn)端面裂紋，產(chǎn)生機(jī)械密封故障。密封室內(nèi)的介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢時(shí)，端面摩擦和旋轉(zhuǎn)元件的攪拌液體產(chǎn)生熱量導(dǎo)致介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，造成介質(zhì)壓力低于飽和蒸汽壓的狀況。

二、機(jī)械密封故障的改善策略

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段機(jī)械密封的使用現(xiàn)狀，針對(duì)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理，在具體分析機(jī)械密封故障出現(xiàn)原因的基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為，要對(duì)機(jī)械密封故障進(jìn)行改善，首先要從機(jī)械密封設(shè)計(jì)上進(jìn)行根本改善，然后針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，采取具體措施解決。

具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)故障尋求改善策略。對(duì)于機(jī)械密封故障的改善，應(yīng)著手于故障本身，落實(shí)到具體故障改善策略上。？對(duì)于高溫引起的機(jī)械密封故障，應(yīng)采取沖洗措施以降低密封室溫度，防止雜質(zhì)的沉積，保證密封環(huán)不被固體顆粒磨損；安裝冷卻裝置，保證密封室內(nèi)的熱能夠及時(shí)傳導(dǎo)出去，盡可能降低溫度；選用耐高溫的密封材料，建議使用聚四氟乙烯等有機(jī)材料；保持端面溫度在介質(zhì)汽化溫度以下；有裝配關(guān)系的地方應(yīng)選取熱膨脹系數(shù)相近的材料。？對(duì)于壓力過(guò)大引起的機(jī)械密封故障，應(yīng)盡量使密封端面受力合理，減少變形，減少端面寬度：采用高強(qiáng)度材料，盡量減少摩擦磨損：采用平衡性機(jī)械密封；選用可靠的傳動(dòng)方式，如鍵、銷(xiāo)等連接方式。

對(duì)于介質(zhì)引起的機(jī)械密封故障，應(yīng)采取以下措施預(yù)防：保持兩端面寬度相等，減少雜質(zhì)在密封端面、補(bǔ)償環(huán)等處的停留機(jī)會(huì)：采用高耐磨材料；定期內(nèi)沖洗，避免雜質(zhì)沉積；在機(jī)械密封進(jìn)口設(shè)置過(guò)濾器或者旋液分離器，防止雜質(zhì)進(jìn)入密封室內(nèi)；采用波紋管結(jié)構(gòu)防止泄漏顆粒在輔助密封圈處聚積，影響補(bǔ)償環(huán)軸向浮動(dòng)；對(duì)于缺乏潤(rùn)滑而導(dǎo)致的機(jī)械密封故障，一方面應(yīng)保證密封室內(nèi)有液體存在，避免產(chǎn)生干摩擦：另一方面密封室內(nèi)介質(zhì)不能低于飽和蒸汽壓力，避免閃蒸現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，盡量不選用易揮發(fā)的介質(zhì)。

對(duì)于腐蝕造成的機(jī)械密封故障，選用耐腐蝕的材料：定期對(duì)機(jī)械密封的零部件進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)：注意機(jī)械密封裝置的放置環(huán)境，盡量不放置于腐蝕性的環(huán)境中：對(duì)于焊接部位應(yīng)著重進(jìn)行保養(yǎng)，一旦出現(xiàn)腐蝕立刻進(jìn)行修正；防止介質(zhì)和外力共同腐蝕機(jī)械密封零部件。

總結(jié)

在機(jī)械密封的設(shè)計(jì)、安裝、拆卸過(guò)程中，一定要注意符合要求規(guī)范，不要違規(guī)操作，防止機(jī)械密封故障的發(fā)生。？機(jī)械密封對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的作用越來(lái)越重要。只有在了解機(jī)械密封結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，才能針對(duì)其出現(xiàn)的故障采取改善策略。這樣才能保證機(jī)械密封的使用效果和正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行。

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