機(jī)械化施工化工機(jī)械密封泄露問題與維修

劉健

摘 要：對于化工行業(yè)來講，機(jī)械密封則是最為重要的根本。本文通過主要介紹化工行業(yè)當(dāng)中的機(jī)械密封，并重點(diǎn)分析其泄漏的主要原因，從而提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械 機(jī)械密封 問題措施

前 言

化工機(jī)械密封也被叫做端面密封，通常被應(yīng)用在對壓縮機(jī)，泵等設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)軸的密封方面。 化工機(jī)械的主要部件是靜環(huán)和動(dòng)環(huán)，將密封圈作為其輔助密封件，化工機(jī)械密封的傳動(dòng)件是各種螺釘，彈箕座和鍵等，推環(huán)和彈簧是化工機(jī)械密封的彈力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。 化工機(jī)械密封的原理是基于不少于一對的與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的端面，由于流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力的作用，與輔助密封相配合，從而端面能夠在保持相對滑動(dòng)的同時(shí)，緊密貼合，因此，可以預(yù)防流體泄露。

一、化工機(jī)械密封的組成

化工機(jī)械密封，可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行分類：按照彈簧的元件旋轉(zhuǎn)或者靜止，可以分為旋轉(zhuǎn)型以及靜止型。旋轉(zhuǎn)型的密封，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)侯，其介質(zhì)中的彈簧本身受到離心力影響很容易發(fā)生變形，而強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)在彈簧的強(qiáng)烈攪動(dòng)下會(huì)顯得更加不利，但是靜止型就沒有這一種缺點(diǎn)。無論是旋轉(zhuǎn)型還是靜止型都是機(jī)械密封中最為主要的零配件，其性能的好壞可以說直接的關(guān)系到密封的效果以及壽命，正是因?yàn)檫@樣，對于密封環(huán)的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸以及表面加工的質(zhì)量等等都必須有比較高的要求：按照密封的介質(zhì)泄漏方向，則可以分為內(nèi)流失以及外流式;按照介質(zhì)在端面所引起的卸載情況可以分為平衡式以及非平衡式： 按照靜環(huán)位于密封端面內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，可以分為內(nèi)裝式以及外裝式：按照密封腔內(nèi)的溫度可以分為高溫密封、中溫密封、普溫密封以及低溫密封;按照密封腔內(nèi)的壓力可以分為超高壓機(jī)械密封、高壓機(jī)械密封、中壓機(jī)械密封以及低壓機(jī)械密封;按照彈簧的個(gè)數(shù)可以分為單彈簧式以及多彈簧式等等。無論何種密封，對密封件都有一個(gè)共同的要求，即：嚴(yán)密、泄漏量少;使用壽命長結(jié)構(gòu)簡單而緊湊：維修方便、成本低、價(jià)格便宜、互換性好。對于化工解析密封來說，泄漏量一般可控制在0. 2～3mL;使用壽命一般可達(dá)一年以上。

二、機(jī)械密封泄露的主要原因

1、摩擦失效。由于化工機(jī)械本身的工作特點(diǎn)，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)端面的相互摩擦，將不斷產(chǎn)生摩擦熱，使摩擦副內(nèi)溫度升高，給化工機(jī)械造成影響。機(jī)械磨損不僅引起了密封副的正常配合，如果在一端出現(xiàn)磨損，還使得密封件在軸向和徑向出現(xiàn)一定程度的擺動(dòng)。在實(shí)際的生產(chǎn)中可以通過磨損的痕跡來判斷具體的磨損情況和密封泄漏的原因。

2、腐蝕因素。在化工行業(yè)當(dāng)中，主要的腐蝕類型分為幾種： 表面腐蝕。因?yàn)槭艿搅烁g介質(zhì)作用的侵蝕， 所以會(huì)導(dǎo)致在機(jī)械密封的表面發(fā)生腐蝕，嚴(yán)重時(shí)則可以發(fā)生穿孔：晶間腐蝕。由于碳化鎢環(huán)的不銹鋼環(huán)座主要是以銅焊進(jìn)行連接的，所以很容易出現(xiàn)品間的腐蝕影響：點(diǎn)腐蝕。因?yàn)閺椈商讜r(shí)常會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕以及區(qū)域性的點(diǎn)蝕，從而也就導(dǎo)致了穿孔現(xiàn)象。

3、過熱損傷。過熱不僅引起密封副變形產(chǎn)生磨損，還可能引起熱裂和皰疤。通常，在過大的熱應(yīng)力作用下密封環(huán)表面上出現(xiàn)徑向裂紋，稱為熱裂。在短時(shí)間的機(jī)械負(fù)荷或熱負(fù)荷作用下會(huì)出現(xiàn)熱裂， 例如由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷等熱裂時(shí)密封環(huán)磨損加劇泄漏量迅速增長。介質(zhì)潤滑性差、過載、操作溫度高、線速度高、配對材料組合不當(dāng)?shù)纫蛩?，或者是以上幾種因素的疊加，都可以產(chǎn)生過大的摩擦熱，若摩擦熱不能及時(shí)散發(fā)，就會(huì)產(chǎn)生熱裂紋，從而引起泄漏。

4、密封零件失效。機(jī)械密封零件失效大部分是輔助密封圈失效，機(jī)械密封由于泄漏而不能正常工作的一個(gè)主要原因也是因?yàn)镺 形圈失效引起的。O 形圈失效的表現(xiàn)為老化、永久性變形、溶脹變形、扭曲及擠出損傷。因此，在選用O 形圈時(shí)應(yīng)考慮合成橡膠的安全使用溫度，盡可能地選用截面較大的橡膠O 形圈，適當(dāng)提高硬度，采用溝槽式的裝配結(jié)構(gòu)，通過沉浸試驗(yàn)合理選材，必要時(shí)選用復(fù)合材料，如橡膠包覆聚四氟乙烯密封圈。

5、化學(xué)腐蝕。由于密封接觸腐蝕性介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生表面腐蝕，甚至在表面各處產(chǎn)生劇烈腐蝕點(diǎn)而形成點(diǎn)蝕。在金屬的晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕，會(huì)深入到金屬的內(nèi)部，并進(jìn)一步破壞而引起斷裂。腐蝕的性能影響很大。由于密封件比主機(jī)的零件小，而且更精密，通常要選用比主機(jī)更耐腐蝕的材料。經(jīng)驗(yàn)表明，壓力、溫度和滑動(dòng)速度都能使腐蝕加速。密封件的腐蝕率隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律增加。處理強(qiáng)腐蝕流體時(shí)，采用雙端面密封，可以最大限度減輕腐蝕對密封件的影響， 因?yàn)樗c工藝流體相接觸的零件數(shù)量少。這也是在強(qiáng)腐蝕條件下，選擇密封結(jié)構(gòu)的一條最重要的原則。

三、解決化工機(jī)械密封泄漏問題的措施

在根據(jù)幾方面的因素總結(jié)后由于機(jī)械密封在造型和設(shè)計(jì)方面必須要結(jié)合在實(shí)際的生產(chǎn)情況當(dāng)中，必須要應(yīng)用具有可靠密封性，并且具有較長壽命的摩擦材料、良好的密封圈材料等。例如，對于雙端面的機(jī)械密封在內(nèi)端所接觸到的介質(zhì)，必須要應(yīng)用可以耐腐蝕的材料。對于外端接觸不到的介質(zhì)， 則可以應(yīng)用具有良好可靠性的密封材料， 并非必須內(nèi)外端的材料是一致的，選用這種材料可以減少成本，也可以提高密封的可靠性，是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。所以在加工化工機(jī)械的密封零件時(shí)，對其質(zhì)量必須要嚴(yán)格要求，對于檢修的規(guī)程也應(yīng)嚴(yán)格設(shè)定，安裝技術(shù)必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求等。

1、設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)工廠運(yùn)行日趨穩(wěn)定時(shí)，即很少有停車、啟動(dòng)和運(yùn)行條件的變化，正常的操作程序?yàn)楸玫倪\(yùn)轉(zhuǎn)提供了良好運(yùn)行的環(huán)境，化工機(jī)械減少了在惡劣的動(dòng)態(tài)工況下的損壞以及突然停車造成的瞬間破壞的可能，因而密封壽命大大增長。

2、沖洗過程保證。沖洗介質(zhì)不符合設(shè)計(jì)要求是造成機(jī)械密封的一個(gè)重要因素，針對沖洗做好檢查、調(diào)整，使沖洗介質(zhì)的壓力、流量、溫度都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且需要進(jìn)行定期的清洗沖洗液的過濾裝置， 減少?zèng)_洗液中的雜質(zhì)，保證沖洗的質(zhì)量。合理的增加沖洗官道上的止回閥等，從根本上解決因?yàn)闆_洗帶來的密封損壞。

3、加強(qiáng)設(shè)備檢查。在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中如果泄露量有過多的現(xiàn)象時(shí)，必須要立即停車并進(jìn)行檢查著重檢查在動(dòng)環(huán)、靜環(huán)密封的端面所出現(xiàn)的磨損情況，以及其表面的變化等。此外，也應(yīng)及時(shí)的檢查動(dòng)環(huán)與靜環(huán)它們輔助密封圈在安裝時(shí)的主要位置是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)， 還應(yīng)檢查是否混入了顆粒雜質(zhì)， 如果含有雜質(zhì)，則會(huì)影響到動(dòng)環(huán)軸向的浮動(dòng)以及彈簧等。還應(yīng)仔細(xì)檢查是否存在緊定螺釘有松動(dòng)的現(xiàn)象，這會(huì)直接影響到正常的密封工作狀態(tài)。對于固定的端蓋是否存在螺釘有松動(dòng)的現(xiàn)象，以免造成端蓋的偏斜。對于軸套以及軸之間的密封也應(yīng)做好檢查，是否存在損壞的現(xiàn)象。

4、加強(qiáng)操作維護(hù)。保證安裝過程的準(zhǔn)確就可以很好的減少軸的震動(dòng)，保證化工機(jī)械的使用壽命。通過預(yù)防隨機(jī)干擾和改變環(huán)境來保證密封的可靠，消除了隨機(jī)的密封失效，而密封件和設(shè)備的安裝差錯(cuò)就很容易產(chǎn)生密封失效。安裝過程中的誤差和對中達(dá)不到要要求就會(huì)造成震動(dòng)，軸和殼體的不合理相對運(yùn)動(dòng)就會(huì)造成損害，因此必須保證正確的裝配公差、軸的合適表面粗糙度、正確的尺寸、仔細(xì)的測量等。具體實(shí)施過程中首先要做好安裝前的準(zhǔn)備工作，檢查各個(gè)密封元器件是否損壞，特別是動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面。且做好相應(yīng)的清理工作。其次在裝配過程中盡量保持清潔，保證密封端面不被劃傷，在軸和軸套表面、壓蓋、密封圈配合面等處涂抹潤滑油避免干摩擦，最后注意安裝的順序。

結(jié) 語

化工機(jī)械密封有點(diǎn)非常多，在化工行業(yè)得到了越來越多的應(yīng)用，然而，由于化工生產(chǎn)的特殊性與復(fù)雜性，化工機(jī)械密封容易發(fā)生泄漏，化工機(jī)械密封泄漏失效問題對化工機(jī)械密封造成了很大的影響。因此，必須采取合理的化工機(jī)械密封設(shè)計(jì)，結(jié)合化工過程生產(chǎn)的實(shí)際情況， 選擇合適的化工機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和材料，盡可能的延長化工機(jī)械密封的使用壽命，提高化工機(jī)械密封的性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 耿鵬照.化工機(jī)械密封的泄漏問題與對策[J].黑龍江科技信息.2011（03）

[2] 陳曉穎：劉興剛.化工機(jī)械密封的泄漏問題與對策[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008（31）