化工機(jī)械密封故障原因及對策研究

廉鑫，張偉

（貴州開陽化工有限公司，貴州 貴陽 550306）

在現(xiàn)階段化工行業(yè)迅速發(fā)展的時期，工廠和各個領(lǐng)域都有新型的機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)施進(jìn)行投入使用，也有效地促進(jìn)了當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，與此同時其安全管理也是非常重要的，在設(shè)施的運(yùn)行過程中，需要做好有效的密封工作才可以將機(jī)械設(shè)備的輸入軸動力進(jìn)行有效降低，同時降低機(jī)械能量的消耗，這種方式具有較大的優(yōu)勢，在降低機(jī)械能量消耗的同時也增加了單位的產(chǎn)出和效率，將機(jī)械的使用年限延長，并且也降低了物料泄漏的風(fēng)險。而機(jī)械密封的方式通常是端面密封，隨著當(dāng)前社會不斷的發(fā)展和進(jìn)步，各種新型密封技術(shù)也在不斷地涌現(xiàn)出來，促進(jìn)了機(jī)械密封理論的多樣化和更新。

1 機(jī)械密封的概念

1.1 機(jī)械密封的由來及結(jié)構(gòu)

機(jī)械密封也被稱為端面密封，是一種高科技機(jī)工產(chǎn)品，在泵、液壓傳動和相關(guān)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)裝置密封中較為常見。而在當(dāng)前科技不斷發(fā)展的時期中，各種新型密封材料和加工技術(shù)也在隨之不斷地出現(xiàn)，這也推動了當(dāng)前機(jī)械密封和各種密封技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。而密封理論的主要內(nèi)容有密封摩擦和潤滑以及密封原理和密封動力學(xué)理論等。密封構(gòu)造由雙端面密封和多斷面密封以及單彈簧和多彈簧等構(gòu)造組成。

1.2 機(jī)械密封的組成

機(jī)械密封的組成較為多樣化，主要區(qū)分是通過彈簧元件進(jìn)行，旋轉(zhuǎn)型和靜止型是最常見的兩種，但是，使用過程中都有不同程度的優(yōu)點和缺陷。旋轉(zhuǎn)型的主要缺陷就是其具有較強(qiáng)的腐蝕性，而靜止型在使用中就沒有這種缺點。而彈簧原件作為機(jī)械密封中非常主要的組成部分，因此和密封質(zhì)量也有著非常直接的關(guān)系和影響，這就要求在加工過程中不斷加強(qiáng)密封的各項指標(biāo)。而在當(dāng)前使用過程中，密封介質(zhì)泄漏方向也被分為內(nèi)流式和外流式兩個類型。

2 化工機(jī)械密封故障的主要原因

機(jī)械密封以內(nèi)裝式為主，在其泄漏時，首先需要對其現(xiàn)場和儀器進(jìn)行分析，從而明確地了解密封泄漏的原因。這就要求相關(guān)人員需要將損傷的密封件會對密封性能所造成的影響，然后根據(jù)順序進(jìn)行依次檢查。

2.1 安裝不良造成的機(jī)械密封泄漏

安裝不良可能會導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏，主要是由于在操作的過程中抽空、氣蝕以及憋壓等現(xiàn)象所造成的軸向力導(dǎo)致動靜環(huán)分離，與此同時，彈簧無法將密封過緊的動環(huán)軸向浮動量進(jìn)行調(diào)整，同時在進(jìn)行機(jī)械密封的安裝過程中壓縮量過道，從而產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。設(shè)計選型出現(xiàn)問題，導(dǎo)致后期的密封端面比壓和密封材質(zhì)冷壓不具合理性。

2.2 過熱損傷造成的機(jī)械密封泄漏

過熱損傷導(dǎo)致的機(jī)械密封泄漏也是較為常見的一種損傷，不僅會給密封副變形造成不同程度的磨損，同時還可能會導(dǎo)致熱裂和皰疤的出現(xiàn)。熱裂是指熱應(yīng)力過大，對密封環(huán)表面造成徑向的裂紋。一般是在短期的機(jī)械負(fù)荷或熱負(fù)荷中出現(xiàn)，比如由干摩擦和冷卻系統(tǒng)中斷等引起的泄漏量劇增等。這就要求在使用的過程中需要對機(jī)械的物理性能進(jìn)行全面的了解，并充分考慮熱裂現(xiàn)象，在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)條件的制定。一般在使用過程中，產(chǎn)生摩擦熱的主要原因是由于介質(zhì)潤滑性差、過載或操作溫度過高等因素所導(dǎo)致的，而以上幾種因素疊加后也有可能導(dǎo)致摩擦熱過大，如果在使用中并不能及時地散發(fā)，就有可能導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生，從而出現(xiàn)泄漏。

2.3 磨損因素造成的機(jī)械密封泄漏

磨損因素所導(dǎo)致的機(jī)械密封泄漏主要是由于動環(huán)和靜環(huán)之間在工作中相互摩擦，在摩擦中會產(chǎn)生一定的熱能，從而在不斷的摩擦過程中溫度也在不斷地提升，導(dǎo)致機(jī)械受到影響。會影響機(jī)械環(huán)表面產(chǎn)生徑向裂紋的主要原因是動環(huán)和靜環(huán)工作過程中產(chǎn)生摩擦，從而導(dǎo)致副內(nèi)液膜增發(fā)，機(jī)械出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象，就會導(dǎo)致徑向裂紋的出現(xiàn)，這也促進(jìn)了磨損問題的加重，同時還會產(chǎn)生密封面快速泄漏的問題。如果在工作過程中石墨環(huán)的溫度已經(jīng)超出了正常的范圍，在石墨環(huán)的表面就會出現(xiàn)不同程度的樹脂，在摩擦面相鄰的樹脂中就會出現(xiàn)炭化的情況。黏結(jié)劑的出現(xiàn)也會導(dǎo)致其產(chǎn)生發(fā)泡軟化的現(xiàn)象，從而也加重了密封面的泄漏程度。而在密封圈溫度已經(jīng)超出正常范圍內(nèi)但是還在使用的情況下，就會加速機(jī)械密封的老化和龜裂等，導(dǎo)致機(jī)械密封無效。

2.4 腐蝕因素造成的機(jī)械密封泄漏

腐蝕也是導(dǎo)致機(jī)械密封受到損傷的主要原因，而腐蝕根據(jù)其腐蝕的類型可以分為四種，分別是表面腐蝕、晶間腐蝕、點腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。表面腐蝕是指機(jī)械密封的表面受到腐蝕介質(zhì)作用所產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象，從而在表面出現(xiàn)腐蝕，嚴(yán)重時還有可能會出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。晶間腐蝕是指銅焊在進(jìn)行工作的過程中產(chǎn)生敏化作用，從而導(dǎo)致不銹鋼座出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象。點腐蝕是指彈簧套在工作中會出現(xiàn)不同程度的點蝕，點蝕會導(dǎo)致穿孔現(xiàn)象的出現(xiàn)，但是這種現(xiàn)象不會對密封應(yīng)用產(chǎn)生嚴(yán)重影響。應(yīng)力腐蝕是指介質(zhì)腐蝕和應(yīng)力對波紋管以及彈簧產(chǎn)生影響，導(dǎo)致最終出現(xiàn)斷裂情況，密封作用失效。

2.5 密封零件失效造成的機(jī)械密封泄漏

輔助密封圈失效是機(jī)械密封零件失效的主要因素，而O行圈失效也是導(dǎo)致機(jī)械密封受到影響不能正常工作的主要因素。而O型圈失效的主要原因是由于老化和永久性變形等情況所引起的。

3 解決機(jī)械密封泄漏的方法

密封端之間的端面膜對機(jī)械密封也有著非常關(guān)鍵的作用，它的存在會直接影響到最終的密封效果。而端面膜根據(jù)形式進(jìn)行區(qū)分還可以分為液相、氣相以及氣液混相等三種形式，在應(yīng)用過程中還會根據(jù)不同的工藝水平呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)。

3.1 小型潛污泵造成泄漏

在機(jī)械進(jìn)行運(yùn)行的過程中，雙端面密封會產(chǎn)生反壓狀態(tài)，從而導(dǎo)致其中進(jìn)入雜物，產(chǎn)生磨軸。而在運(yùn)行過程中，上端密封面的潤滑狀態(tài)較差影響動靜環(huán)之間的摩擦作用，從而產(chǎn)生磨軸。因此，為了避免磨軸的出現(xiàn)，就需要確保下端蓋和油室的清潔工作，禁止使用不符合要求的潤滑油。

3.2 壓力不穩(wěn)造成泄漏

在機(jī)械運(yùn)行的過程中，如果彈簧比壓力設(shè)計故障或總比壓出現(xiàn)問題，就會給機(jī)械密封造成較大的壓力，從而導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，導(dǎo)致最終液膜難以生成，密封面也出現(xiàn)變形情況。因此，就需要根據(jù)正確合理的操作方式來進(jìn)行機(jī)封的裝配。同時要選擇高硬度合金和陶瓷等合適的材料，提升對機(jī)械的冷卻防護(hù)，降低變形概率。

3.3 規(guī)律性造成泄漏

如果在機(jī)械運(yùn)行時泵轉(zhuǎn)子軸的過盈量和竄動量較大，就會導(dǎo)致動環(huán)無法靈活地進(jìn)行移動，如果出現(xiàn)磨損會導(dǎo)致無法及時進(jìn)行修復(fù)。這就要求在進(jìn)行安裝密封的過程中要確保其過盈量和徑向的密封質(zhì)量，確保其在動環(huán)裝配后還可以靈活地移動。如果密封中出現(xiàn)干摩擦或拉毛的現(xiàn)象就代表潤滑油不足，需要及時處理。

3.4 密封零件失效造成的機(jī)械密封泄漏

在進(jìn)行機(jī)械密封時，需要保證密封零件的選擇合理性，在選擇O型圈的過程中需要對合成橡膠的安全使用溫度進(jìn)行充分考慮，盡量選擇橡膠O型圈截面比較大的類型，并將其硬度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘?，可以在必要時應(yīng)用復(fù)合材料。

3.5 解決故障的方法與策略

首先，需要對機(jī)械進(jìn)行定期的維護(hù)和定期清理，同時還需要確保化工機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，在工作中對其進(jìn)行實時的監(jiān)控和診斷，如果在監(jiān)控過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械出現(xiàn)故障，要及時進(jìn)行維修。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的化工行業(yè)發(fā)展中，機(jī)械的密封泄漏是非常關(guān)鍵的一項問題，一旦泄漏會對國家和社會及人們的財產(chǎn)安全造成很大的影響，因此就需要及時了解化工機(jī)械密封泄漏的原因，并根據(jù)其影響因素采取針對性的解決措施。這就可以發(fā)現(xiàn)，化工行業(yè)不斷發(fā)展的同時也需要不斷地提升檢修質(zhì)量和制造工藝，降低當(dāng)前的化工機(jī)械泄漏問題的發(fā)生，確保機(jī)械密封的安全性，促進(jìn)當(dāng)前化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。