淺談化工機(jī)械的密封技術(shù)

劉 新

（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，陜西榆林719300）

無(wú)論是哪一種密封方式，對(duì)密封件的要求都是一樣的，那就是密封可靠、嚴(yán)密、泄漏量少，使用壽命長(zhǎng)，維修方便，成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，還有互換性好等。

化工行業(yè)對(duì)密封件的要求，是由于石化、化工等大多生產(chǎn)材料是有毒的，而且易燃易爆，所以密封一定要可靠且泄漏少，否則造成的經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)人身、環(huán)境的危害，都是無(wú)法估量的；另一方面，密封要件一定要壽命長(zhǎng)，使用期應(yīng)該至少在一個(gè)生產(chǎn)周期以上；再者就是要具有耐腐蝕性，因?yàn)楦g會(huì)減少壽命，還會(huì)降低密封件表面的加工精度和密封性能；最后就是密封件要求品種要多樣，便于選取，這是為了滿足工業(yè)對(duì)密封件的多種要求。除此之外，跟其他的密封件一樣，化工行業(yè)的密封進(jìn)也盡量要求成本低，安裝調(diào)整方便。

從理論上說(shuō)，要想讓密封永遠(yuǎn)耐用，那么大多數(shù)化工在解析密封時(shí)，磨損率較小而且還是在流體動(dòng)力的條件下運(yùn)行。但是理論上通行的東西，在實(shí)際中卻并非如此。化工機(jī)械在密封過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常遇到各種各樣的狀況，例如解析密封的品質(zhì)問(wèn)題、安裝的誤差、人為的誤差、工況急劇波動(dòng)、沖洗系數(shù)失效等等。

1 機(jī)械密封中存在的問(wèn)題

1.1 過(guò)熱損傷導(dǎo)致密封泄漏

過(guò)熱產(chǎn)生的后果可能有3個(gè)：

（1）引起密封副變形產(chǎn)生磨損；

（2）引起熱裂；

（3）引起皰疤。

熱裂是因?yàn)槊芊猸h(huán)表面在過(guò)大的熱力作用下，而出現(xiàn)徑向裂紋的現(xiàn)象。熱裂出現(xiàn)的原因，是短時(shí)間的機(jī)械負(fù)荷過(guò)重，或者是熱負(fù)荷過(guò)大等，冷卻系統(tǒng)中斷和干摩擦等現(xiàn)象的熱裂，會(huì)使密封環(huán)磨損加劇，泄漏量迅速增長(zhǎng)。

掌握好材料的機(jī)械-物理性能，可以避免熱裂的出現(xiàn)。主要是在設(shè)計(jì)時(shí)，就要預(yù)先考慮到熱裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，然后給定運(yùn)轉(zhuǎn)條件。有很多的原因都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)大的摩擦熱，例如過(guò)載、操作溫度高、介質(zhì)潤(rùn)滑性差、配對(duì)材料組合不當(dāng)，還有線速度過(guò)高等。摩擦熱一旦過(guò)高，而且不能得到及時(shí)散發(fā)，就會(huì)導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生，最后引起泄漏問(wèn)題。

1.2 長(zhǎng)期磨損導(dǎo)致密封泄漏

機(jī)械磨損不僅可能會(huì)引起密封副正常配合關(guān)系的變動(dòng)，而且如果端面出現(xiàn)了一定的磨損狀況，還會(huì)使轉(zhuǎn)動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，密封件都要作軸向位移和徑向擺動(dòng)。至于運(yùn)動(dòng)和磨損的情況，還有密封泄漏的原因，完全可以通過(guò)磨損的痕跡來(lái)判斷。

比方說(shuō)若是各零部件的配合都很好，而表現(xiàn)出來(lái)的密封副磨損痕跡很均勻的話，我們就可以由此判定出，傳動(dòng)部分的同軸度良好。在這個(gè)時(shí)候，密封端面依然還有泄漏的現(xiàn)象，就可能并不是密封本身所產(chǎn)生的問(wèn)題。

如果泄漏為常數(shù)，就可以說(shuō)明泄漏發(fā)生在其他的部位上，而不是發(fā)生在兩個(gè)端面之間，可能會(huì)發(fā)生在靜密封處。還有一種現(xiàn)象，就是可能是因?yàn)榘惭b不到位，使得防轉(zhuǎn)銷(xiāo)松脫或折斷，或者是底座的孔徑小于密封件的外徑，而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)環(huán)相對(duì)于靜止環(huán)不旋轉(zhuǎn)或打滑，而且還是在密封開(kāi)始時(shí)就已經(jīng)泄漏了，還觀察不到摩擦端面的磨損痕跡。

1.3 靜密封失效使得化工機(jī)械失效

如果靜密封點(diǎn)發(fā)生了泄漏現(xiàn)象，原因大部分是由于密封圈的缺陷造成的。究其主要的原因，可能是密封圈的尺寸差太大，或者是老化變質(zhì)，還有本身有傷痕等等的。要想防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，就要求設(shè)計(jì)正確，仔細(xì)檢查密封圈，還要仔細(xì)安裝靜密封，如果做到這些就可以保證品質(zhì)，其實(shí)在化工機(jī)械國(guó)產(chǎn)化的初期，就曾見(jiàn)發(fā)生過(guò)化工機(jī)械失效的事情，原因是由于O型圈選材的失誤而導(dǎo)致的。

1.4 動(dòng)密封點(diǎn)失效而導(dǎo)致的泄漏問(wèn)題

從理論上來(lái)說(shuō)，可能會(huì)引起動(dòng)密封點(diǎn)失效的原因，主要有：

（1）軸的影響。一方面，如果軸太粗的話，就有可能會(huì)使密封面愈寬，就會(huì)對(duì)垂直偏差敏感，就容易產(chǎn)生泄漏問(wèn)題；另一方面，軸在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，越容易擺震，也就越容易產(chǎn)生泄漏；而軸的轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的泄漏也越嚴(yán)重。

（2）介質(zhì)的影響。粘度低的介質(zhì)，要比粘度高的介質(zhì)容易泄漏，而且?guī)ьw粒和易結(jié)垢的介質(zhì)，也比干凈穩(wěn)定的介質(zhì)更容易泄漏；介質(zhì)的壓力，也是影響泄漏問(wèn)題的一個(gè)方面，壓力越高，就越容易泄漏。

（3）密封的結(jié)構(gòu)。在這一點(diǎn)上，密封的浮動(dòng)性是最重要的，浮動(dòng)性的好壞，影響到密封效果，波紋管的浮動(dòng)性最好，所以它的密封效果也是最好。四氟塑料密封圈的浮動(dòng)性很差，所以用這種材料的密封效果是最差的。

（4）密封的端面問(wèn)題，密封的端面在制造和安裝的品質(zhì)中，最為重要的是密封的平直度與轉(zhuǎn)軸軸線的垂直度。

2 提高化工機(jī)械密封效果的措施

2.1 連續(xù)沖洗

沖洗包括兩個(gè)方面的沖洗，即工作介質(zhì)的自沖洗，以及相對(duì)潔凈的工藝液的沖洗。在造成化工機(jī)械泄漏的重要原因當(dāng)中，沖洗介質(zhì)不符合設(shè)計(jì)要求，是其中的一項(xiàng)。解決這個(gè)問(wèn)題，一方面應(yīng)該通過(guò)有針對(duì)性的檢查、調(diào)整，保證沖洗介質(zhì)的壓力、流量和溫度都要符合設(shè)計(jì)的要求；另一方面就是通過(guò)定期的對(duì)沖洗液過(guò)濾器的清理，和合理地對(duì)沖洗管道上的止逆網(wǎng)進(jìn)行增加的方法，從根本上解決由于沖洗的原因而造成的密封損壞。

2.2 安裝

通過(guò)大量實(shí)例研究說(shuō)明，要想消除隨機(jī)的密封失效，可以通過(guò)預(yù)防隨機(jī)干擾和改變環(huán)境，來(lái)達(dá)到密封的可靠實(shí)現(xiàn)。在這方面，密封件和設(shè)備的安裝差錯(cuò)，就成了密封失效的主要原因。雖然泵在檢修間隔期內(nèi)的正常運(yùn)行在目前所用的密封來(lái)說(shuō)足可以保證，但是軸與殼體不合理的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，還有安裝誤差和對(duì)中不良造成的震動(dòng)，會(huì)有害于泵和密封，所以只有保證安裝過(guò)程的準(zhǔn)確細(xì)致，才能夠減少軸的震動(dòng)和保證化工機(jī)械的壽命。

實(shí)現(xiàn)安裝過(guò)程的有效性，就需要正確的裝配公差、軸有合適的表面粗糙度和測(cè)量仔細(xì)、尺寸正確，還要認(rèn)真地記錄設(shè)備安裝全過(guò)程。除此之外，對(duì)檢修隊(duì)伍的培訓(xùn)和素質(zhì)教育，也可以從技術(shù)上保證安裝過(guò)程的有效性。

2.3 運(yùn)行平穩(wěn)

減少化工機(jī)械在惡劣的動(dòng)態(tài)工況下?lián)p壞，以及突然停車(chē)造成的瞬間破壞的情況，就需要一個(gè)平穩(wěn)的運(yùn)行。對(duì)有停車(chē)、啟動(dòng)和運(yùn)行條件變化的工廠運(yùn)行，要有正常的操作程序，這樣為泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了良好的運(yùn)行環(huán)境等，有利于保護(hù)化工機(jī)械，增長(zhǎng)密封的壽命。

2.4 設(shè)備的改良

通過(guò)技術(shù)的改良，使機(jī)泵等設(shè)備的機(jī)械性能得以保證，改良需要在運(yùn)行中不斷地累積經(jīng)驗(yàn)。例如，DH302塔的循環(huán)水泵，在更換了化工機(jī)械后，就曾因?yàn)楸脷っ芊猸h(huán)和葉輪扣環(huán)間間隙不足產(chǎn)生摩擦，而造成瞬時(shí)密封損壞，使這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，產(chǎn)生的主要原因就是這種摩擦產(chǎn)生不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)而使得泵振動(dòng)，致使密封損壞，我們?cè)诓挥绊懕玫氖褂眯阅艿那疤嵯拢?jīng)過(guò)加工使口環(huán)配合間隙，使之達(dá)到了1.4 mm，這樣就徹底解決了DH302塔的問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械密封作為一個(gè)密封產(chǎn)品，從獲得第一項(xiàng)專利開(kāi)始，已經(jīng)發(fā)展了100多年。從20世紀(jì)初開(kāi)始，其由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，逐漸趨于完善，而且依然還在一步步的發(fā)展中。機(jī)械密封技術(shù)會(huì)隨著工藝操作水平的提高、檢修質(zhì)量的改善、備件質(zhì)量的保證等，更接近于其設(shè)計(jì)使用壽命。如果突發(fā)化工機(jī)械意外失效的現(xiàn)象，也會(huì)通過(guò)員工們?cè)鷮?shí)的培訓(xùn)基礎(chǔ)、熟練的操作能力、豐富的經(jīng)驗(yàn)積累和操作規(guī)程的準(zhǔn)確掌握，在最大程度上避免損失。

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