機械密封在旋轉設備上的故障原因及故障處理

機械密封在石油、冶金、化工企業(yè)及電廠的旋轉設備（工業(yè)泵）中應用非常廣泛，其密封效果將直接影響整機運行的穩(wěn)定性和可靠性，已成為評定機械產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標。筆者從機械密封的內(nèi)外部條件的角度，分析影響密封效果的幾種因素和應采取的合理措施。

一、機械密封的原理

機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在液體壓力和補償機構彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合，并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用是將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。

機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動環(huán)靠液體的壓力及補償機械外彈力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，產(chǎn)生適當?shù)谋葔翰⒈３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。

二、機械密封的故障及原因

據(jù)統(tǒng)計，有50%～60%設備非計劃停車故障與機械密封泄露直接有關。

1.機械密封零件的故障表現(xiàn)

旋轉設備在運行當中，密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了會松弛、斷裂和被腐蝕。輔助密封圈會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。

2.機械密封振動、發(fā)熱故障原因

設備旋轉過程中，會使動靜環(huán)貼合端面粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足，或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。

3.機械密封介質(zhì)泄漏故障原因

（1）靜壓試驗時泄漏。在安裝時造成的密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊，或壓縮量不夠、損壞。

（2）周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓，才能起到密封作用，這就首先要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，其次要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內(nèi)。

（3）機械密封的經(jīng)常性泄漏。其原因有多方面：第一，由密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏；第二，由輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏；第三，由彈簧缺陷引起的泄漏。轉子振動，傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動，機械密封輔助機構、介質(zhì)的問題等也都會引起經(jīng)常性泄漏。

（4）機械密封振動偏大。其原因除機械密封本身的原因外，泵軸設計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等也會引起振動偏大。

三、處理措施

1.機械密封振動、發(fā)熱的處理

動靜環(huán)間至少保證0.75mm的間隙，以形成液體膜。如果是摩擦副配對不當，就要更改動靜環(huán)材料，使其耐溫、耐腐蝕，以減少機械密封的振動和發(fā)熱。

2.機械密封泄漏的處理

引起機械密封泄漏的原因有多種，要具體問題具體處理。為了最大限度地減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術要求進行裝配，同時還要注意以下事項。

（1）裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、潤滑油、揩拭材料要十分干凈。

（2）修整倒角倒圓。

（3）裝配時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化；動靜環(huán)組的裝配，應到位、靈活；彈性開口環(huán)應定位可靠；必須保證動環(huán)在軸上軸向移動靈活。

3.泵軸竄量大的處理

合理地設計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。對于多級離心泵，設計方案是:平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。

4.增加輔助沖洗系統(tǒng)

必須沖洗密封腔中密封介質(zhì)的顆粒、雜質(zhì)，否則會因此使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導致機械密封被迅速破壞。因此機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。

5.泵振動的處理

在泵產(chǎn)品的制造裝配過程中，泵、電機、底座、現(xiàn)場管路等輔助設備在現(xiàn)場安裝時，要嚴格把關，消除振動源。

以上簡單闡述了機械密封在旋轉設備上的故障原因和出現(xiàn)故障后的處理措施，以后再遇到機械密封的故障問題時，首先要考慮機械密封本身的影響因素，然后還要考慮機械密封外部的一些影響因素，從而不斷提高機械密封的效果。

（作者單位：河南洛陽中信重工高級技工學校）