機械密封失效原因淺探

摘要：泵類所采用的密封裝置中屬機械密封效果最好，但機械密封也常發生泄漏現象，這里通過對機械密封在生產中失效的原因探討，來提高機械密封的使用壽命。

關鍵詞：機械密封 失效 泄漏

泵類所采用的密封裝置主要有機械密封、填料密封、浮動環密封，其中機械密封密封性能最好。但由于諸多因素，機械密封的使用壽命有長有短，短則幾周，長則1～2年。本人通過跟蹤本企業泵類機械密封使用年限，總結維修裝配要點，通過實踐積累，對機械密封在應用過程中容易失效的原因進行了探討。

1 機械密封的定義及組成

機械密封是一種旋轉機械的油封裝置。比如離心泵、離心機、反應釜和壓縮機等設備。由于傳動軸貫穿在設備內外，這樣，軸與設備之間存在一個圓周間隙，設備中的介質通過該間隙向外泄露，如果設備內壓力低于大氣壓，則空氣向設備內泄露，因此必須有一個阻止泄露的軸封裝置。軸封的種類很多，由于機械密封具有泄漏量少和壽命長等優點，所以當今世界上機械密封是在這些設備最主要的軸密封方式。機械密封又叫端面密封，在國家有關標準中是這樣定義的：“由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流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。”典型的機械密封由動環和靜環、彈力補償機構（彈簧、推環）密封元件（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡膠O圈等）、傳動件（彈簧座及鍵或各種螺釘）等組成。

2 機械密封失效的原因淺探

2.1 由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的機械密封失效

①在密封腔缺乏潤滑油不能形成潤滑膜，啟動泵而發生干摩擦，造成機械密封失效。

②由于端面進入異物，摩擦異常潤滑油溫度急劇上升，使潤滑油蒸汽壓力上升，造成介質壓力低于飽和蒸汽壓力，使端面液膜發生閃蒸，喪失潤滑。

2.2 由于腐蝕而造成的機械密封失效

①動靜環密封面點蝕。

②使用中不銹鋼座產生晶間腐蝕。

③彈簧加載裝置中彈簧在應力與腐蝕下，發生斷裂。

2.3 由于高溫效應而造成的機械密封失效

①熱裂是最常見的失效現象。在密封面處于干摩擦、雜質進入密封面、抽空都會導致動靜環密封面出現徑向裂紋。

②橡膠密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后橡膠老化、龜裂、變硬而失去密封性。

2.4 由于密封端面磨損而造成的機械密封失效

①由于材料耐磨性差，摩擦系數大，端面比壓大，都會縮短機械密封的使用壽命。

②固體顆粒進入摩擦副端面，使密封面發生劇烈摩擦而使密封面失效。

2.5 因機械密封安裝不良而造成的機械密封失效

①動、靜環接觸表面不平，安裝時碰傷損壞。

②動、靜環表面有異物。

③密封腔端面與軸垂直度不夠。

④動、靜環密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。

⑤動、靜環V形密封圈方向裝反，或安裝時反邊。

⑥軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠。

⑦彈簧力不均勻，單彈簧不垂直。

⑧在安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷。

⑨動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量。

2.6 設備運轉不良而造成的機械密封失效

①工作中，因抽空、氣蝕和憋壓等異常現象，引起較大的軸向力，使動、靜環接觸面分離。

②工作中，當動環軸向浮動時，靜環密封圈過松導致靜環脫離靜環座。

③工作中，顆粒狀物質進入摩擦副，擦傷動、靜環密封端面。

④工作周期長，泵葉輪軸向竄動量超過標準，轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定，密封腔內壓力經常變化均會導致密封周期性泄漏。

⑤工作中，設備運轉時振動太大。

⑥工作中，動靜環與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損。

⑦工作中，負載大或長期使用導致泵軸擾度太大。

⑧泵在停一段時間后再啟動時發生泄漏，這主要是因為摩擦副附近介質的凝固、結晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。

3 更換失效機械密封注意事項

3.1 部件的確認

把機械密封安裝到機器上時，安裝前要很好的與總裝配圖相對照，確認零件是否已準備齊全，這時要注意密封磨擦副密封面、密封圈等有無傷痕、缺損等異常現象，還要注意與填料、密封圈等相接觸的軸或軸套表面、法蘭等部件上有無傷痕，若發現有異常的現象，則必須更換或修理后再使用。

在實際進行安裝時，不要將超過需要的零件帶到現場。這樣，安裝完畢后零件如有剩余，則是安裝時有了漏裝的地方；若零件不足，則意味著不必要的地方也組裝上了零件，這也就起到了在安裝時自檢的作用。

3.2 要十分注意避免安裝中所產生的安裝偏差

①上緊壓蓋應在聯軸器找正后進行，螺栓應均勻上緊，防止壓蓋端面偏斜，用塞尺檢查各點，其誤差不大于0.05mm。

②檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙（即同心度），四周要均勻，用塞尺檢查各點允差不大于0.01mm。

③彈簧壓縮量要按規定進行，不允許有過大或過小現象，要求誤差2.00mm。過大會增加端面比壓，加速端面磨損。過小會造成比壓不足而不能起到密封作用。

④動環安裝后，將動環壓向彈簧后應能自動彈回來。

⑤按泵旋向盤車，檢查是否輕快均勻。如盤車吃力或不動時，則應檢查裝配尺寸是否錯誤，安裝是否合理。

⑥機械密封啟用前進行應靜壓試驗，檢查機械密封是否有泄漏現象。若泄漏較多，應查清原因設法消除。如仍無效，則應拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗壓力為2～3公斤/mm2。

4 結語

通過對機械密封裝置失效原因探討，有助于在檢修過程中及時準確的處理機械密封裝置泄漏，又可以在檢修過程中采取有效措施避免機械密封裝置泄漏，保證機械密封裝置在良好的狀態下運行，以達到經濟、安全運行的目的。

參考文獻：

[1]張景松編注.流體機械，中國礦業出版社2001年.

[2]張佑清編注.礦山機械維修與安裝，機械工業出版社1976年.