機(jī)械密封損壞產(chǎn)生泄露的原因分析

強(qiáng)文卓

（哈爾濱工業(yè)資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150001）

1 操作因素

石化裝置大多的是高溫、高壓、和帶有腐蝕性的介質(zhì)，并且工藝條件變化較大，對(duì)機(jī)械密封使用周期影響是非常重要的。

1.1 沖洗和冷卻要求

根據(jù)沖洗部位不同把冷卻分成內(nèi)沖洗和外沖洗。內(nèi)沖洗常用于含顆粒或易結(jié)晶介質(zhì)的機(jī)械密封，以防止顆粒或結(jié)晶物進(jìn)入摩擦面。內(nèi)沖洗應(yīng)為干凈液體，盡可能利用介質(zhì)本身，壓力一般應(yīng)比介質(zhì)壓力高0.05-0.1Mpa。流速在3-4.6M/S范圍內(nèi)。若介質(zhì)含有顆粒、污物或溫度過(guò)高不適于直接使用時(shí)。應(yīng)先進(jìn)行過(guò)濾，分離或冷卻，若介質(zhì)本身不宜為沖洗液時(shí)，應(yīng)選擇與之相容的另一種液體。沖洗一般都是利用泵的進(jìn)出口之間的壓差或外部泵設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可在密封腔內(nèi)安裝具有泵作用的環(huán)或螺旋實(shí)現(xiàn)局部循環(huán)。

冷卻是把機(jī)械密封工作時(shí)端面上產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳遞出去，否則端面間的液膜就會(huì)汽化或形成干摩擦，因此，必須采用相應(yīng)的冷卻措施，冷卻的效果與密封的幾何形狀、材料、散熱條件和傳熱面積等因素有關(guān)，冷卻可以利用沖洗孔實(shí)現(xiàn)，高溫高速時(shí)應(yīng)沿圓周均布設(shè)置若干個(gè)沖洗孔，使密封環(huán)周圍溫差不至于過(guò)大，否則會(huì)引起密封環(huán)炸裂，溫度較高時(shí)，可用冷卻器來(lái)冷卻沖洗液，也可以采用間接的冷卻方式，必須指出當(dāng)密封降溫結(jié)晶介質(zhì)時(shí)，要對(duì)密封進(jìn)行加熱或保溫，當(dāng)密封高黏度介質(zhì)時(shí)，在啟用前密封還需預(yù)熱，以減少啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

1.2 潤(rùn)滑

對(duì)密封端面進(jìn)行適當(dāng)潤(rùn)滑是減少磨損和延長(zhǎng)壽命的必要措施，此外，用潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑可以帶走部分摩擦熱，一般可以直接利用介質(zhì)本身做潤(rùn)滑劑，若介質(zhì)本身潤(rùn)滑性差或?qū)π孤┮髧?yán)格時(shí)，必須采取相應(yīng)措施，可采用雙端面機(jī)械密封，在兩端面間引入封液，端面潤(rùn)滑與泄漏量之間有密切關(guān)系，由于對(duì)密封泄漏量有一定限制，故端面間通常都維持在邊界潤(rùn)滑或半液體潤(rùn)滑狀態(tài)，只有在高壓、高速特殊工況下，為保證正常工作和延長(zhǎng)壽命，才放寬對(duì)泄漏量的要求加潤(rùn)滑劑。運(yùn)行時(shí)注意介質(zhì)壓力波動(dòng)、機(jī)泵頻繁開停車、泵抽空、汽蝕、沖洗液冷卻水中斷等，總之因操作因素造成的機(jī)械密封故障率大約占55%。

2 機(jī)械密封安裝對(duì)密封周期的影響

機(jī)械密封安裝一般應(yīng)遵循以下常規(guī)。

主密封環(huán)的密封面且和軸或軸套都要抹少許油以便安裝；在禁忌油類的場(chǎng)合，可視具體情況抹些干凈的水或密封介質(zhì)。要按說(shuō)明書要求順序裝配，小心輕放，防止磕碰。各彈性靜密封環(huán)不應(yīng)有飛邊或坑洼不平等疵點(diǎn)，在裝配溝槽時(shí)應(yīng)特別注意防止割傷或擰成麻花狀。主密封環(huán)所需工作壓力是由介質(zhì)壓力和彈簧壓力合成的，在安裝時(shí)，應(yīng)使彈簧保持正確的工作位置。緊固螺栓時(shí)要使用標(biāo)準(zhǔn)工具，用力均勻，松緊適度，尤其是密封腔法蘭螺栓，松緊不勻?qū)⒂绊懨芊饷嫠枨蟮膸缀尉?。與密封件連接的所有管道和各種裝置在安裝前必須作清潔處理并保持潔凈。為此，在必要的部位應(yīng)安裝過(guò)濾器和旋轉(zhuǎn)分離器等。密封腔空間。根據(jù)所選密封的型號(hào)規(guī)格，檢查密封腔的直徑和深度，必須符合密封組裝圖軸的軸向竄動(dòng)量，安裝密封的軸或軸套的軸向竄動(dòng)應(yīng)保持在0.08mm以內(nèi)。軸的徑向游動(dòng)量，轉(zhuǎn)軸的徑向游動(dòng)量不得大于0.08mm。軸的旋轉(zhuǎn)中心線與密封面的垂直度，其垂直度在密封面的直徑范圍內(nèi)不超過(guò)0.03mm。軸的旋轉(zhuǎn)中心線與密封腔孔的同心度。要求控制在0.13mm以內(nèi)。軸或軸套表面粗糙度，軸或軸套與輔助密封環(huán)相接觸處的表面粗糙度應(yīng)在0.32um以下。軸套、軸肩和壓蓋的倒角要求，安裝動(dòng)環(huán)密封圈的軸或軸套的肩部，靜環(huán)密封圈壓蓋或殼體孔的前緣應(yīng)倒角，以防劃傷彈性元件。

3 機(jī)誡密封各部件的調(diào)整

3.1 軸與密封腔的垂直度調(diào)整

用夾具把百分表固定在軸上，讓軸旋轉(zhuǎn)，使百分表針頭對(duì)密封腔端面回轉(zhuǎn)一圈，百分表最大值和最小值之差，即為垂直度，垂直度允差與軸的轉(zhuǎn)速、密封圈形式有關(guān)，密封圈為橡膠的垂直度可大些，若是四氟，密封圈允值就小些，泵用機(jī)械密封圈與密封腔的垂直度允值0.05-0.08mm。

3.2 軸與密封腔的同軸度調(diào)整

用夾具把百分表固定在軸上，讓軸旋轉(zhuǎn)，百分表最大值和最小值之差，即為同軸度，不同軸改變了液面的液力負(fù)荷，必定會(huì)降低機(jī)械密封的性能和使用壽命，當(dāng)測(cè)量值>0.25mm時(shí)，應(yīng)重新裝配或更換密封室，保證機(jī)械密封磨損均勻。

3.3 軸的徑向跳動(dòng)調(diào)整

用夾具把百分表固定在密封腔上，讓軸旋轉(zhuǎn)，使百分表針頭對(duì)軸表面回轉(zhuǎn)一圈，百分表最大值和最小值之差，即為軸的徑向跳動(dòng)。軸的徑向跳動(dòng)會(huì)使密封性能下降、泄漏量增加，過(guò)大的跳動(dòng)會(huì)使密封環(huán)碎裂。此外，動(dòng)密封環(huán)與軸接觸處會(huì)由于軸的長(zhǎng)期跳動(dòng)，導(dǎo)致軸的表面出現(xiàn)溝槽因此對(duì)軸的徑向跳動(dòng)允差有一定的要求，泵用機(jī)械密封軸與密封腔的垂直度允差值。

3.4 軸的徑向位移

在盡可能靠近徑向軸承處裝一千分表。微抬或輕壓葉輪的軸端，若徑向位移量大于0.08mm，則應(yīng)檢查軸承的裝配質(zhì)量，或重新裝配轉(zhuǎn)子。由于徑向軸承或軸承裝配有缺陷，將使軸產(chǎn)生抖動(dòng)和偏斜，導(dǎo)致密封表面過(guò)分磨損，破壞或減少了密封面間的潤(rùn)滑膜，降低了密封的使用壽命。

3.5 軸的軸向竄動(dòng)量調(diào)整

為使機(jī)械密封的彈簧力不致變化太大，也為了防止平衡型機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與軸凸肩頂住而損壞零件，一般要求軸向竄動(dòng)量不大于0.05mm。裝一千分表把探針指在軸的肩部，用手錘輕敲軸的兩端，軸的兩端的位移量應(yīng)小于等于0.5mm。否則應(yīng)檢查軸承、調(diào)整轉(zhuǎn)子裝配精度，或重新裝配轉(zhuǎn)子。理想的機(jī)械密封其磨損是均勻的，并能適度保持兩密封件的液膜。軸的軸向位移動(dòng)大則發(fā)動(dòng)串動(dòng)，使彈簧過(guò)載或松弛，這將導(dǎo)致密封面劃傷，磨損不均勻并破壞了密封面間的潤(rùn)滑膜從而降低機(jī)械密封的壽命和性能。軸的表面粗糙度是為了保證密封圈與軸間的密封，對(duì)軸的表面粗糙度的要求不得低于3.2mm。密封腔處軸的軸肩過(guò)渡部分，密封腔處軸的軸間過(guò)渡部分與靜環(huán)壓蓋處應(yīng)光滑，以免密封圈在通過(guò)軸間時(shí)造成劃傷。動(dòng)環(huán)應(yīng)具有一定的浮動(dòng)性，由于密封腔端面存在一定的不垂直度，設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在振動(dòng)等原因，端面比壓是機(jī)械密封的重要性能參數(shù)，端面比壓要在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，以保證機(jī)械密封端面良好的配合，使密封面間形成有效液膜，保證了密封。

[1]徐灝.密封[M].治金工業(yè)出版社，1999，3.

[2]張建中，李新成，劉康林.石油化工密封技術(shù)[M].科學(xué)技術(shù)出版社，1994，10.