淺析機械密封泄漏原因

張李鐵

摘 要：機械密封是流體機械和動力機械中的重要部件，對整個機械的正常運轉至關重要，該文從機械密封的組成、工作原理出發，對前人的研究經驗進行了分析總結，歸納出影響機械密封泄漏的主要原因有密封端面磨損、密封元件腐蝕、熱效應、壓力波動等因素，同時也指出輸送流體介質的性質、機械密封安裝誤差、振動等因素都會導致機械密封失效，產生泄漏。

關鍵詞：密封 失效 泄漏 壓力

中圖分類號：TH136 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0045-01

機械密封又稱端面密封，是流體機械和動力機械中的重要部件。1885年英國出現了第一個端面密封專利，隨著新材料的不斷應用，集裝式機械密封技術的不斷完善，機械密封技術得到了迅速發展，目前，機械密封廣泛應用于石油、化工及醫藥裝置中。

石油化工企業中，所處理的流體介質大多數易燃易爆、有毒有害，一旦密封失效，產生介質泄漏，不僅污染環境、影響人體健康，而且會導致火災、爆炸及人身傷亡等重大事故，隨著環境保護和人類健康要求的提高，對機器密封性能的要求也不斷提高。

1 機械密封工作原理

機械密封是指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）的作用下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。機械密封的結構形式繁多，但無論哪種結構，機械密封都由四部分組成。

1.1 端面密封副

端面密封副由動環和靜環組成，其作用是使密封面緊密貼合，防止介質泄漏，動環隨軸轉動，同時可以軸向移動，自動補償密封面的磨損，保證與靜環的緊密貼合，靜環具有浮動性，起緩沖作用。

1.2 補償機構

補償機構由彈性元件組成，如彈簧、波紋管等，其作用是起補償、預緊及緩沖作用，動環在彈性元件的作用下，具有追隨性，保證端面密封副的良好貼合。

1.3 輔助密封圈

輔助密封圈主要由動環密封圈和靜環密封圈組成，動環密封圈保證動環與軸或軸套間的密封性，靜環密封圈保證靜環與壓蓋間的密封性，動環密封圈和靜環密封圈同時也起到浮動和緩沖作用。

1.4 傳動機構

傳動機構主要有傳動銷、緊定螺釘等組成，其作用是將軸的轉矩傳遞給動環。

機械密封工作時，在密封流體壓力及彈性元件的彈力作用下，動環和靜環互相貼合并相對運動，密封端面之間形成一微小間隙，當壓力介質通過此間隙時，形成極薄的液膜，產生阻力，阻止介質泄漏，同時液膜又使得端面得以潤滑，獲得長期密封效果。

2 機械密封泄漏原因

機械設備運行過程中機械密封發生失效，產生泄漏的原因很多，通過對前人總結的經驗進行分析，機械密封發生泄漏的原因可歸納為密封端面磨損、密封元件腐蝕、熱效應、壓力波動等因素。

2.1 密封端面磨損

設備運行過程中，介質中細小顆粒狀物質進人摩擦副，研磨動、靜環密封端面，導致機械密封失效；設備運行過程中，循環線堵塞或循環液量不足時，會發生摩擦副干運轉，靜環嚴重磨損，導致機械密封失效；高溫泵機械密封冷卻循環水易結垢，將石墨環內緣磨掉，導致機械密封失效。

2.2 密封元件腐蝕

機械密封運轉過程中，會發生化學腐蝕、電化學腐蝕和機械剝蝕，造成密封元件損壞，導致機械密封失效。

2.3 熱效應

高溫油泵中的機械密封，會因石墨環超過許用溫度，造成摩擦面附近樹脂會發生炭化，導致機械密封失效；高溫下輔助密封元件超過許用溫度后，造成輔助密封元件迅速老化、變硬失去彈性，導致機械密封失效；機械密封運行過程中，如摩擦副產生的熱量不能有效的散出，密封面間的液膜會發生汽化，導致機械密封失效。

2.4 壓力波動

機械密封的平衡程度β對機械密封的效果影響很大，平衡程度β過小，摩擦副的磨損量小，泄漏量增加，平衡程度β過大，泄漏量減小，摩擦副的磨損量增大，機械密封運行過程因抽空、憋壓等異常現象，會使動、靜環密封面分離，導致機械密封失效。

3 結語

影響機械密封泄漏的因素很多，除上述密封端面磨損、密封元件腐蝕、熱效應、壓力波動等因素外，輸送流體介質的性質、機械密封安裝誤差、振動等因素都會導致機械密封失效，產生泄漏，因此機械密封泄漏的原因，應根據具體情況進行分析，方能準確找到機械密封泄漏的原因。

參考文獻

[1] 顧永泉.機械密封實用技術[M].北京：機械工業出版社，2001.

[2] 王汝美.實用機械密封技術問答[M].北京：中國石油化工出版社，1995.

[3] 郝木明.過程裝備密封技術[M].北京：中國石化出版社，2010.

[4 楊煒明，周志平.機械密封的失效因素分析及措施[J].潤滑與密封，2006（6）：192-194.

[4] 高武民.機械密封的失效原因分析及實際應用[J].石油化工設備技術，2002，23（2）：53-56.endprint