機(jī)械密封失效的原因及其改進(jìn)策略

摘 要：在機(jī)械作業(yè)與生產(chǎn)工作中，機(jī)械密封是流體機(jī)械出現(xiàn)故障的最主要且薄弱環(huán)節(jié)，機(jī)械密封一旦失效，直接造成設(shè)備無法使用，給機(jī)械作業(yè)和正常生產(chǎn)帶來困擾。因此，加大對機(jī)械密封失效的改進(jìn)策略研究工作尤為重要。本文通過分析機(jī)械密封發(fā)展進(jìn)程及密封失效的原因，進(jìn)而對機(jī)械密封失效的改進(jìn)措施進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；失效；改進(jìn)策略；探究

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備被廣泛應(yīng)用到生活中的各個領(lǐng)域。機(jī)械設(shè)備在使用的同時不可避免的要對其進(jìn)行密封，以確保設(shè)備的長久使用，降低企業(yè)的維修成本。機(jī)械密封是當(dāng)前主流的流體機(jī)械和動力機(jī)械中不可或缺的重要的零部件，它對整臺機(jī)器設(shè)備、整套裝置的正常運行都有著重要的影響，甚至有的機(jī)械密封對整個工廠的生產(chǎn)工作的安全性都有巨大的影響。如果出現(xiàn)機(jī)械密封失效情況，會對機(jī)械設(shè)備造成損壞，提高維修成本，進(jìn)而造成企業(yè)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，加大對機(jī)械密封失效的改進(jìn)措施的研究工作十分重要。

一、機(jī)械密封的發(fā)展進(jìn)程

機(jī)械密封最早出現(xiàn)在英國，它的出現(xiàn)為機(jī)械制造業(yè)中轉(zhuǎn)軸密封問題的解決提供了支撐。到上世紀(jì)三十年代，隨著新工藝和新材料在機(jī)械裝置中的大量使用，機(jī)械密封技術(shù)逐步開始應(yīng)用到冷凍裝置和內(nèi)燃機(jī)水泵上。隨著第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，機(jī)械密封技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到推廣，其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到平衡型機(jī)械密封和中間環(huán)密封。漸漸地，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)境保護(hù)意識的提高，機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展重點開始由結(jié)構(gòu)重組和密封新材料逐步向密封原理的發(fā)展和控制理論的支持轉(zhuǎn)移。我國機(jī)械密封技術(shù)應(yīng)用始于1965年，至今也走過了三十多年的時光。前人的研究成果不僅為研究新型機(jī)械密封技術(shù)提供理論和實踐參考，更為該領(lǐng)域的發(fā)展研究指明了方向。

二、機(jī)械密封失效的原因分析

（一）壓力造成機(jī)械密封失效

壓力造成機(jī)械密封失效的原因主要表現(xiàn)在以下三個方面：第一，高壓引起的失效。其主要原因是當(dāng)密封腔內(nèi)的壓力超過3MPa的臨界值時，液膜會因密封端面的壓力比過大而無法形成，此情況造成磨損加劇、熱量增多，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械密封失效；第二，壓力波動引起失效。其主要原因是因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時啟動泵而發(fā)生摩擦以及介質(zhì)的壓力低于飽和蒸汽壓力，使端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑效果，另外由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也會造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓而使機(jī)械密封失效；第三，真空引起失效。造成這種情況的主要原因是密封腔內(nèi)沒有任何介質(zhì)氣體，出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象，從而因漏氣導(dǎo)致密封失效。

（二）高溫造成機(jī)械密封失效

在機(jī)械密封失效的諸多原因當(dāng)中，密封過熱也是常見的原因之一，密封過熱是因為機(jī)械超負(fù)荷運行，導(dǎo)致熱量無法及時散出，從而引發(fā)的密封失效。

（三）介質(zhì)造成機(jī)械密封失效

介質(zhì)造成機(jī)械密封失效主要表現(xiàn)在以下兩個方面：第一，介質(zhì)自身的強(qiáng)腐蝕性所引起的。若介質(zhì)具有強(qiáng)腐蝕性，就會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，腐蝕的后果是使接觸面變得粗糙，從而引起泄漏量過大、密封失效的情況出現(xiàn)；第二，因介質(zhì)中含有固體顆粒雜質(zhì)造成的機(jī)械密封失效。若介質(zhì)內(nèi)含有顆粒雜質(zhì)，一旦機(jī)械密封裝置開始高速運轉(zhuǎn)，那么這些雜質(zhì)不可避免地會進(jìn)入密封端面，在高溫情況下會劃傷密封面或破壞液膜的連續(xù)性，從而降低密封的效果。

（四）管理力度不嚴(yán)格造成機(jī)械密封失效

在機(jī)械密封工藝管理中，導(dǎo)致機(jī)械密封失效的原因還有相當(dāng)一部分是由人為因素引起。也就是說，由于管理人員的管理不嚴(yán)，同樣可以導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

三、機(jī)械密封失效的改進(jìn)策略

（一）對壓力造成密封失效的改進(jìn)策略

若是因高壓引起失效，采取的措施為調(diào)整端面受力分布，采用各種硬質(zhì)或其他各種耐壓強(qiáng)度高及剛度高的材料以減小零部件形變，還要注意冷卻裝置、潤滑措施和傳動方式的選用；若是因壓力波動引起失效，應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大密封介質(zhì)的溫度劇變，從而有效的避免這種現(xiàn)象的發(fā)生；若是因真空引起失效，采取的措施為采用雙端面機(jī)械密封，該裝置不僅具有雙重保險的功效，還有助于改善潤滑條件和提高密封性能。

（二）對高溫造成密封失效的改進(jìn)策略

解決高溫引起機(jī)械密封失效的關(guān)鍵措施在于選取新型耐高溫密封材料，提高其熱傳導(dǎo)效率。此外，還要提高輔助密封圈的耐熱能力。金屬波紋管機(jī)械密封裝置具有機(jī)械密封追隨性較好、耐高溫幅度大、柔軟性較好、緩沖能力強(qiáng)等優(yōu)點。研究表明，當(dāng)機(jī)械運轉(zhuǎn)時的溫度超過220℃時，使用金屬波紋管機(jī)械密封，既可以解決高溫失效的問題，還可以避免失彈現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（三）對介質(zhì)造成密封失效的改進(jìn)策略

介質(zhì)中含有顆粒是導(dǎo)致密封失效的最重要原因。因此，在機(jī)械生產(chǎn)過程中，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)過濾介質(zhì)，確定懸浮顆粒的來源，對密封端面進(jìn)行徹底沖洗，減少懸浮顆粒在端而間駐留和沉積的機(jī)會。如果顆粒在密封區(qū)域受到?jīng)_洗時，應(yīng)當(dāng)向密封的管腔內(nèi)適當(dāng)注入溫度合適的沖洗液，保證機(jī)械運行的正常。

（四）加強(qiáng)管理人員的管理和巡查力度

在工業(yè)企業(yè)機(jī)械管理當(dāng)中，設(shè)備管理人員應(yīng)當(dāng)提高機(jī)械工藝的管理，確保工藝指標(biāo)在生產(chǎn)過程中保持穩(wěn)定。另外，防止由于工作壓力、環(huán)境溫度等不穩(wěn)定條件的變化，引起機(jī)械密封的損壞，設(shè)備管理人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)操作過程的監(jiān)督和檢查，認(rèn)真填寫檢查記錄，對需要及時冷卻和修護(hù)的機(jī)械密封進(jìn)行重點檢查，確保冷卻水的通暢無阻，如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行處理。

四、結(jié)束語

綜上所述，機(jī)械密封失效會給機(jī)械正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，給企業(yè)運營造成困擾。如何對機(jī)械密封的失效進(jìn)行有效的預(yù)防，是當(dāng)前設(shè)備管理工作者面臨的巨大挑戰(zhàn)。由于引起機(jī)械密封故障的原因是復(fù)雜的、多方面的。因此，管理者在對機(jī)械密封失效的維修工作中，要在正確診斷失效原因的基礎(chǔ)上，采取針對性的措施進(jìn)行維修，并且要詳細(xì)分析各種影響機(jī)械密封效用的因素，按照規(guī)定的使用條件和范圍選用機(jī)械密封，才能有效保證機(jī)械密封的良好運行。

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