針對機械密封失效的影響因素研究

尹金峰

針對機械密封失效的影響因素研究

尹金峰

（山東省魯南地質工程勘察院山東省華魯工程總公司，山東濟寧272100）

本文以機械密封失效問題為研究主題，簡要從三個方面對機械密封失效的原因進行分析，根據分析的結果和各個原因的交叉點，選擇行之有效的災害預防措施，并以科學的管理方法規范措施的執行。

機械；密封；失效；影響因素

機械密封失效主要有三方面的原因：外界環境影響、操作不規范影響和裝備生產誤差影響，這三點都對機械的密封性造成較大的破壞。機械作業人員應針對上述問題進行深入分析，積極解決機械密封失效問題。

1 影響因素

1.1 外界環境因素

1.1.1 腐蝕質

在機械參與生產工作的過程中，尤其是在參與化工生產活動的過程中，機械表面會吸附較多種類的腐蝕性物質，這些腐蝕性物質對機械表面產生較大的損害，若腐蝕物質間產生較為強烈的化學反應，其對機械表面的危害更大，甚至會透過機械的保護層，破壞其密封性，對機械受保護部位的重要構件產生較大的危害。

許多機械為保證其設備的靈活操作，其構件的連接處設置的保護層多為柔性材料，抗腐蝕性、抗疲勞性和耐久性都較差，有的機械甚至在關節處不設置保護層以保證關節處的靈活操作。這種情況下的機械防護能力幾乎為零，一旦本應被密封的構件與化學制劑產生較為強烈的電化學反應，其構件的工作性能將大打折扣。

1.1.2 溫控

生產外部環境溫度過高會加大機械設備發生火災、電路短路、主板損壞等災害的可能，較高的溫度會加重物質粘附在機械外部的可能性，不但加速其腐蝕的災害情況還在一定程度上增加了機械的自重，使機械無法更好的完成精度要求較高的任務，無論是腐蝕質的損害還是自重引起的偏移都會嚴重影響機械的密封性能，造成生產上的損失。

機械內部溫度過高會對加工的材料產生一定的性能影響，對溫度較為敏感的材料會因機械內部溫度的升高而發生質的改變，并且較高的溫度很有可能引起機械設備其他部件的連鎖反應，在串聯性較強的生產線上，一個機械的故障會導致整條生產線的癱瘓。

外部溫度較低會使機械的材料產生力學性能的變化，對于生產要求延性較大的機械構件來說，這無疑是個災難，一旦在生產過程中，機械構件受彎或受拉壓強度過大時，尤其是受到的沖擊荷載過大時，極有可能導致機械受力構件的斷裂，造成生產過程中的重大損失。

精度要求較高的機械多會采取彈簧和液壓系統進行水平調節，過高的溫度會使液壓調節系統失靈的可能性增大，過低的溫度會使彈簧的活動范圍降低。

1.2 使用因素

1.2.1 摩擦

在生產過程中，難免會有較多的微細顆粒進入機械關鍵部位的縫隙之中，在告訴運轉的機械設備中，這種微細顆粒一旦積累到一定程度，會對機械的關節部位產生巨大的磨損危害，使縫隙部位的誤差越來越大，滾軸的活動范圍越來越大，產生更加嚴重的二次傷害，如撞擊、剪力增大等災害，嚴重的可能導致機械生產過程的突然停車，在力學性能要求極高的設備中，突變荷載或者突發停車事故會給機械帶來巨大的傷害，甚至瞬間斷裂或者崩塌。

密封層對這種顆粒的摩擦更為敏感，密封層一般在設計時會預留一部分的縫隙供機械正產運轉，但這種縫隙給微細顆粒提供了進入機械關節點的通道，同時由于機械關節處發生上述災害形式，其密封層也承受著高頻率的撞擊和剪力破壞，嚴重影響機械密封層的穩定性，在大量的損害后，密封層脫落，失去密封效果。

1.2.2 疲勞效應

機械在工作狀態下會有與其工作功率成正比的工作振動頻率，較大的振動頻率會對密封層造成較大的損害，機械振動的特點決定了密封層手受到的振動應力不會是單方向的，而是多方向且有一定規律的共振破壞，密封層在這種情況下會不斷遭受疲勞載荷的影響，使整個密封層的位置產生誤差，密封層的縫隙逐漸擴大，密封層的力學性能尤其是其延展性能逐漸降低，并且會成為一種新的振動因素加載在機械柱體上，是機械手打更大的傷害。

1.2.3 荷載

對于經常受到拉壓循環的機械來說，其液壓系統的高頻工作在一定程度上相當于不斷對機械自身施加高頻的沖擊荷載，其承受荷載的構件變形程度加大，牽連部位的密封層也隨之發生較大的形變。對于軸承構件的密封層，其軸承在不斷的工作中會一直處在疲勞損傷的過程中，長此以往會逐漸擴大軸承周圍密封層與軸承之間的縫隙，提高了密封層脫落的風險。

1.3 制造因素

機械的制造誤差和計算誤差也會影響其密封層的性能。機械設計過程中，設計人員都會根據機械設計規范預留一定的縫隙和誤差范圍供機械正常運轉，并能在一定程度上消除人工安裝和制造誤差帶來的不利影響。但是設計人員考慮不周或者施工工藝較差所帶來的較大的制造誤差會使機械在關鍵部位的尺寸達不到設計要求的標準。構件尺寸不配套、安裝困難、密封層失效等問題也隨之而出，這些因制造和安裝而引發的問題都是人為因素，在設計和生產人員的可控范圍之內。

工藝條件不達標的限制是制造誤差產生的主要原因，較差的工藝會導致整個構件的力學性能達不到機械使用的要求，其抗彎、抗剪、抗拉壓的性能明顯下降，變形趨勢較快，受外力影響較大，斷裂風險較高。

2 預防措施

2.1 環境防備措施

機械生產過程中應選用恒溫車間，保證機械的力學性能達到設計標準，避免機械構件在生產之初就出現較大的性能偏差。構件安裝環境也應選擇適當的溫度，避免安裝過程中的構件產生較大的位移，尤其是精密儀器的構件，安裝過程中還要注意建筑的抗震性能，保證密封層安裝的嚴絲合縫。

生產建筑內部的溫度要保持恒溫，保證生產過程中無論是產品還是機械構件的質量都能夠盡量與設計要求相符，嚴格控制廠房內的溫度影響因子，保證密封層受到外界影響的程度降到最低，并且定期檢查構件的性能，及時檢修和替換。

2.2 使用防備措施

根據實際的生產情況，針對生產中可能被機械吸附的腐蝕性物質及其可能發生的腐蝕性物質化學反應，與機械生產上進行溝通，在密封層上涂裝相應的防腐涂層，保護密封層的材料。同時對于密封層易于吸附腐蝕物質的過程進行充分的分析，制定行之有效的預防措施，并根據生產工序制定相應的生產過程制度規范，約束生產工人的操作，使廠區內部的生產過程形成標準化和規范化較強的工序設計方案，不斷針對預見的災害形式優化生產工序，盡最大可能阻斷腐蝕性物質的傳播途徑。

2.3 制造防備措施

機械設計單位應當組織經驗豐富的設計人員對每一個機械設備的總圖和詳圖進行反復的審核，確保機械設備的合理性和精確性。機械設備設計圖紙應當詳細標明生產環境條件和工藝水平，安裝圖紙亦要標明設備的安裝環境和安裝順序，保證機械從設計到生產再到安裝有一整套完備的標準，保證機械密封層安裝的準確性。施工工藝要符合國家規定的標準，并且應當充分聽取設計單位和生產單位的意見，對工藝條件進行必要的改進。

機械密封失效的原因有很多，生產和設計人員應當采取行之有效的措施保證人為失誤的嚴格管控，確立科學的、嚴密的、緊湊的、高效的機械運用、檢修和維護保障體制，避免密封失效的風險，保障機械的正常使用性能，為高效的生產環境提供堅實的基礎。

[1]圖爾德胡勒·阿不都拉，阿達依·謝爾亞孜旦.機械密封失效的影響因素與影響機制研究[J].設計與研究.2016（4）.

[2]王曉青.機械密封失效的影響因素與影響機制研究[J].建材與裝飾.2011（9）.

Study on the Influencing Factors of Mechanical Seal Failure

YIN Jin-feng
（Shandong Province Lunan Geological Engineering Investigation Institute Shandong Province Huaru Engineering Corporation，Jining Shandong 272100，China）

In this paper，the problem of mechanical seal failure is taken as the research topic.The reason of mechanical seal failure is analyzed from three aspects.According to the analysis result and the intersection of each reason，the effective disaster prevention measures are selected.Implementation of regulatory measures.

machinery；seal；failure；influencing factors

TU247.3

A

1672-545X（2017）07-0270-03

2017-04-11

尹金峰（1969－），男，山東陽谷人，中專，機械工程師，研究方向：機械。