化工機(jī)械密封故障原因分析及解決策略探究

夏正武

摘 要 化工機(jī)械是在化工生產(chǎn)中為了產(chǎn)品加工，而在各環(huán)節(jié)中使用的專業(yè)機(jī)械。為避免化工生產(chǎn)中產(chǎn)生泄露問題，同時降低化工機(jī)械輸入軸動力和能量損耗，需對化工機(jī)械進(jìn)行有效密封處理，確保化工機(jī)械可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。文章從化工機(jī)械密封基本內(nèi)容出發(fā)，簡要分析化工機(jī)械密封故障的原因，在此基礎(chǔ)上提出合理、有效的解決策略，確保可以實(shí)現(xiàn)可靠的化工機(jī)械密封。

關(guān)鍵詞 化工機(jī)械;密封故障;組成;原因分析;解決策略

1 機(jī)械密封概述

機(jī)械密封是指利用至少一對端面，要垂直于旋轉(zhuǎn)軸線，在流體壓力作用、補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力作用和輔助密封配合下，能夠良好貼合、相對滑動，形成一種可以避免流體泄露的裝置。輕型密封中會采用橡膠波紋管輔助密封處理，由于其彈力有限，因此還需加設(shè)彈簧提高其彈力。科技進(jìn)步發(fā)展下，市場上出現(xiàn)了多種新型密封材料，精密加工技術(shù)也在不斷發(fā)展，機(jī)械密封理論、結(jié)構(gòu)和性能都得到了提升。首先是密封理論方面，主要包含密封機(jī)理、動力學(xué)特性、流體動壓/靜壓潤滑理論等。其次是密封結(jié)構(gòu)，由單端面密封逐步發(fā)展為雙端面密封，以及多斷面密封、組合式密封和波紋管式密封等。密封性能方面也不再僅僅可以滿足減少泄露的要求，而是能夠?qū)崿F(xiàn)零泄漏、低功耗和無污染多方面要求。最后是機(jī)械密封系統(tǒng)，其構(gòu)成內(nèi)容主要有密封件動環(huán)和靜環(huán)、密封圈等輔助密封件、彈簧和推環(huán)壓緊件以及固定螺等傳動件。按照彈簧元件，可以將機(jī)械密封分為旋轉(zhuǎn)型和靜止型兩種類型，前者抗腐蝕性弱，因此不適合在腐蝕性較強(qiáng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用，而可以選擇在大功率輸出環(huán)節(jié)、干燥環(huán)境中使用。各項條件恒定情況下，如果荷載力系數(shù)在1以上，則密封為非平衡機(jī)械密封，多在低壓環(huán)境下適用。壓力超過限度，擠出密封面間液膜，在缺乏潤滑漿阻力下化工機(jī)械處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，其密封端面無法有效承受壓力則會崩潰。而非平衡式密封無法對平衡液體端面產(chǎn)生力的作用，密封腔壓力不斷提高下會損壞密封封面，因此如果載荷系數(shù)在1以下則適合采用平衡機(jī)械密封[1]。

2 化工機(jī)械密封故障原因分析

①安裝與維護(hù)不斷。在加工部件的過程中，存在操作不當(dāng)會對加工精度產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致泵轉(zhuǎn)軸、軸套間無法實(shí)現(xiàn)有效配合，精度達(dá)不到規(guī)范要求。在安裝聯(lián)軸器的過程中，平行度不足會加大徑向力和軸向力。此外，如果未依據(jù)規(guī)范安裝零部件，則會引發(fā)振動問題，使得機(jī)械密封振動加大。②過熱損傷問題。在化工機(jī)械密封故障中，機(jī)械過熱是主要的一項形成原因。日常運(yùn)行中，由于蒸汽冷凝液溫度過高，負(fù)責(zé)輸送的離心泵溫度也會升高，存在相當(dāng)強(qiáng)的熱應(yīng)力。通常機(jī)械熱應(yīng)力過于強(qiáng)大，就會破壞密封環(huán)表面，進(jìn)而出現(xiàn)一些斷裂痕跡，被稱之為熱裂現(xiàn)象。一旦產(chǎn)生熱裂，既會影響到機(jī)械質(zhì)量物理性能，還會破壞機(jī)械密封性。同時，介質(zhì)潤滑性較低，機(jī)械處于高溫環(huán)境、高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，都會使其產(chǎn)生大量摩擦熱量而使得密封環(huán)表面熱裂引發(fā)密封故障[2]。③長期磨損引發(fā)故障。機(jī)械磨損也會引發(fā)密封故障，機(jī)械端面摩擦損壞嚴(yán)重的情況下，轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動會導(dǎo)致密封元件與原有軌道偏離，進(jìn)而影響到機(jī)械密封性。長期磨損下，化工機(jī)械的密封環(huán)組合受損，其端面被磨損傳動軸轉(zhuǎn)動中，密封件徑向擺動、軸向位移，對此可以根據(jù)磨損痕跡判斷磨損和運(yùn)動情況，分析故障原因。如果磨損痕跡比較均勻，且各零件間可有效配合，傳動的同軸度良好，多是由于密封處理本身不足導(dǎo)致的泄露問題。④化學(xué)腐蝕引發(fā)泄露。化工機(jī)械運(yùn)行中，如果其密封長期處于酸性環(huán)境，會導(dǎo)致橡膠件逐漸溶脹、開裂，降低其密封性能。常見的腐蝕類型有表面腐蝕、應(yīng)力腐蝕等幾種。化工機(jī)械密封接觸到腐蝕性介質(zhì)情況下，會加劇密封表面腐蝕，產(chǎn)生劇烈腐蝕點(diǎn)。金屬晶界上腐蝕會滲入金屬內(nèi)部加大破壞，甚至引發(fā)斷裂。

3 化工機(jī)械密封故障問題解決策略

①合理設(shè)計和改良設(shè)備。需依據(jù)化工生產(chǎn)實(shí)際情況和密封需求，合理設(shè)計化工及系統(tǒng)密封，盡量選擇壽命長、性能好的材料，依據(jù)機(jī)械運(yùn)行中腐蝕因素和環(huán)境溫度合理選擇材料。實(shí)際運(yùn)行中，要重視歸納總結(jié)經(jīng)驗，探究可以延長機(jī)械密封運(yùn)行的策略。②強(qiáng)化失效問題處理。首先是對動靜環(huán)的失效處理，動靜環(huán)易出現(xiàn)松動、脫落問題，因此需采取焊接措施使其形成一個整體，必要的情況下表采取鑲嵌結(jié)構(gòu)。通過加固密封膠，確保動靜環(huán)、鑲嵌槽黏結(jié)有效。同時，進(jìn)行降溫處理，減少高溫產(chǎn)生的不良影響。其次應(yīng)為彈性補(bǔ)償裝置清除干凈表層雜質(zhì)、縫隙，定期清理、涂抹封油，有助于其彈性的提升。也可選擇將彈性裝置改為螺旋結(jié)構(gòu)，受離心力影響即便存在雜質(zhì)也可脫落。最后要強(qiáng)化密封圈性能，選擇性能優(yōu)良、抗高溫的材料，采取相適應(yīng)的裝配結(jié)構(gòu)[3]。③實(shí)時監(jiān)控診斷機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)。一方面，在日常工作中，工作人員要對機(jī)械密封情況詳細(xì)觀測、檢查。另一方面可采用計算機(jī)設(shè)備監(jiān)測機(jī)械設(shè)備特殊部位的密封狀態(tài)。當(dāng)前可以采取人機(jī)結(jié)合的方式，通過培養(yǎng)專業(yè)監(jiān)測人員、開發(fā)監(jiān)測軟件、完善化工機(jī)械管理與監(jiān)控體系，來提高監(jiān)測效率。④加強(qiáng)日常維護(hù)。化工機(jī)械日常運(yùn)行中，需保證操作規(guī)范性，做好日常保養(yǎng)維護(hù)工作，使機(jī)械設(shè)備處于良好運(yùn)行環(huán)境中，延長其使用壽命。同時要定期進(jìn)行全方位檢查，詳細(xì)記錄相關(guān)信息和數(shù)據(jù)。還要定時測試沖洗介質(zhì)壓力、溫度計流量數(shù)據(jù)，及時更換舊的密封設(shè)備。企業(yè)需重視對技術(shù)人員和操作人員的培訓(xùn)工作，提升其機(jī)械操作能力和技術(shù)水平。

4 結(jié)束語

化工機(jī)械密封故障問題不容忽視，化工企業(yè)應(yīng)掌握機(jī)械密封故障根本原因和相關(guān)解決策略。同時應(yīng)不斷完善檢修技術(shù)手段，在設(shè)計和使用研究方面加大投入，提升密封水平，重視規(guī)范操作行為等，確保機(jī)械密封性能良好，實(shí)現(xiàn)化工機(jī)械設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬劍崢，劉榮，楊欣梓，等.化工機(jī)械密封泄露問題與維修策略研究[J].甘肅科技縱橫，2019，48（10）：27-29，67.

[2] 許紫洋，胡有坤.化工機(jī)械密封故障原因與解決措施[J].中國化工貿(mào)易，2018，10（34）：205.

[3] 劉博.化工機(jī)械密封故障原因及對策研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（13）：4101.