化工機械密封故障原因及對策研究

廉鑫，張偉

（貴州開陽化工有限公司，貴州 貴陽 550306）

在現階段化工行業迅速發展的時期，工廠和各個領域都有新型的機械旋轉設施進行投入使用，也有效地促進了當前社會經濟的發展。但是，與此同時其安全管理也是非常重要的，在設施的運行過程中，需要做好有效的密封工作才可以將機械設備的輸入軸動力進行有效降低，同時降低機械能量的消耗，這種方式具有較大的優勢，在降低機械能量消耗的同時也增加了單位的產出和效率，將機械的使用年限延長，并且也降低了物料泄漏的風險。而機械密封的方式通常是端面密封，隨著當前社會不斷的發展和進步，各種新型密封技術也在不斷地涌現出來，促進了機械密封理論的多樣化和更新。

1 機械密封的概念

1.1 機械密封的由來及結構

機械密封也被稱為端面密封，是一種高科技機工產品，在泵、液壓傳動和相關設備的旋轉裝置密封中較為常見。而在當前科技不斷發展的時期中，各種新型密封材料和加工技術也在隨之不斷地出現，這也推動了當前機械密封和各種密封技術的持續發展。而密封理論的主要內容有密封摩擦和潤滑以及密封原理和密封動力學理論等。密封構造由雙端面密封和多斷面密封以及單彈簧和多彈簧等構造組成。

1.2 機械密封的組成

機械密封的組成較為多樣化，主要區分是通過彈簧元件進行，旋轉型和靜止型是最常見的兩種，但是，使用過程中都有不同程度的優點和缺陷。旋轉型的主要缺陷就是其具有較強的腐蝕性，而靜止型在使用中就沒有這種缺點。而彈簧原件作為機械密封中非常主要的組成部分，因此和密封質量也有著非常直接的關系和影響，這就要求在加工過程中不斷加強密封的各項指標。而在當前使用過程中，密封介質泄漏方向也被分為內流式和外流式兩個類型。

2 化工機械密封故障的主要原因

機械密封以內裝式為主，在其泄漏時，首先需要對其現場和儀器進行分析，從而明確地了解密封泄漏的原因。這就要求相關人員需要將損傷的密封件會對密封性能所造成的影響，然后根據順序進行依次檢查。

2.1 安裝不良造成的機械密封泄漏

安裝不良可能會導致機械密封泄漏，主要是由于在操作的過程中抽空、氣蝕以及憋壓等現象所造成的軸向力導致動靜環分離，與此同時，彈簧無法將密封過緊的動環軸向浮動量進行調整，同時在進行機械密封的安裝過程中壓縮量過道，從而產生嚴重磨損。設計選型出現問題，導致后期的密封端面比壓和密封材質冷壓不具合理性。

2.2 過熱損傷造成的機械密封泄漏

過熱損傷導致的機械密封泄漏也是較為常見的一種損傷，不僅會給密封副變形造成不同程度的磨損，同時還可能會導致熱裂和皰疤的出現。熱裂是指熱應力過大，對密封環表面造成徑向的裂紋。一般是在短期的機械負荷或熱負荷中出現，比如由干摩擦和冷卻系統中斷等引起的泄漏量劇增等。這就要求在使用的過程中需要對機械的物理性能進行全面的了解，并充分考慮熱裂現象，在這一基礎上進行運轉條件的制定。一般在使用過程中，產生摩擦熱的主要原因是由于介質潤滑性差、過載或操作溫度過高等因素所導致的，而以上幾種因素疊加后也有可能導致摩擦熱過大，如果在使用中并不能及時地散發，就有可能導致熱裂紋的產生，從而出現泄漏。

2.3 磨損因素造成的機械密封泄漏

磨損因素所導致的機械密封泄漏主要是由于動環和靜環之間在工作中相互摩擦，在摩擦中會產生一定的熱能，從而在不斷的摩擦過程中溫度也在不斷地提升，導致機械受到影響。會影響機械環表面產生徑向裂紋的主要原因是動環和靜環工作過程中產生摩擦，從而導致副內液膜增發，機械出現干摩擦現象，就會導致徑向裂紋的出現，這也促進了磨損問題的加重，同時還會產生密封面快速泄漏的問題。如果在工作過程中石墨環的溫度已經超出了正常的范圍，在石墨環的表面就會出現不同程度的樹脂，在摩擦面相鄰的樹脂中就會出現炭化的情況。黏結劑的出現也會導致其產生發泡軟化的現象，從而也加重了密封面的泄漏程度。而在密封圈溫度已經超出正常范圍內但是還在使用的情況下，就會加速機械密封的老化和龜裂等，導致機械密封無效。

2.4 腐蝕因素造成的機械密封泄漏

腐蝕也是導致機械密封受到損傷的主要原因，而腐蝕根據其腐蝕的類型可以分為四種，分別是表面腐蝕、晶間腐蝕、點腐蝕、應力腐蝕等。表面腐蝕是指機械密封的表面受到腐蝕介質作用所產生的腐蝕現象，從而在表面出現腐蝕，嚴重時還有可能會出現穿孔現象。晶間腐蝕是指銅焊在進行工作的過程中產生敏化作用，從而導致不銹鋼座出現晶間腐蝕現象。點腐蝕是指彈簧套在工作中會出現不同程度的點蝕，點蝕會導致穿孔現象的出現，但是這種現象不會對密封應用產生嚴重影響。應力腐蝕是指介質腐蝕和應力對波紋管以及彈簧產生影響，導致最終出現斷裂情況，密封作用失效。

2.5 密封零件失效造成的機械密封泄漏

輔助密封圈失效是機械密封零件失效的主要因素，而O行圈失效也是導致機械密封受到影響不能正常工作的主要因素。而O型圈失效的主要原因是由于老化和永久性變形等情況所引起的。

3 解決機械密封泄漏的方法

密封端之間的端面膜對機械密封也有著非常關鍵的作用，它的存在會直接影響到最終的密封效果。而端面膜根據形式進行區分還可以分為液相、氣相以及氣液混相等三種形式，在應用過程中還會根據不同的工藝水平呈現出不同的狀態。

3.1 小型潛污泵造成泄漏

在機械進行運行的過程中，雙端面密封會產生反壓狀態，從而導致其中進入雜物，產生磨軸。而在運行過程中，上端密封面的潤滑狀態較差影響動靜環之間的摩擦作用，從而產生磨軸。因此，為了避免磨軸的出現，就需要確保下端蓋和油室的清潔工作，禁止使用不符合要求的潤滑油。

3.2 壓力不穩造成泄漏

在機械運行的過程中，如果彈簧比壓力設計故障或總比壓出現問題，就會給機械密封造成較大的壓力，從而導致滲漏現象的出現，導致最終液膜難以生成，密封面也出現變形情況。因此，就需要根據正確合理的操作方式來進行機封的裝配。同時要選擇高硬度合金和陶瓷等合適的材料，提升對機械的冷卻防護，降低變形概率。

3.3 規律性造成泄漏

如果在機械運行時泵轉子軸的過盈量和竄動量較大，就會導致動環無法靈活地進行移動，如果出現磨損會導致無法及時進行修復。這就要求在進行安裝密封的過程中要確保其過盈量和徑向的密封質量，確保其在動環裝配后還可以靈活地移動。如果密封中出現干摩擦或拉毛的現象就代表潤滑油不足，需要及時處理。

3.4 密封零件失效造成的機械密封泄漏

在進行機械密封時，需要保證密封零件的選擇合理性，在選擇O型圈的過程中需要對合成橡膠的安全使用溫度進行充分考慮，盡量選擇橡膠O型圈截面比較大的類型，并將其硬度進行適當的提升，可以在必要時應用復合材料。

3.5 解決故障的方法與策略

首先，需要對機械進行定期的維護和定期清理，同時還需要確保化工機械設備的正常運行，在工作中對其進行實時的監控和診斷，如果在監控過程中發現機械出現故障，要及時進行維修。

4 結語

在當前的化工行業發展中，機械的密封泄漏是非常關鍵的一項問題，一旦泄漏會對國家和社會及人們的財產安全造成很大的影響，因此就需要及時了解化工機械密封泄漏的原因，并根據其影響因素采取針對性的解決措施。這就可以發現，化工行業不斷發展的同時也需要不斷地提升檢修質量和制造工藝，降低當前的化工機械泄漏問題的發生，確保機械密封的安全性，促進當前化工行業的可持續發展。