1、化工机械密封的故障原因及对策摘要：众所周知，机械密封的特点较多也较为突出：密封性能优越、稳定性高、低功耗，性价比高、摩擦轴的程度小，所以在多种化工设备中有着广泛的应用。化工机械密封设备是装置系统中十分必要的部分，可以影响整个机械的正常运转。在日常作业中，可以经常见到各类原因造成的机械密封故障，本文通过对机械密封的基础理论，工作元件等因素综合把握，分析探讨了造成机械密封失效的具体成因，且对其提出较为恰当的对策，使得机械密封为以后的生产工序得以安全效率，稳定地进行。 关键词：化工：机械密封：故障：对策; 中图分类号：F407.45 文献标识码： A 工业革命带来了一系列机械旋转设施投入生产应用，然
2、而在该类设施的运行中，必然要对齐进行相关的密封工作，这样做的目的是降低这些设备的输入轴动力，也就使得机械的能量消耗得以降低，增加了单位产出和效率，最终延长机械的使用年限。我们都知道，机械密封即是端面密封，它大多被泵、液压传动、密闭反应以及其他设施旋转装置的相关密封化工产品所利用。随着现代技术的发展，新的密封用材及新的工程技术大量涌现，从一定程度推动了机械密封相关理论的不断前进和更新。 1.机械密封的种类与原理 首先，对其结构进行了解，可以将机械密封分为不同的种类。 1.1 按弹簧元件的角度讲，它分为旋转型以及静止型。这两种类型都有着独特的地方，比如在腐蚀性较强的环境中，旋转型就会显现出其缺点，
3、它不耐腐蚀，然而静止型却不担心该环境条件，耐腐蚀抗性强。 1.2 按结构形式来区分，可分为平衡式和非平衡式。机械密封密封腔中的压力作用在动环上形成了闭合力，端面间的液膜形成开启力。当载荷系数 K1，密封为非平衡型机械密封。一般非平衡型机械密封只能用于低压。当压力大于一定的限度，密封面间的液膜就会被挤出。在丧失液膜润滑及高负荷的作用下，机械密封的密封端面会很快损坏。非平衡型机械密封不能平衡液体对端面的作用，端面比压随流体压力的上升而上升，当机械密封腔压力上升时，会将密封端面间的液膜挤出，使机械密封的密封面很快损坏。当载荷系数 K1，密封为平衡型机械密封。 1.3 按装配方式来区分，可分为内装式和
4、外装式。内装式机械密封是指机械密封安装在密封腔内，外装式机械密封是指机械密封安装在密封腔外。由于内装式机械密封的受力情况好，比压随介质压力的增加而增加，内装式机械密封的泄漏方向与离心力方向相反，因此一般情况均选用内装式机械密封。只有当介质腐蚀性极强时，且又不想考虑用有压双重机械密封时，才考虑选用外装式机械密封。 机械密封的工作原理相对简单，它的传动轴上有着最核心的传动元件动环，并且可以与轴一起转动，而静环的作用是利用防转销来防止转动，它与动环属于动密封元件。在机械设备的运转过程中，动环会伴随传动轴而动，然而静环则不会转动，位置不会变动，由于弹簧以及密封液体的影响，使得动环与静环紧贴起来，随着转
5、动而相对径向转动，转动时在密封圈内的两端面形成两个油膜，便产生密封的功能。一般动环内含有动环辅助密封圈，当压缩量达到十分之一时，它能够防止动环与传动轴之间液体泄露出来，从而起到优良的辅助密封的功能。 2.机械密封发生故障的原因 机械密封多采用内装式, 一般根据经验、现场勘察及仪器测量来确定密封失效的具体原因。在该过程中，机械密封不能被看作一个独立的元件，而是与泵的其它零部件作为统一的系统来运转的。从具体情况来看，我们可以分为以下几种故障来讨论： 2.1 机械磨损 机械的长期磨损使得密封环的正常组合关系遭到破坏,如果端面显露出一定程度的摩擦损坏,传动轴每转一周，密封元件都要偏离原有规律的运行轨道
6、。从磨损痕迹能够看出具体的运动情况和磨损程度。经过仔细勘察也可以分析密封失效的成因。举例来说，如若密封在最初阶段已经发生泄漏,且不宜看到摩擦端面的磨损轨迹,该类问题的原因有可能是旋转环的原因，它不再旋转或打滑, 从而进一步使得防转销失效。 2.2 摩擦过热 过热会产生一系列严重的问题，例如它会导致元件变形损毁，或者产生热裂和疱疤。一般情况下, 程度较强的热应力会导致密封环表面显现出径向的断裂痕迹, 该现象称为热裂。为了避免热裂这一问题,需要了解材质的机械物理性能,在设计生产阶段要充分注意到热裂出现的可能性。介质的低润滑性、短时间内高负荷、环境温度高以及搭配材料组合不符合条件等或者以上几个原因的
7、综合叠加，都会发生巨大的摩擦热量，进一步便会产生热裂纹,使得机械密封失效。 2.3 化学腐蚀 机械密封与腐蚀性介质接触便会产生表面腐蚀, 如果程度深一些，会在表面腐蚀的基础上导致点蚀。腐蚀对机械密封性能的影响作用明显。一般密封的部件比主机的其他零件形状小,而且更精密,所以在选材取材的时候，采用更耐腐蚀的材质。大量的实际情况显示，运转压力、外界温度和滑动速度都是造成腐蚀程度加深的重要因素。密封件的腐蚀率随温度的增加而不断提高。 2.4 机械密封的辅助冲洗系统 机械密封的辅助冲洗系统作为关键的辅助清洗系统，发挥着至关重要的功能，它有着诸多作用，例如保护密封面，冷却、润滑、冲洗等各种环节。一个恰当并
8、且合理的辅助冲洗系统可以很好地将机械的密封效果达到最优，比如，冲洗液里含有杂质成分，或者压力不足等原因，会使密封发生故障，因此，一旦机械密封出现失效，及时监测检查辅助冲洗系统是不可忽视的。 2.5 操作失误导致机械密封失效 在人为操作环节，由于各种异常情况导致动静环运转失常；压缩量控制不当，导致磨损程度高；在机械的正常运行时如果有杂物进入设备之中，会致使机械运转失常，摩擦损伤等。 2.6 密封零件失效 机械密封零件失效比较多见，这大多是由于辅助密封圈的失灵导致的, 机械密封由于泄漏而导致工作失常的一个重要因素也是由于圆形圈异常造成的。圆形圈异常通常是老化、永久性变形，扭曲及挤出损伤。因此,在选
9、用圆形圈时应综合分析合成橡胶的合适使用温度,最好采用截面积大，硬度高的橡胶材质。并且在装配样式方面多使用沟槽式，也可以选择选用复合材料等。 3.机械密封故障问题的解决对策 在分析和进行故障判断时,应恰当和全面地记下发生故障的现象(尤其是做好记录、保存好损坏的密封元件),要做到有目的性地拆开密封箱进行检查和监测。通过以上介绍和分析，我们了解到机械密封的端面通常存在着端面膜，正是它对密封的质量高低有着至关重要的作用。在现实情况中，由于各种各样的环境条件，机械密封端面间的端面膜也有着不同的存在形态，一般分为液态、气液混合态与气态这三类型式。然而端面膜的某一形态不是稳定不变的，随着具体条件的变化，它的
10、相态会发生变化，一旦发生变化, 膜的反向弹力也会随着发生较大幅度的改变,从而导致机械密封失效。从以上论述问题来看，解决该情况的关键在于使得机械密封的端面膜具有稳定的相态，即是稳定膜。 4.结束语 机械密封自诞生之日到今天已经有着 100 多年的历史了，它作为一个密封生产产品,不断自我发展，逐步完善提高,并且伴随着现代科技的进步,这种密封产品还有着很大的潜力和空间，由于它在化工产业中的重要地位，以及当前阶段尚无其他替代品，使得它的发展势头依然迅猛。通过科技人员的不断探索，在设计以及投入使用等方面的不断投入和共同努力, 来使得机械密封技术水平得到更加长足的进步。 参考文献： 1 王雷 国内机械密封生产概况及发展趋势J化工设备与防腐蚀, 2002,(04) 2 左孝桐, 王新霖机械密封 PV 值的试验研究J流体机械, 1986,(11) 3 陈建鑫, 杨林娟机械密封技术最新进展J南通职业大学学报, 2004,(04) 4 杨炜明，周志平 机械密封的失效因素分析及措施J 润滑与密封，2006( 6) : 192 194 5 顾伯勤，蒋小文，孙见君，等 机械密封技术的最新进展J 化工进展，2003，22( 11) : 1160 1164 6 孙见君，魏 龙，顾伯勤 机械密封的发展历程与研究动向J 润滑与密封，2004( 4) : 128 131
