浅析机械密封失效的原因及对策

陈宗辉

摘 要：机械密封在工业生产中又称为端面密封，也可以说是一种机械零部件，但是，机械密封与普通的零部件不同，机械密封是当前主流的流体机械和动力机械中不可或缺的重要的零部件，它对整台机器设备、整套装置的正常运行都有着重要的影响。本文主要对导致机械密封失效的原因进行了分析和探讨，并提出相关的改进策略，希望对我国工业生产有所帮助。

关键词：机械密封；失效原因；对策

随着时代的不断发展，中国工业的发展速度让全球工业界侧目，但是，在工业飞速前进的背后，仍然有着不少的问题，而机械密封就是一直困扰工业发展的难题之一。机械密封具有密封性好、性能稳定、泄漏量少、摩擦功耗低和对轴磨损小等优点，能满足多种工况的要求。现代转动设备的密封大多由原来的填料密封改为机械密封，然而机械密封失效会影响设备正常运转，严重时还会造成重大事故。为此，分析机械密封失效原因，采取相应的解决措施，对保证设备正常运转具有重要意义。

一、机械密封技术的发展历程

1885年，机械密封以专利形式出现在英国的历史中，同时也出现在世界的历史中，其出现为机器制造业中转轴密封问题的解决提供了支撑。在上世纪三十年代，随着新工艺和新材料在机械装置中的大量使用，机械密封技术逐步开始应用到冷冻装置和内燃机水泵上。第二次世界大战的爆发，为机械密封技术在世界范围的推广带来的机遇，其应用范围扩展到平衡型机械密封和中间环密封。此外，1961-1963年因原子能工业的要求，1971-1974年因宇航和核电方面的特殊要求，以及 1980-1990年人们环境保护意识的提高，机械密封技术的发展重点开始由结构重组和密封新材料逐步向密封原理的发展和控制理论的支持转移。

国内机械密封应用始于1965年，至今也走过了三十多年的时光。前人的研究成果不仅为研究新型机械密封技术提供理论和实践参考，更为该领域的发展研究指明了方向。

二、机械密封的原理分析

以上各垂直于旋转轴线的断面的液体压力与补偿机构弹力共同作用来辅助密封，保持贴合且相对滑动而形成的防止流体泄漏的装置。机械密封的实质就是将容易产生泄漏的轴向密封转变为不易泄漏的断面密封。它是由垂直于轴线的断面，静环和动环两个平滑端面，在弹性元件如弹簧等与密封介质的作用下，会在旋转断面产生压力使得两个端面紧密贴合，在端面间形成一层稳定、极薄的流体膜，达到密封和润滑的效果。

机械密封主要是由四个部分组成：

（1）密封断面，也称为摩擦副，是由动环和静环组成。

（2）缓冲补偿机构，其主要零件为弹性元件如弹簧等，作用是保证密封断面的紧密配合。

（3）辅助密封圈，又分为动环密封圈和静环密封圈。

（4）传动机构，其作用是使动环能随轴旋转。

机械密封的原理：轴通过传动座与推环带动动环旋转，静环则保持不动，在弹簧弹力与介质压力的共同作用下动静环之间的密封断面紧密配合，从而形成密封包装介质不泄漏。弹簧的推动可以对摩擦副的磨损形成一定的补偿。动环O型密封圈保证了动环与轴之间介质通过不产生泄漏，而防止介质沿静环和压盖之间的泄漏是通过O型密封圈达到。

三、机械密封失效的改进措施

1.设备改良

在运行中不断总结经验，通过技术改造使机泵等设备的机械性能得以保证。例如：DA302塔循环水泵更换机械密封后，频繁出现瞬时密封损坏。究其原因是泵壳密封环和叶轮口环间间隙不足产生摩擦造成，这种摩擦产生的不规则运动使泵振动导致密封损坏。经过加工使口环配合间隙达到1. 4mm，在不影响泵的使用性能的前提下，使这一问题得到了最终的解决。

2. 避免摩擦造成的磨损

为避免因摩擦而导致机械密封失效情况的发生，应使用性能良好的摩擦副，一般按照以下顺序选择摩擦副材质：碳化硅-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷-碳石墨。通过选择优质的材质，可提高摩擦副的耐磨性能。另外，高速钢-碳化硅材料的摩擦副性能优越，能较好的提高机械密封性能，因此，为避免离心泵出现机械密封失效的问题，应注重该种材质摩擦副的使用。

3.提高机械密封的完好程度

众所周知，一台机械设备的完好程度不仅影响机械工作的效率，也会影响机械零部件的使用周期，所以，要想有效提高机械密封的使用寿命，就必须保证机械的完好程度，当一台设备的运转振动频率较小，运转较为平稳，那么将会大幅度提高机械密封的使用寿命。

4. 安装

实践表明，通过预防随机干扰和改变环境来达到密封可靠，消除了随机的密封失效，而密封件和设备的安装差错就成了密封失效的主要原因。目前所用密封已足以保证泵在检修间隔期内的正常运行，但是安装误差和对中不良造成的振动和轴与壳体不合理的相对运动对泵和密封都是有害的，因此为了减少轴的振动和保证机械密封的寿命，必须保证安装过程的准确细致。正确的装配公差、轴（轴套）有合适的表面粗糙度和正确的尺寸、仔细测量、认真记录设备安装全过程是实现过程控制的有效保证。同时，对检修队伍的素质教育、培训也从技术上提供了有效保证。

四、结语

大量实践表明，引起密封故障的原因是复杂的，多方面的。因此，选用合理的机械密封以提高安装质量和减少运转设备的振动，加强工艺管理以确保工艺指标的稳定，防止压力、温度等条件的变化过大是提高机械密封可靠性的有效方法。随着材料和制造技术的进步，机械密封的可靠性有了极大的提高。如果能够恰当地选择机械密封，准确安装、精心维护，机械密封完全可以长周期稳定运行。

参考文献：

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