机械密封失效原因分析

杨建明

摘 要：介绍离心泵机械密封的工作原理、结构特点，以及各部件的基本构成和作用原理，离心泵机械密封主要露点分析。着重分析了化工生产中离心泵机械密封失效的主要原因及处理方法，主要零部件的技术要求，安装及拆卸机械密封过程的技术要求。总结了化工生产中，离心泵采用机械密封在日常使用及停车后的维护和有关注意事项。

关键词：离心泵；机械密封；泄漏

中图分类号：TH311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0172-02

化工生产中，离心泵轴封大部分采用机械密封，离心泵故障是由机械密封失效造成的占比达70%，因此，要求泵用机械密封要可靠，使用寿命长。

1 机械密封的工作原理及特点

机械密封具有密封性能好、泄漏量少、使用寿命长、轴和轴套不易损坏、摩擦系数小、功耗小、泵的效率比较高等优点，适应自动化生产过程及温度过高或过低、高压、真空、高速及各种腐蚀介质、固体颗粒、介质等苛刻条件下的密封要求。

2 机械密封的基本构成及作用原理

（1）端面摩擦副的作用是保持紧密配合，形成密封面，防止介质泄漏。动、静环要求具有良好的耐磨性，动环可轴向运动，自动补偿密封面磨损，使其与静环配合良好，静环浮动，缓冲效果好。（2）弹性元件主要是补偿、预紧和缓冲，并对密封面产生合理的比压。它始终需要保持弹性以克服副密封与传动部件之间的摩擦，并启动环补偿。（3）辅助密封主要起固定环和活环的密封作用，起到浮动缓冲作用。需要保证静环与压盖之间的密封性是静环辅助密封元件，使静环具有一定的流动性；动环的辅助密封元件保证动环与轴之间的密封（或轴套）。（4）变速器的作用是传递扭矩的轴动环。（5）紧固件发挥运动的作用，静态定位。正确的定位是为了确保摩擦关节處于正确的位置，并保持良好的弹簧压力。同时，它的安装和拆卸方便。放置方便，可重复使用。

3 机械密封的泄漏点

机械密封的泄漏点，一般有5处：（1）动环（旋动环）与静环（静止环）之间的摩擦端面；（2）动环密封圈与轴套外圈接触的滑移面；（3）压盖密封圈与泵壳端面处的密封点；（4）静环密封圈与静环压盖之间形成的密封点；（5）轴套密封圈与轴套之间的密封点。

4 影响失效的主要原因及处理方法

机械密封的主要故障就是泄露，常见的机械密封失效的现象有以下三方面。

4.1 机械密封安装后就发生泄漏

（1）如果压盖与密封箱之间的泄漏结束，检查压盖螺钉是否拧紧、力是否均匀、密封间隙是否一致、密封箱是否损坏、密封垫是否损坏和压盖。（2）如果轴套与轴套之间有泄漏，则轴套缓冲问题发生在0之间，由圆的干涉值和密封结构发生。

4.2 机械密封试运转时发生的泄漏

（1）泵在试运转时，有杂质进入到动、静环之间的密封端面，造成密封面的磨损。（2）机械密封安装过紧时，泵启动高速运转时摩擦副（动环）之间的密封面受到严重损坏。（3）对弹簧调整不当。调整弹簧的压缩量是调整机械密封表面压力，是关系到密封性能和使用寿命的重要参数。

4.3 机械密封运转相当时间后出现泄漏

新安装（或更换）的机械密封投入运转时，泄漏量在允许范围内。其寿命要超过四千小时， 实际工作中示达此小时就失效，问题在于：（1）动环镶嵌不当失效，造成动环与动环座发生相对转动和脱落。（2）摩擦副材料质量欠佳。这会导致材料的导热性能差，热量散失不掉，升高了自身的温度。（3）泵抽空。泵排空时，叶轮汽蚀或泵内没有液体，并漏入气体或液体汽化等，此时，密封在干燥或半干摩擦状态。

5 机械密封技术要求、安装与拆卸

5.1 安装机械密封前了解泵的有关问题

（1）了解泵的型号及结构、泵的转速、支承方式、转向及泵安装方面的情况。（2）了解泵的工作温度、进出口压力、密封箱中的压力和温度，采取何种辅助设施，泵运转中的振动，泵是连续还是间断运动等。（3）了解泵内介质特性。

5.2 安装机械密封主要零部件的技术要求

（1）安装机械密封的轴或轴套，不应生锈腐蚀，端部必须倒角修光滑，轴颈不大于φ30mm时为30°；轴颈大于φ30mm时为40°；光洁度应在？荦7以上。（2）安装机械密封部位的轴（或轴套）径向跳动偏差按表1规定。表面粗糙度小于Ra0.7；轴（或轴套）的外径尺寸偏差为d4。

（3）密封腔和压盖结合定位端面对轴（或轴套）表面的跳动偏差按表2规定。

（4）压盖与静密封圈接触的部位，其粗糙度为Ra1.6，即光洁度？荦6，端部必须倒角。（5）压盖与轴套的直径间隙为0.75～1.00mm；压盖与密封腔间的垫片厚度为1～2mm。（6）弹簧座内孔尺寸偏差为 Dc4，传动座内孔尺寸偏差为D4。（7）弹簧两端面对中心线不垂直度偏差小于0.5：100，同一个机械密封中，各弹簧之间的自由高度差小于0.5mm。（8）泵轴的窜动量不应超过±0.5mm。

5.3 机械密封的安装与拆卸

5.3.1 机械密封的安装。机械密封在装配时应仔细，避免磕伤，划伤动、静环密封面及辅助密封圈，绝对不允许用手锤或铁器敲打。

（1）机械密封的定位。它是确定机械密封在轴或轴套上的位置，这个位置应保证动、静环安装后，两个端面应该有一定的预光压缩量，一般4～6mm。（2）静态零件装配。防转销插入密封端盖相应的孔，然后静态环密封环在静态环，然后在静态环密封结束后面的槽盖到密封盖上防转销对齐。静环压盖应在它应该放在的地方，连接端面。静环的压盖和两端之间的距离必须进行测量，以确保静环的深度等于活塞的深度。（3）旋转部分组装。弹簧安装在弹簧座上的推环上，抛光弹簧的两端靠近弹簧座和推环上的平面。动环密封圈依次设置在活动圈内，并与推环相结合。确保V形密封圈的开口应朝向密封介质。不要安装反环。O型圈不能转动。然后组装的旋转部件套在轴（或轴套），弹簧座后端面对准位置设置几次均匀地拧紧紧固螺钉，用手向后压缩旋转环，看看能不能轴向移动，必须在弹簧圈压反弹自由移动。

5.3.2 机械密封的拆卸。没有机械工具应用于去除机械密封。如果密封元件粘附在污垢或附聚物上，则应首先拆卸胶粘剂，然后将其拆下，并按安装顺序进行更换。

6 机械密封的实际应用与日常维护

6.1 机械密封起动前的注意事项

（1）检查机械密封的辅助装配，冷却润滑系统是否安装无误。（2）检查管路安装是否齐全，是否符合技术要求。要清洗物料管线，以防铁锈、杂质进入密封腔内。（3）机械密封装配后要进行静压试验，检查是否泄漏。泄漏严重须拆开检查，重新组装。（4）用手盘动联轴器（其旋向应和正常转向相同）检查是否轻松，如果盘不动或“吃力”，应检查装配相关尺寸是否正确。（5）起动前应保持密封腔内充满冲洗的冷却水或密封介质。

6.2 机械密封运转时注意事项

6.2.1 试运转。启动泵后，在观察运转情况时，不能将眼睛对准机械密封旋转的切线方向，以免介质意外的溅到脸部或身体上发生事故。

6.2.2 正常运转。试验运行合格后，可在正常运行条件下转为正常运行。升压加热过程应缓慢进行，注意异常现象的发生。泵运转过程中，观察机械密封泄漏量和测量密封腔体温度

6.2.3 停车。停车前停主机，然后停止冷却和密封系统。如果汽车停了很长时间，应在密封腔内的介质流量放置干净。一定要冲洗干净。

7 结束语

机械密封的使用寿命是化工生产中保证离心泵安全、环保、稳定和运行的重要因素。事实说明只要做到正确安装、精心操作和认真维护，机械密封完全可以满足化工生产泵用轴封长期运转的要求。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册（第五版）[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]王汝美.实用机械密封技术问答[M].北京：中国石化出版社，2002.

[3]李杨.石化行业离心泵机械密封失效原因分析及解决办法[J].科技创新与应用，2015（16）：108.endprint