化工机械密封故障原因分析及解决策略探究

夏正武

摘 要 化工机械是在化工生产中为了产品加工，而在各环节中使用的专业机械。为避免化工生产中产生泄露问题，同时降低化工机械输入轴动力和能量损耗，需对化工机械进行有效密封处理，确保化工机械可以安全稳定运行。文章从化工机械密封基本内容出发，简要分析化工机械密封故障的原因，在此基础上提出合理、有效的解决策略，确保可以实现可靠的化工机械密封。

关键词 化工机械;密封故障;组成;原因分析;解决策略

1 机械密封概述

机械密封是指利用至少一对端面，要垂直于旋转轴线，在流体压力作用、补偿机构弹力作用和辅助密封配合下，能够良好贴合、相对滑动，形成一种可以避免流体泄露的装置。轻型密封中会采用橡胶波纹管辅助密封处理，由于其弹力有限，因此还需加设弹簧提高其弹力。科技进步发展下，市场上出现了多种新型密封材料，精密加工技术也在不断发展，机械密封理论、结构和性能都得到了提升。首先是密封理论方面，主要包含密封机理、动力学特性、流体动压/静压润滑理论等。其次是密封结构，由单端面密封逐步发展为双端面密封，以及多断面密封、组合式密封和波纹管式密封等。密封性能方面也不再仅仅可以满足减少泄露的要求，而是能够实现零泄漏、低功耗和无污染多方面要求。最后是機械密封系统，其构成内容主要有密封件动环和静环、密封圈等辅助密封件、弹簧和推环压紧件以及固定螺等传动件。按照弹簧元件，可以将机械密封分为旋转型和静止型两种类型，前者抗腐蚀性弱，因此不适合在腐蚀性较强的生产环节中使用，而可以选择在大功率输出环节、干燥环境中使用。各项条件恒定情况下，如果荷载力系数在1以上，则密封为非平衡机械密封，多在低压环境下适用。压力超过限度，挤出密封面间液膜，在缺乏润滑浆阻力下化工机械处于高负荷运行状态，其密封端面无法有效承受压力则会崩溃。而非平衡式密封无法对平衡液体端面产生力的作用，密封腔压力不断提高下会损坏密封封面，因此如果载荷系数在1以下则适合采用平衡机械密封[1]。

2 化工机械密封故障原因分析

①安装与维护不断。在加工部件的过程中，存在操作不当会对加工精度产生不良影响，导致泵转轴、轴套间无法实现有效配合，精度达不到规范要求。在安装联轴器的过程中，平行度不足会加大径向力和轴向力。此外，如果未依据规范安装零部件，则会引发振动问题，使得机械密封振动加大。②过热损伤问题。在化工机械密封故障中，机械过热是主要的一项形成原因。日常运行中，由于蒸汽冷凝液温度过高，负责输送的离心泵温度也会升高，存在相当强的热应力。通常机械热应力过于强大，就会破坏密封环表面，进而出现一些断裂痕迹，被称之为热裂现象。一旦产生热裂，既会影响到机械质量物理性能，还会破坏机械密封性。同时，介质润滑性较低，机械处于高温环境、高负荷运行状态下，都会使其产生大量摩擦热量而使得密封环表面热裂引发密封故障[2]。③长期磨损引发故障。机械磨损也会引发密封故障，机械端面摩擦损坏严重的情况下，转动轴转动会导致密封元件与原有轨道偏离，进而影响到机械密封性。长期磨损下，化工机械的密封环组合受损，其端面被磨损传动轴转动中，密封件径向摆动、轴向位移，对此可以根据磨损痕迹判断磨损和运动情况，分析故障原因。如果磨损痕迹比较均匀，且各零件间可有效配合，传动的同轴度良好，多是由于密封处理本身不足导致的泄露问题。④化学腐蚀引发泄露。化工机械运行中，如果其密封长期处于酸性环境，会导致橡胶件逐渐溶胀、开裂，降低其密封性能。常见的腐蚀类型有表面腐蚀、应力腐蚀等几种。化工机械密封接触到腐蚀性介质情况下，会加剧密封表面腐蚀，产生剧烈腐蚀点。金属晶界上腐蚀会渗入金属内部加大破坏，甚至引发断裂。

3 化工机械密封故障问题解决策略

①合理设计和改良设备。需依据化工生产实际情况和密封需求，合理设计化工及系统密封，尽量选择寿命长、性能好的材料，依据机械运行中腐蚀因素和环境温度合理选择材料。实际运行中，要重视归纳总结经验，探究可以延长机械密封运行的策略。②强化失效问题处理。首先是对动静环的失效处理，动静环易出现松动、脱落问题，因此需采取焊接措施使其形成一个整体，必要的情况下表采取镶嵌结构。通过加固密封胶，确保动静环、镶嵌槽黏结有效。同时，进行降温处理，减少高温产生的不良影响。其次应为弹性补偿装置清除干净表层杂质、缝隙，定期清理、涂抹封油，有助于其弹性的提升。也可选择将弹性装置改为螺旋结构，受离心力影响即便存在杂质也可脱落。最后要强化密封圈性能，选择性能优良、抗高温的材料，采取相适应的装配结构[3]。③实时监控诊断机械运行状态。一方面，在日常工作中，工作人员要对机械密封情况详细观测、检查。另一方面可采用计算机设备监测机械设备特殊部位的密封状态。当前可以采取人机结合的方式，通过培养专业监测人员、开发监测软件、完善化工机械管理与监控体系，来提高监测效率。④加强日常维护。化工机械日常运行中，需保证操作规范性，做好日常保养维护工作，使机械设备处于良好运行环境中，延长其使用寿命。同时要定期进行全方位检查，详细记录相关信息和数据。还要定时测试冲洗介质压力、温度计流量数据，及时更换旧的密封设备。企业需重视对技术人员和操作人员的培训工作，提升其机械操作能力和技术水平。

4 结束语

化工机械密封故障问题不容忽视，化工企业应掌握机械密封故障根本原因和相关解决策略。同时应不断完善检修技术手段，在设计和使用研究方面加大投入，提升密封水平，重视规范操作行为等，确保机械密封性能良好，实现化工机械设备的安全稳定运行。

参考文献

[1] 马剑峥，刘荣，杨欣梓，等.化工机械密封泄露问题与维修策略研究[J].甘肃科技纵横，2019，48（10）：27-29，67.

[2] 许紫洋，胡有坤.化工机械密封故障原因与解决措施[J].中国化工贸易，2018，10（34）：205.

[3] 刘博.化工机械密封故障原因及对策研究[J].城市建设理论研究（电子版），2016（13）：4101.