郭愛雄
摘 要：對機械密封經常出現的故障進行判斷、分析，找出故障原因，并加以改進，延長機封使用壽命。
關鍵詞：機械密封；故障診斷；分析
一、機械密封的常見結構
機械密封在不同工況下使用的結構通常由4部分組成：①動環和靜環組成的密封端面，也稱為摩擦副。②彈性元件為主要零件組成的緩沖補償機構，其作用是使密封端面緊密貼合。③輔助密封圈，其中有動環和靜環密封圈。④使動環隨軸旋轉的傳動機構。
二、機械密封的常見泄漏部位及造成泄漏原因分析
機械密封的常見泄漏部及原因分析：
單端面機封：1.軸套與軸間的密封。原因分析：機封套與軸間密封圈損壞。
2.動環與軸套間的密封。原因分析：動環與軸套間的密封圈（卷邊、斷痕、腐蝕）或者撐環（壓力高）損壞。
3.動、靜環間密封。原因分析：動靜環表面損壞、壓縮量太多或者太少、彈簧或者波紋管伸縮失效（自身失效、介質阻礙）。
4.靜環與靜環座間的密封。原因分析：靜環與軸套間的密封圈（卷邊、斷痕、腐蝕）或者撐環（壓力高）損壞。
5.密封端蓋與泵體間的密封。原因分析：密封膠、密封墊損壞失效;安裝機封座時螺絲沒把均勻。
6.其他原因造成泄漏：冷卻沖洗系統出現問題、震動過大、軸彎曲、軸相對于機封不在正中間等。
雙端面機封：1.軸套與軸間的泄漏。原因分析：機封套與軸間密封圈損壞。
2.軸套與機封端蓋間泄漏。①泄漏冷卻液：外側密封損壞;
②泄漏冷卻、沖洗液、介質：內外側密封均損壞。
③其他原因造成泄漏：冷卻沖洗系統出現問題、震動過大、軸彎曲、軸相對于機封不在正中間等。
三、常見的滲漏與處理方式
1.安裝靜試時泄漏
機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環或靜環密封圈存在問題;泄漏量較大時，則表明動、靜環摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環密封圈有問題;如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題;如泄漏介質沿軸向噴射，則動環密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區別，只要觀察細致，熟悉結構，一定能正確判斷。
2.運轉時出現周期性滲漏
（1）泵轉子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環不能在軸上靈活移動。在主軸旋轉，動、靜環磨損后，得不到補償位移。處理方式：在裝配機械密封時，軸的軸向竄動量應<0.1 mm，輔助密封與軸的過盈量應適中，在保證徑向密封的同時，動環裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環壓向彈簧能自由地彈回來） 。
（2）密封面潤滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。油室腔內潤滑油面高度應加到高于動、靜環密封面。
（3）轉子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會縮短密封壽命和產生滲漏。可根據維修標準來糾正上述問題。
3.壓力造成的滲漏
（1）高壓和壓力波造成的機械密封滲漏。由于彈簧比壓力及總比壓設計過大和密封腔內壓力超過3 MPa時，會使密封端面比壓過大，液膜難以形成，密封端面磨損嚴重，發熱量增多，造成密封面熱變形。處理方式：在裝配機封時，彈簧壓縮量一定要按規定進行，不允許有過大或過小的現象，高壓條件下的機械密封應采取措施。為使端面受力合理，盡量減小變形，可采用硬質合金、陶瓷等耐壓強度高的材料，并加強冷卻的潤滑措施，選用可靠的傳動方式，如鍵、銷等。
（2）真空狀態運行造成的機械密封滲漏。泵在起動、停機過程中，由于泵進口堵塞，抽送介質中含有氣體等原因，有可能使密封腔出現負壓，密封腔內若是負壓，會引起密封端面干摩擦，內裝式機械密封會產生漏氣（水）現象，真空密封與正壓密封的不同點在于密封對象的方向性差異，而且機械密封也有其某一方向的適應性。處理方式：采用雙端面機械密封，這樣有助于改善潤滑條件，提高密封性能。
4.介質引起的滲漏
（1）大多數潛污泵機械密封拆解后，靜環和動環的輔助密封件無彈性，有的已經腐爛，造成了機封的大量滲漏甚至有磨軸現象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對靜環和動環輔助橡膠密封件的腐蝕，造成了機械滲漏過大，動、靜環橡膠密封圈材料為丁腈40，不耐高溫，不耐酸堿，當污水為酸性堿性時易腐蝕。處理方式：對腐蝕性介質，橡膠件應選用耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。
（2）固體顆粒雜質引起的機械密封滲漏 如果固體顆粒進入密封端面，將會劃傷或加快密封端面的磨損，水垢和油污在軸（套）表面的堆?速度超過摩擦副的磨損速度，致使動環不能補償磨耗位移，硬對硬摩擦副的運轉壽命要比硬對石墨摩擦副的長，因為固體顆粒會嵌入石墨密封環的密封面內。處理方式：在固體顆粒容易進入的位置應選用碳化硅對碳化硅摩擦副的機械密封。
5.其他問題引起的滲漏
（1） 彈簧壓縮量過大增加端面比壓，摩擦熱量過多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過小動靜環端面比壓不足。（安裝尺寸：拆檢時一定要確定好安裝尺寸，根據情況調整回裝尺寸。）
（2）安裝動環密封圈的軸（或軸套）端面及安裝靜環密封圈的密封壓蓋（或殼體）的端面應倒角并修光，以免裝配時碰傷動靜環密封圈。（安裝原因：碰傷、密封圈卷邊等）
參考文獻：
[ 1] 王汝美.實用機械密封技術問答[ M] .北京：中國石化出版社，2005.
[ 2] 機械、電機工程手冊編輯委員會.機械工程手冊（第23篇）[ M] .北京：機械工業出版社， 2012.
[3 ]王如美. 實用機械密封技術問答 [M]. 2版. 北京：中國石化出版社2004：9-60.
[4 ]顧永泉. 機械密封實用技術 [M]. 北京：機械工業出版社，2004.
來源：《裝備維修》2020年16期
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