2024-08-29
大家在分析機(jī)械密封泄漏原因時(shí)，習(xí)慣在機(jī)械封自身方面查找原因，比如：它的選型是否合適，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確，摩擦副的選擇是否合理，端蓋與軸是否垂直等等。而很少在機(jī)械密封的外部條件方面去查找原因，其實(shí)機(jī)械密封的外因也挺重要的，比如：泵給機(jī)械密封創(chuàng)造的條件是否合適，輔助系統(tǒng)的配置是否合適等等。
機(jī)械密封的原理及要求
機(jī)械密封系指動(dòng)靜密封元件在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上相互貼合，并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而構(gòu)成的密封裝置，它通常由靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、彈性元件（包括推環(huán)，彈簧盒）、輔助密封圈（動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈）等元件組成，防轉(zhuǎn)套里面的防轉(zhuǎn)銷固定在外壓蓋上，以防止靜環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。
其中動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對(duì)摩擦副，動(dòng)環(huán)靠密封室內(nèi)液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的，因此從結(jié)構(gòu)來(lái)看，機(jī)械密封主要是將其極易泄漏的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊?，機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不是一個(gè)單獨(dú)的部件，它是與其他的零部件一起組合起來(lái)運(yùn)行的，同時(shí)通過(guò)其基本原理可以看出，機(jī)械密封的正常運(yùn)行必須具備以下條件：
（1）泵軸的竄量不能太大；
（2）機(jī)械密封處的泵軸撓度要小，只有滿足類似這樣的外因，再加上良好的機(jī)械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。
機(jī)械密封的故障表現(xiàn)
生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)泵機(jī)械密封泄漏的原因有其本身的原因及外部原因，材料的選擇以及安裝方式和使用方式都會(huì)引起機(jī)械密封的失效，失效時(shí)的故障表現(xiàn)也各有差異，學(xué)會(huì)通過(guò)不同故障表現(xiàn)并做出正確及時(shí)的判斷能夠?qū)?shí)際生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的支持。
（1）靜壓實(shí)驗(yàn)時(shí)泄漏
機(jī)械密封裝置在安裝時(shí)由于員工不細(xì)心，經(jīng)常會(huì)使密封端面被碰傷以至于變形和損壞，清理不夠徹底，使得機(jī)械密封夾有顆粒狀雜質(zhì)，或者是由于定位螺釘?shù)乃蓜?dòng)、壓蓋沒(méi)有壓緊以及機(jī)器設(shè)備精度不夠高，使密封面之間沒(méi)有完全貼合，都會(huì)造成機(jī)械密封失效，介質(zhì)泄漏。如果是軸套發(fā)生泄漏，原因可能是軸套密封圈裝配時(shí)壓縮量不夠或未被壓緊，也有可能是裝置已經(jīng)損壞。
（2）周期性泄漏
機(jī)械密封組成部件中轉(zhuǎn)子組件的周期性轉(zhuǎn)動(dòng)以及軸向移動(dòng)量過(guò)大都會(huì)在成機(jī)械密封的泄漏，機(jī)械密封的密封面要受到一定的應(yīng)力作用才能起到良好的密封作用。要做到以上要求，機(jī)械密封的彈簧裝置必須有一定的壓縮量才能給端面一定的應(yīng)力作用，使機(jī)械密封達(dá)到預(yù)期的密封效果。同時(shí)為了保證應(yīng)力處于適當(dāng)范圍，泵軸不能有較大的移動(dòng)量，但是實(shí)際設(shè)計(jì)中往往出現(xiàn)不合理的因素，使得泵軸的移動(dòng)量高于預(yù)期，這對(duì)機(jī)械密封的性能具有很大程度的不利影響。
（3）機(jī)械密封經(jīng)常性泄漏
由密封端面的損傷引起的經(jīng)常性泄漏故障表現(xiàn)有機(jī)械密封石墨端面出現(xiàn)均勻環(huán)狀溝紋、石墨斷面處產(chǎn)生的環(huán)狀深溝、石墨內(nèi)部邊緣的磨損、石墨環(huán)臺(tái)階被磨損、石墨外邊援缺口、石墨環(huán)斷裂、石墨環(huán)上出現(xiàn)腐蝕坑、硬質(zhì)合金面裂痕以及灼傷等。
輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏故障表現(xiàn)有端面磨損、鑲嵌環(huán)松脫等。
彈簧引起的泄漏包括轉(zhuǎn)子振動(dòng)、零件松動(dòng)、介質(zhì)問(wèn)題以及機(jī)械密封輔助設(shè)置的損壞等。
（4）其他機(jī)械密封性泄漏
除了以上幾種常見的泄漏表現(xiàn)，還有機(jī)械密封振動(dòng)偏大、泵抽空引起的密封泄漏、密封腔中汽蝕引起的密封泄漏、密封端面汽化造成密封泄漏、泵振動(dòng)過(guò)大造成的密封泄漏、沒(méi)有沖洗的密封泄漏故障等。
影響泵用機(jī)械密封的外部原因
（一）泵軸的軸向竄量
機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓（0.4～0.6MPa），從而達(dá)到密封的目的，兩端面的緊密緊密程度可以通過(guò)彈性元件來(lái)調(diào)節(jié)。為了保證這個(gè)比壓，要求泵軸不能有太大的竄量 （≤0.5mm），但在實(shí)際生產(chǎn)中，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量。
這對(duì)機(jī)械密封的使用非常不利的，這種情況表現(xiàn)在泵啟動(dòng)過(guò)程中，由于不平衡軸向力的存在，使整個(gè)軸發(fā)生向吸入口的竄動(dòng)，造成機(jī)械密封失去密封作用，常用的措施有：葉輪上開平衡孔，泵體上裝平衡管等平衡軸向力措施。
（二）泵軸的撓度偏大
軸彎曲變形時(shí)橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，機(jī)械密封要求兩個(gè)密封端面之間受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不合理，在機(jī)械密封安裝處產(chǎn)生的撓度偏大，使密封處受力不均勻，從而失去密封效果。這種現(xiàn)象大多存在臥式多級(jí)離心泵中。
（三）沒(méi)有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理
機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效的保護(hù)密封面，起到冷卻、潤(rùn)滑、沖洗雜物等作用。有時(shí)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)不合理，達(dá)不到密封效果；有的設(shè)計(jì)了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計(jì)不合理等原因，也同樣達(dá)不到效果。常用的 措施有：
1.在條件允許的情況下，盡量設(shè)計(jì)輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107~0.11MPa，密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)壓力等因素來(lái)計(jì)算。軸封腔壓力很高或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時(shí)，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動(dòng)以帶走摩擦熱。
2.根據(jù)每種泵的操作條件，合理地配置管路和附件。如冷卻器、孔板、過(guò)濾器、閥門、流量指示器、壓力表、溫度等。實(shí)際上密封的可靠性和壽命，在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置，另外泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加工精度不夠等原因的存在對(duì)機(jī)械密封的密封效果也是很不利的，在這些方面應(yīng)該做到嚴(yán)格把關(guān)。
（四）振動(dòng)偏大及消除措施
機(jī)械密封振動(dòng)偏大往往不是機(jī)械密封自身的原因，而是泵軸設(shè)計(jì)不合理、加工精度不夠、靠背輪的平行度偏大、徑向力大等原因，消除泵振動(dòng)措施有：泵、電機(jī)、底座、現(xiàn)場(chǎng)管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，要嚴(yán)格把關(guān)，消除振動(dòng)源。
（五）泵汽蝕的原因及改進(jìn)措施
離心泵葉輪入口處是泵內(nèi)壓力最小的地方，當(dāng)此處的壓力等于或低于工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體就會(huì)沸騰汽化，產(chǎn)生大量氣泡。同時(shí)原來(lái)溶于液體中的氣泡也將析出。這些氣泡隨液體流到葉輪內(nèi)壓力較高處時(shí)氣泡又重新凝結(jié)。
在凝結(jié)過(guò)程中，由于體積急劇縮小，四周的液體以極大的速度沖向整個(gè)凝結(jié)空間，使泵內(nèi)造成沖擊振動(dòng)和噪音。在壓力很大、頻率很高的液體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)沖擊下，金屬表面逐漸因疲勞而破壞，這種破壞稱為剝蝕。
同時(shí)溶于液體中的氧等活潑氣體也使金屬產(chǎn)生腐蝕。由于化學(xué)腐蝕與機(jī)械剝蝕的共同作用，加快了金屬損壞的速度，從而使葉輪受到破壞，這就是汽蝕破壞，這種由于液體的汽化和凝結(jié)而產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象就稱為汽蝕現(xiàn)象。消除泵汽蝕的措施有以下幾點(diǎn)：
1.提高泵的汽蝕性能水平，滿足現(xiàn)場(chǎng)裝置的汽蝕性能的要求。
2.泵應(yīng)當(dāng)在低于允許吸液高度下操作，以保證整個(gè)裝置安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.采用抗汽蝕材料制造葉輪，如：2Cr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金材料等，比普通鑄鐵的抗汽蝕能力要好。
結(jié)語(yǔ)
在分析泵用機(jī)械密封泄漏時(shí)，不僅要考慮機(jī)械密封的內(nèi)因，而且要考慮機(jī)械密封的外因。在實(shí)際工作中要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
1.使用質(zhì)量合格的泵，質(zhì)量合格的泵完全按照泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制造的，在使用材料嚴(yán)格按照技術(shù)要求，有一定的質(zhì)量保證。
2.技術(shù)人員應(yīng)增加對(duì)機(jī)械密封輔助系統(tǒng)重要作用的認(rèn)識(shí)，盡可能配備完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果。
3.在分析機(jī)械密封泄漏的原因時(shí)，要充分考慮到泵的其它零部件對(duì)機(jī)械密封運(yùn)行的影響，采取措施不斷提高機(jī)械密封的效果。
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