化工機(jī)械密封的故障原因與解決措施

2013-11-22 哈米提克拉瑪依安泰煉化工程有限責(zé)任公司

　　在各工業(yè)領(lǐng)域中,廣泛應(yīng)用著機(jī)械密封之類軸封裝置。但是，該類裝置在實(shí)際運(yùn)用過程中存在諸多限制。想要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出優(yōu)秀的機(jī)械密封產(chǎn)品，就必須對相關(guān)部件進(jìn)行專業(yè)性的分析及計(jì)算，解決有關(guān)問題提高使用效果。

　　化工機(jī)械是指在化工生產(chǎn)過程中，為了加工出合乎規(guī)格的產(chǎn)品，在各個(gè)加工環(huán)節(jié)中所使用到的一系列專業(yè)化工機(jī)械，其中化工機(jī)械密封的可靠性則變得猶為重要。因此，需要對化工機(jī)械常見的密封故障及產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，找出解決密封故障的方法。

1、機(jī)械密封的概念

　　1.1、機(jī)械密封的由來及結(jié)構(gòu)

　　機(jī)械密封又叫端面密封，或簡稱“機(jī)封”，是一種用于泵、液壓傳動(dòng)和相關(guān)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)裝置密封的高科技機(jī)工產(chǎn)品。隨著科技的進(jìn)步，新密封材料及新加工技術(shù)層出不窮，機(jī)械密封在密封理論等相關(guān)方面都取得了長足的進(jìn)步及發(fā)展，主要表現(xiàn)為密封理論：主要包括密封摩擦和潤滑、密封原理、密封動(dòng)力學(xué)理論及流體動(dòng)壓潤滑理論等。密封構(gòu)造：主要有雙端面密封和多端面密封、單彈簧及多彈簧、浮動(dòng)式、接觸式等相關(guān)構(gòu)造。機(jī)械密封系統(tǒng)主要包括了動(dòng)環(huán)和靜環(huán)；密封圈；彈簧及推環(huán)；彈箕座及鍵或固定螺等。

　　1.2、機(jī)械密封的組成

　　機(jī)械密封的組成有很多種標(biāo)準(zhǔn)。以彈簧元件來劃分，它包括旋轉(zhuǎn)型和靜止型。其各有優(yōu)缺點(diǎn)。強(qiáng)腐蝕性是旋轉(zhuǎn)型的主要不足之處，而靜止型則不存在這種缺陷。由于該類介質(zhì)是機(jī)械密封中的主要部件，所以它直接影響到密封的質(zhì)量。所以在加工過程中，對密封壞的各項(xiàng)指標(biāo)都有嚴(yán)格的要求。以密封介質(zhì)泄漏方向來劃分，則包括內(nèi)流式及外流式。還有按介質(zhì)劃分的平衡式和非平衡式。按彈簧個(gè)數(shù)來區(qū)分的單彈簧或多彈簧式等諸多劃分形式。

2、產(chǎn)生化工機(jī)械密封故障的原因

　　機(jī)械密封主要是內(nèi)裝式，它需要非常專業(yè)及深厚的工作經(jīng)驗(yàn)，還有精密的測量設(shè)備才能準(zhǔn)確判斷發(fā)生泄漏的原因。首先必須要了解受損部件對密封效果的影響程度，然后才逐步對傳動(dòng)件等各種部件進(jìn)行排查，掌握受損情況。其它相應(yīng)的系統(tǒng)也要進(jìn)行檢測。

　　2.1、操作失誤造成機(jī)械密封泄露

　　在操作過程中，由于各種異常情況造成動(dòng)靜環(huán)接觸故障；安裝時(shí)壓縮量控制失誤，造成大面積磨損及擦傷；選擇設(shè)計(jì)類型不當(dāng)，導(dǎo)致密封端面的比壓及冷壓縮等數(shù)據(jù)誤差過大；或者在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有雜物進(jìn)入設(shè)備，導(dǎo)致機(jī)械損傷等。

　　2.2、過熱損傷導(dǎo)致密封泄露

　　機(jī)械過熱不僅會(huì)磨損密封面，還會(huì)導(dǎo)致熱裂或皰疤。熱裂是由于過大的熱應(yīng)力導(dǎo)致密封環(huán)的表面產(chǎn)生徑向裂紋，它會(huì)在短時(shí)間的機(jī)械負(fù)荷作用下出現(xiàn)。為了防止此類故障發(fā)生，就必須在設(shè)計(jì)時(shí)就參照原材料的各項(xiàng)性能及運(yùn)轉(zhuǎn)條件來做優(yōu)化設(shè)計(jì)。像過載、高線速度、選材不當(dāng)?shù)纫蛩囟紩?huì)產(chǎn)生熱裂紋，從而導(dǎo)致泄漏。

　　2.3、長期機(jī)械磨損導(dǎo)致密封泄漏

　　當(dāng)密封副的正常運(yùn)轉(zhuǎn)程序被機(jī)械磨損所破壞，則端面就會(huì)出現(xiàn)磨損，使得傳動(dòng)軸發(fā)生軸向位移或徑向擺動(dòng)。通過這些異常的動(dòng)作造成的磨損痕跡可以判斷出機(jī)械受損情況，從而確定泄漏的原因。若磨損正常，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)良好，則表明同軸度正常，那密封端面產(chǎn)生泄漏就不是密封故障導(dǎo)致的。而泄漏量正常，則表明兩端面之間不存在泄漏現(xiàn)象，也可能是靜密封處發(fā)生了泄漏。又或者底座孔徑安裝不到位，導(dǎo)致其小于密封件的外徑，造成密封開始工作就產(chǎn)生泄漏。

　　2.4、化學(xué)腐蝕導(dǎo)致密封泄漏

　　由于密封介質(zhì)具體腐蝕性，使得其接觸密封就會(huì)腐蝕表面，腐蝕嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)纬牲c(diǎn)蝕。它對密封的性能會(huì)造成很嚴(yán)重的影響。所以在選材時(shí)要選用高耐腐蝕性的材料來保護(hù)主機(jī)中小面精密的密封件。實(shí)踐證明，壓力、溫差等外部因素會(huì)加劇腐蝕的產(chǎn)生。所以采取雙端面密封措施來處理強(qiáng)腐蝕性流體時(shí)，會(huì)因?yàn)樗c工藝流體接觸數(shù)量少而極大減輕腐蝕對密封件造成的影響。在選擇密封結(jié)構(gòu)時(shí)，這也是一條重要依據(jù)。

　　2.5、零部件故障導(dǎo)致密封泄漏

　　輔助密封圈發(fā)生故障，或者O型圈失效是導(dǎo)致機(jī)械密封零部件失效的兩大主要原因。其中O型圈由于老化、變形、扭曲等損傷導(dǎo)致故障產(chǎn)生，所以在選擇型號時(shí)應(yīng)參考高耐溫、高硬度的合成橡膠，必要時(shí)還可以采用橡膠包覆四氟乙烯密封圈之類的復(fù)合材料。

3、解決機(jī)械密封泄漏的方法

　　密封端之間存在著一層端面膜，它的形態(tài)會(huì)對密封效果產(chǎn)生影響。端面膜有液相、氣相和氣液混相等三種形式，不同的工藝水平產(chǎn)生不同的形態(tài)。在密封液體接近飽和，出現(xiàn)沸騰等狀態(tài)時(shí)，就會(huì)發(fā)生不同的相變，從而產(chǎn)生不同的形式。在設(shè)計(jì)和制造時(shí)可采用多種措施保證端面膜穩(wěn)定從而保障機(jī)械密封。

　　3.1、規(guī)律性造成泄漏

　　泵轉(zhuǎn)子軸過盈量和竄動(dòng)量大，導(dǎo)致不能靈活移動(dòng)動(dòng)環(huán)。在出現(xiàn)磨損后，不能得到位移補(bǔ)償。那在安裝密封時(shí)，則需要保證中的過盈量和徑向密封，同時(shí)要在動(dòng)環(huán)裝配之后使得其能靈活移動(dòng)。若密封發(fā)生干摩擦或拉毛，則表明潤滑油量過少，這時(shí)需裝油面高度加高至動(dòng)、靜環(huán)密封面之上。

　　3.2、小型潛污泵造成泄漏

　　由于雙端面密封造成反壓狀態(tài)，使介質(zhì)中的雜物進(jìn)入密封面導(dǎo)致磨軸；或者由于上端密封面的潤滑狀態(tài)不良使得動(dòng)靜環(huán)之間的摩擦力矩不均衡，導(dǎo)致相對轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生，這也是磨軸產(chǎn)生的主要原因之一。為了防止磨軸的產(chǎn)生，需保證：下端蓋及油室的清潔，禁止使用不良潤滑油，同時(shí)要使機(jī)封油室腔內(nèi)的油面線高于動(dòng)靜環(huán)密封面。

　　3.3、壓力不穩(wěn)造成泄漏

　　由于彈簧比壓力設(shè)計(jì)故障及總比壓不正常形成的高壓或壓力波導(dǎo)致機(jī)械密封發(fā)生滲漏，導(dǎo)致很難形成液膜，引起密封面產(chǎn)生熱變形。所以要嚴(yán)格按照操作要求來裝配機(jī)封，不能出現(xiàn)彈簧壓縮量不穩(wěn)定現(xiàn)象。另外，選用高硬度合金和陶瓷等高耐壓材料，同時(shí)加強(qiáng)冷卻防護(hù)，能夠使端面受力更合理，變形概率小。