本文主要通過(guò)對機械密封結構原理的介紹和對機械密封失效泄漏原因的分析，總結出了正確安裝、使用機械密封以延長(cháng)其使用壽命的經(jīng)驗和方法。

前  言

     機械密封(mechanical seal)是由至少一對垂直于旋轉軸線(xiàn)的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動(dòng)而構成的防止流體泄漏的裝置。

      機械密封結構（典型結構原理見(jiàn)圖1）主要由靜止環(huán)（靜環(huán)）

1、旋轉環(huán)（動(dòng)環(huán)） 2、彈性元件 3、彈簧座 4、緊定螺釘

5、旋轉環(huán)輔助密封圈  6、靜止環(huán)輔助密封圈等元件組成，防轉銷(xiāo)7固定在壓蓋9上以防止靜止環(huán)轉動(dòng)。

   機械密封具有密封性能可靠、泄漏量小、使用壽命長(cháng)、功率損耗少和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于高轉速、高壓差的工作條件和昂貴或有毒及強腐蝕性的工藝介質(zhì)。同時(shí)，機械密封又是設備的最薄弱環(huán)節之一。

     為延長(cháng)其使用壽命，除了選擇恰當的摩擦副材料和合適的端面比壓外，正確的安裝和維修也可起到重要的作用。

     本文通過(guò)日常檢修的實(shí)踐，分析了機械密封失效泄漏的主要原因，總結出了如何延長(cháng)機械密封使用壽命的方法。

機械密封失效泄漏的原因分析

化工設備中使用的機械密封種類(lèi)繁多，型號各異，但主要泄漏點(diǎn)有五處：

①軸套與軸間的密封；

②動(dòng)環(huán)與軸套間的密封；

③動(dòng)、靜環(huán)間密封；

④對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；

⑤密封端蓋與泵體間的密封。

機械密封中流體可能泄漏的途徑如圖1中的A、B、C、D 四個(gè)通道。

動(dòng)靜環(huán)端面磨損導致機械密封泄漏

     不管哪種類(lèi)型的機械密封，最主要的特點(diǎn)即密封面為垂直于旋轉軸線(xiàn)的端面，也就是將極易泄漏的軸向密封改為不易泄漏的端面密封。所以，機械密封失效的主要形式是靜、動(dòng)環(huán)之間的磨損失效。動(dòng)、靜環(huán)端面摩擦副主要靠彈簧推力來(lái)壓緊， 阻止泄漏。動(dòng)、靜環(huán)壓得越緊越不易泄漏，但其間的摩擦力也隨之增大，動(dòng)、靜環(huán)接觸端鏡面在較大摩擦力的作用下會(huì )很快磨損，最后失效泄漏。

工藝條件不穩定和安裝不良導致機械密封泄漏

     工藝條件不穩定和安裝不良造成的振動(dòng)、設備抽空汽化瞬間斷流都會(huì )導致機械密封動(dòng)靜環(huán)之間的液膜破壞，使機械密封在無(wú)潤滑條件下“干態(tài)”運行，密封環(huán)溫度迅速上升，有的直接燒毀，有的當泵恢復正常工作狀態(tài)時(shí)被急劇冷卻，形成熱沖擊而碎裂。沖洗流體與沖洗條件不良也會(huì )形成熱沖擊，導致密封環(huán)出現徑向裂紋，加劇動(dòng)靜環(huán)的磨損失效。同時(shí)，當石墨環(huán)超過(guò)使用溫度，其表面會(huì )析出晶體，在溫度較高的摩擦副附近發(fā)生炭化，其微粒進(jìn)入摩擦副使動(dòng)靜環(huán)急劇磨損失效。

機械密封的密封圈失效也是密封泄漏主要原因

     動(dòng)靜環(huán)密封圈裝配歪斜；與密封圈相配合的軸或軸套表面光潔度不夠，或配合尺寸過(guò)小；密封圈與密封介質(zhì)發(fā)生物理或化學(xué)反應，腐蝕變形、老化等，均可導致泄漏。

裝配不當導致機械密封泄漏

     在裝配機械密封前機封組件清洗不潔凈，組件碰傷或劃傷；裝配不到位；彈簧裝偏、緊固螺釘沒(méi)緊固；拆卸時(shí)損壞等，都是機械密封提前失效的原因。

機械密封選型設計不當造成的機封泄漏

     由于在化工裝置中工藝介質(zhì)特性的多樣性，機械密封設計選用不當，使密封端面比壓偏小、偏大或密封材質(zhì)冷縮性較大等，極易使機械密封失效而導致其泄漏。

解 決 措 施

     根據上述分析，延長(cháng)機械密封使用壽命應采取以下措施和檢修方法。

彈簧壓縮量調整

     調整彈簧的壓縮量就是調整機械密封的端面比壓，關(guān)系到密封性能及使用壽命的重要參數，與密封的結構型式、彈簧大小和介質(zhì)壓力有關(guān)。端面比壓過(guò)大將損壞摩擦副；比壓過(guò)小則易泄漏，往往由廠(chǎng)家給定一個(gè)適合的范圍，一般按3～6kg/cm2取值。彈簧的自由長(cháng)度A，彈簧剛度K（產(chǎn)生單位壓縮量時(shí)承受的載荷），規定要求的比壓P，這些都是廠(chǎng)家給定的參數。壓縮后尺寸為B，則P/(A-B)=k，得出B=A-P/k，這就是彈簧安裝壓縮后的尺寸。如果彈簧安裝后的尺寸過(guò)大，可在彈簧座與彈簧之間增加調整墊的厚度，尺寸過(guò)小則減少調整的厚度，調整墊的厚度用千分尺量取。

動(dòng)環(huán)密封圈松緊

     動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊有害無(wú)益，一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過(guò)早泄漏；二是增大了動(dòng)環(huán)軸向調整、移動(dòng)的阻力，在工作狀況變化頻繁時(shí)無(wú)法適時(shí)進(jìn)行調整；三是彈簧過(guò)度疲勞易損壞；四是使動(dòng)環(huán)密封圈變形，影響密封效果。為保證動(dòng)環(huán)的浮動(dòng)性，其內徑比軸徑大0.5～1mm，用以補償軸的振動(dòng)與偏斜，但間隙不能太大，否則會(huì )使動(dòng)環(huán)密封圈卡入而造成機械密封機械性能的破壞。密封圈的松緊程度以涂上潤滑劑后能以一只手用力壓入為準。

靜環(huán)密封圈松緊

     靜環(huán)密封圈基本處于靜止狀態(tài)，相對較緊密封效果會(huì )好些，但過(guò)緊將導致：一是引起靜環(huán)密封因過(guò)度變形，影響密封效果；二是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般較脆，過(guò)度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)。因此，靜環(huán)的內徑一般比軸徑大1～2mm ，密封圈的松緊程度以涂上潤滑劑后能以雙手用力壓入為準。手能較輕壓入則太松，雙手用力壓不進(jìn)則太緊。

密封新舊拆換

     相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇不當時(shí)，配合尺寸誤差較大會(huì )影響密封效果。在聚合性和深透性介質(zhì)中，靜環(huán)如無(wú)過(guò)度磨損（當密封面出現裂紋、掉角、劃痕、麻點(diǎn)、飛邊及偏磨，劃痕、麻點(diǎn)貫穿整個(gè)密封端面時(shí)稱(chēng)為過(guò)度磨損），還是不更換為好。因為靜環(huán)在靜環(huán)座中長(cháng)時(shí)間處于靜止狀態(tài)，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體，起到了較好的密封作用。

拆修

機械密封一旦出現泄漏，先不急于拆修，有時(shí)密封可能沒(méi)有損壞，只需調整工作狀況或適當調整密封就可消除泄漏。如調整彈簧的壓縮量、消除運行設備的振動(dòng)、清除使彈簧失彈的水垢及動(dòng)、靜環(huán)摩擦副上的水垢等。這樣既避免浪費又解決了實(shí)際問(wèn)題同時(shí)還可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經(jīng)驗提高檢修質(zhì)量。

機械密封是精密部件，制造及安裝精度都要求很?chē)栏瘢绻b配不當會(huì )影響密封性能，縮短使用壽命，因此必須注意以下要求：

      安裝機械密封部位的軸（或軸套）徑向跳動(dòng)公差按表1。表面粗糙度Ra值應不大于3.2um，外徑尺寸公差h6。安裝機械密封的泵或其它類(lèi)似的旋轉式機械在工作時(shí)，轉子的軸向竄動(dòng)量不超過(guò)0.3mm。密封腔體與密封端蓋結合的定位端面對軸（或軸套）表面的跳動(dòng)公差按表1。

表1  軸（或軸套）徑向跳動(dòng)公差

表2  密封端蓋（或殼體）的孔的端部安裝要求

密封零件、軸表面、密封腔體必須清洗干凈，并保證密封端面沖洗液管路暢通。

安裝前，應確認產(chǎn)品型號及規格與設備要求一致。當輸送介質(zhì)溫度偏高、過(guò)低，或有雜質(zhì)顆粒、易燃、易爆、有毒時(shí)，必須采取相應的阻封、沖洗、冷卻、過(guò)濾等措施。

在安裝密封的軸，腔體及壓蓋等與輔助密封圈接觸處均勻涂油（注：對乙丙橡膠、或介質(zhì)不允許注入潤滑油的情況下，可涂抹植物油或肥皂水）。

在安裝密封圈時(shí)，不允許涂抹潤滑脂的密封圈禁止涂抹，否則會(huì )使密封圈溶脹變大，使機械密封泄漏。

安裝時(shí)應核對密封安裝尺寸，一般單彈簧密封軸向安裝尺寸最大允差為1.0mm，多彈簧為±0.5mm。

機械密封套上軸，按設計的工作高度安裝到位。

通孔采用對角線(xiàn)交叉擰緊方式，用螺栓將整個(gè)密封與密封腔體（泵蓋）聯(lián)接螺栓擰緊。

密封配有輔助系統時(shí)，按標示正確連接管路。

安裝后用手盤(pán)動(dòng)旋轉環(huán)，保證靈活轉動(dòng)，并有一定浮動(dòng)性。然后進(jìn)行靜壓試驗和動(dòng)壓試驗后，方可投入使用。

集裝式機械密封的安裝

     對于集裝式機械密封，機械密封出廠(chǎng)時(shí)已將機械密封壓縮量調整完畢，并且進(jìn)行了機械運轉試驗，所以在我們現場(chǎng)安裝時(shí)不允許解體機封或者再次重新調整機封壓縮量。

波紋管機械密封的安裝

     對于波紋管機械密封在安裝前使用煤油對波紋管進(jìn)行檢漏，確認波紋管完好無(wú)泄漏的情況下，方可進(jìn)行安裝。同時(shí)由于波紋管機械密封的波紋管容易破損，在安裝的過(guò)程中一定要小心謹慎。

嚴格工藝操作和工藝指標的控制

     在流量調節和開(kāi)停泵時(shí)，避免發(fā)生喘振、泵抽空以及沖洗流體斷流等現象。過(guò)濾密封介質(zhì)中的雜質(zhì)，合理采用自身平衡沖洗方式或外部強制循環(huán)沖洗方式，改善沖洗冷卻條件，同時(shí)加大沖洗系統的限流孔板孔徑，增加沖洗液量，保證沖洗液的供給平穩和充足，使機械密封的潤滑和散熱狀況得到改善，防止機械密封因過(guò)熱出現燒毀、破裂、裂紋、析出結晶等現象，延長(cháng)機械密封的使用壽命。

機械密封的選型

     機械密封在選型時(shí)，我們一定要給機械密封制造廠(chǎng)家提供設備運行的詳細工藝參數及技術(shù)要求，避免由于所選機械密封不適合現場(chǎng)工況而降低其使用壽命。

結    論

     綜上所述，只要嚴格按照機械密封的技術(shù)要求進(jìn)行安裝、維護和使用不僅能達到良好的密封效果，而且還大大延長(cháng)機械密封的使用壽命。