盐环定扬水管理处 宁夏吴忠 751100
摘要：人类追求机械密封的道路可谓是源远流长，从基础物理学的诞生到机械的产生开始人类就在不断地追求机械密封性。随着科技的进步，机械的密封由能够密封液体到能够密封气体，而故障也随着机械的产生而诞生。在人类生产活动中机械的故障是无法避免的，同样机械密封的故障也无法避免，随着机械结构越来越精细和复杂，故障的情况也层出不同，所以不断地改善机械密封故障是势在必行的。
关键词：离心泵；机械密封；故障；对策
1 机械密封的结构和原理
目前普遍生产活动的机械密封的结构使由四部分组成的。其中最核心充当封堵功能的便是动环和静环，动环和静环能够形成密封面，其之所以能够形成密封面是借助了外力，借助了密封室内液体的压力，泵轴的动力等这个密封面能够启到防止液体或者气体泄漏的功效。除了动环和静环外，充当封堵作用的部分还有密封元件，我们可以形象地理解动环和静环封堵了主要的缺口而密封的元件则是封堵一些细小的缝隙，密封元件在机械密封中起到的是一个辅助作用它不仅能够封堵动环和静环等元件之间的缝隙还能够缓冲动环和静环所受的压力。有了封堵功能的构成部分后还需要压紧功能的构造，这就是机械密封中的压紧元件，主要有弹簧和波纹管等，力是不可能平白无故地产生的，动环和静环所受的力正是这些压紧元件所提供的。有了整体的构造和结构之后，还需要元件将其固定起来这就是机械密封的第四部分组成成分传送件包括各种键和螺钉等这些东西使机械密封的构造固定起来。
2 机械密封密封泄漏情况分类及原因分析
2.1高温导致机械密封失效
温度是影响机械密封的重要因素，高温会导致机械密封失效。以我厂离心泵为例，我厂离心泵机械密封失效已多次发生。经过调查和检查，发现是高温引起的。由于离心泵设计中缺乏散热结构，长期高负荷运行的结果是由于过热导致机内温度过高，机内温度过高会导致密封面润滑性下降。然后，在运行过程中会产生严重的摩擦，使密封面，即动环和静环破裂，整个密封系统就会崩溃，就像一个装满水的瓶子破裂一样，里面的水会泄漏出去。为了消除长时间高负荷运行的干扰，本研究还进行了多种高温条件下离心泵动环和静环是否会断裂的试验。结果表明，没有例外。也就是说，在高负荷运行时，如果温度不高，密封面的润滑能力足以减轻其摩擦。总之，高温导致机械密封故障[2]。
2.2高压引起的机械密封失效
我厂修复了一批机械密封失效的压缩机。检查发现压缩机内部密封件、动环和静环受到压力损坏。这些压缩机在运行过程中会在密封室内产生冲击压力，对内部密封结构造成损坏。无论是外部压力还是内部压力都会导致机械密封失效。外界压力通常是由人为或环境事故引起的，如重物撞击、猛击等。外部压力产生的能量被传递到机器内部，使机器内部的密封腔发生剧烈振动和损坏。内压是由于操作不当或在运行过程中长期失修造成的内部老化，使密封的内介质产生冲击。这种情况下的失效威胁远大于外部压力，因为内部压力是由内向外释放的。一旦机器不能承受内部压力，压力就会扩散到机器附近的人员。
2.3介质引起的机械密封失效
一般来说，介质引起的机械密封失效，是指由机械内部的液体或气体引起的机械密封失效。这种故障通常发生在机器运转过程中，机器内有液体。例如，我厂反应器是机械密封失效频率最高的机械。通过研究分析，我厂液体反应釜机械密封失效的频率远高于气体反应釜。由于我厂气体反应器中的气体不是初级产品，纯度较高，杂质较少，不易造成机械密封失效。我厂的液体反应器是用于生产初级产品的，液体中混入了许多固体杂质。旋转时，这些杂质会摩擦密封系统，从而损坏反应器的密封系统，导致机械密封失效。实际上，即使用气体作为介质，介质引起的机械密封失效也很小，因为即使气体中含有杂质，也只是与其他气体混合。气体和固体之间的摩擦力远小于固体和固体之间的摩擦力，液体中的杂质通常是固体。这就是密封液体机械容易发生密封失效的原因。
3 机械密封密封失效分析及措施
3.1腐蚀失效应对措施
缝隙腐蚀：静环座销钉与销孔之间，轴套上O型圈槽处，由于存在间隙以及间隙内外介质浓度存在差异而发生缝隙腐蚀，引起静环座销钉断裂，静环无法定位、轴套O型圈处腐蚀导致密封失效，引起泄漏。一般在轴套表面喷涂陶瓷，销钉与销孔表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。电化学腐蚀：当机械密封元件使用活泼性不同的异种金属时，往往就会引起电化学腐蚀，它使密封元件发生腐蚀、松动，造成泄漏。这种情况经常采用在连接处涂黏结剂的方法固定密封元件。
3.2热损失效措施
(1)热裂：因泵抽空、气蚀、冷却水中断等情况使机封动、静环处于干摩擦状态、密封端面热量大量积聚，表面出现径向裂纹产生热裂现象，引起密封面泄漏迅速增加。(2)发泡、炭化：当摩擦副材料为石墨材料时，如果机封使用工况温度超过机封许用温度，那么石墨表面会析出树脂，而树脂又会在高温下会发生炭化，当有黏结剂存在时，还会发生发泡软化现象，导致密封面损坏，泄漏量增加，密封失效。
3.3磨损失效措施
若密封端面材料选取不合适，材料耐磨性差、摩擦系数过大，或弹簧压缩量过大等均会使密封面加剧磨损而引起密封面过早损坏导致密封失效。采用平衡性机械密封以减少弹性补偿机构对密封端面的压力，根据机封使用工况合理选取摩擦副材料，将有利于克服因磨损引起的失效。这里根据材料的耐磨性给出排序，方便大家参考及选用：碳化硅-石墨→硬质合金-石墨→陶瓷(氧化铝)-石墨→喷涂陶瓷-石墨→氧化硅陶瓷-石墨→高速钢-石墨→堆焊硬质合金-石墨。选用良好的摩擦副材料可以减轻磨损。
3.4安装和使用不当的措施
机械密封使用过程中，安装和使用不当引起的密封泄漏占机械密封泄漏的70%左右，日常使用中安装和使用不当主要为以下几方面：静环安装不到位，因O型圈过紧或销钉未对准，而使静环安装不对中，产生偏心，导致泄漏；动环安装不到位，因O型圈过紧或安装不仔细，而使动环安装不对中，产生偏心，导致泄漏；未调整机封压缩量，机封压缩量过小，容易使动静环分离导致泄漏。压缩量过大，容易加剧动静环磨损，发生泄漏；机封冷却液流量过大，静环因冲蚀产生缺口；缺少机封冲洗液，动环座内杂质堆积，导致弹簧卡死失去补偿作用，引起泄漏；机封冲洗管路堵塞或过滤器堵塞，导致缺少机封冲洗液，发生密封端面干磨，破坏密封端面引起泄漏；像plan53这种自带冷却系统的冲洗方案中，因换热器换热管结垢，换热能力下降，引起密封端面高温，破坏密封端面引起泄漏；输送介质不干净，含固体颗粒或介质易结晶，使杂志颗粒进入密封端面，破坏密封端面引起泄漏；因工艺条件改变，使设备内发生气蚀或抽空时密封立刻失效，引起泄漏；设备振动过大，导致机封工作状态不平稳，动静环碰撞发生损坏，使密封泄漏。
结论
本文针对离心泵类设备机械密封的失效原因做了分析，并提出了几种可供参考的预防措施。设备管理工作不是一朝一夕的事情，我们需要在大量工作经验和理论知识的基础上不断突破，继续做好对机械密封泄漏问题的研究与判断，深入分析其中泄漏问题原因，并完善解决措施，充分发挥离心泵机械密封的作用，将离心泵类设备的机械故障得到有效降低。
参考文献：
[1]朱立新，王汝美.实用机械密封技术问答[M].北京：中国石化出版社，2019,1.
[2]李国进.离心泵用机械密封泄漏的原因及维修[J].维纶通信，2019(2):46-47.
[3]张嫄.离心泵机械密封泄漏原因及检维修技术要点分析[J].工程技术(全文版)，2019(10):00234.
[4]徐小明.离心泵机械密封泄漏原因分析及维修[J].技术与市场，2018(025):10.