摘要：在石化装置中，压力容器、离心泵、压缩机等存在密闭空间的设备，其动静结合部位通常是采用机械密封。其中，金属波纹管式机械密封，作为近年来发展较快的一种新型机械密封，得到越来越广泛的应用。端面损坏泄漏是机械密封最常见的失效模式，而辅助装置损坏导致的泄漏很少发生，本文结合实例对机械密封辅助部分的泄漏进行研究。
关键词：机械；密封泄漏；原因
1、机械密封泄漏状况分析
机械密封的泄漏通常是在一定的区间当中，在0.3-0.5mL/min区间当中，由于人为的操作因素等影响下，也比较容易出现泄露的问题。机械密封泄露的常见位置在静密封环以及动环密封面，轴套以及平面摩擦副的贴合面等部位。出现这些部位泄露问题的时候，需要及时检查相应的原因，从而为针对性的解决打下基础。另外，泄漏量的数据计量方面也是比较关键的。机械密封轴径大小会影响泄露量，呈现出正比的关系。轴径的直径小于等于4cm，每分钟泄露量就会≤5ml，轴径如果大于等于4cm小于等于11cm，那么每分钟泄漏量就会≤7ml。具体的工作当中ml这一度量方式的应用少，通常是使用滴/min的方式，这样更为直观化。除此之外，对于密封的端面以及泄漏量间的关系和影响来看，密封端面通常会对泄漏量多少产生比较直接性的影响，加工质量以及工艺上要求也比较高。机械的密封安装过程中，就要做好紧力的控制，提升其单位面积力的控制水平，压紧力的大小要能和标准要求相符合。压紧力控制不当就会造成端面的磨损增大，就会造成润滑系统出现故障。受到密封结构因素影响以及密封端面因素的影响，也比较容易出现泄露的问题。
2、机械密封常见故障原因
2.1、平面度损坏
机械密封面与密封泄漏关系密切。如果密封面有划痕或切断痕，机械设备在使用过程中就容易泄漏，这一情况被统称为平面度受损。造成平面度受损的原因有很多，例如机械设备封头变形或损伤，密封面出现划痕。在螺栓的影响下，如果螺栓紧固力度不均匀，密封面会发生形变，导致表面出现不均匀划痕。生产时受温度的影响，部分机械设备上会有滑动部件，热装时随着温度的上升，部件会热膨胀，导致机械密封面发生变形，最终出现泄漏问题。
2.2、润滑性损坏
机械密封时需要液膜密封，并保持液膜的润滑性。无论是液膜密封还是润滑性，二者缺一不可，不能被损坏。如果润滑油不足，将会导致润滑性缺失，油泵停机时可能没有被人注意到，长时间运行下密封设备很容易被损坏。
2.3、动作性损坏
机械密封出现动作性损坏的原因有很多，比如浆料长时间堆积导致机械密封表面出现磨损，最终造成泄漏。由于厂内机械设备需要长时间加工产品，设备不断重复一样的动作，长时间应用下密封面容易发生变化。部分机械设备轴移动量不断增加，机械密封精度下降，如果继续长期使用这样的机械设备，各部分构件容易损伤，进而影响机械密封性。
2.4、部分装置与部件失效
针对机械装置与部件失效导致的密封泄漏问题，其失效原因主要分为以下几点：（1）动静环失效。这一问题的产生与高温环境有关，生产中热量较大，高温高热液体产生的同时，动静环镶嵌结构处于高温高热环境中，动静环内部结构容易被损坏。此外长期运行中，动静环表面会产生大量摩擦，最终引发动静环失效问题，进而给机械带来泄漏问题。（2）弹性补偿装置失效。弹性补偿装置可以为机械补偿端面压力，如果装置失效，其弹力作用不足或弹簧发生断裂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆生产时，高温环境下空气中含有介质颗粒，如果介质颗粒与弹性装置发生碰撞，颗粒会在表面附着，最终越积越多，弹性装置弹力失效。（3）泵轴弯曲、叶轮不平衡、轴承损坏等问题的存在也会导致机械装置出现失效问题。此外物料温度不达标，或者具体操作方面出现人为失误、机封水中颗粒物质较多等会对机械装置与部件产生不利影响。
3、机械密封泄漏及改造案例探讨
对于本案例来说，确定导致机械密封发生泄漏的原因主要集中在以下两个方面：
3.1、本案例机械密封故障原因
3.1.1、工艺上的原因
介质脏且粘度高，很容易造成结焦。尤其是当波纹管上结焦太多时，导致波纹管的补偿性与跟随性下降。当工艺发生波动时，密封端面分开，波纹管不能及时恢复，其端部的静环端面与动环端面的贴合形成间隙，这是日常运行时经常泄漏的主要原因。
3.1.2、设计上的原因
该机械密封采用自冲洗方式，内部的介质经换热器冷却后作为密封封油。介质压力为0.95MPa，封油以如此过高的压力持续冲刷金属波纹管（如图4所示），破坏了其作用在密封环上轴向推力的均匀性。受力不均一定程度上加速了密封环的磨损，随着时间的积累，金属波纹管也最终被封油冲蚀穿透失效。
3.2、解决对策探讨
3.2.1、将密封改为旋转型机械密封
针对上述情况，通常会采用较为简便的对策，将原先的动环、静环位置互调，改造为旋转型机械密封，可以避免封油冲刷波纹管，破坏密封的轴向闭合力，还可以避免物料沉积在波纹片中，从而减小机械密封失效的几率。但是，这样的方式封油仍然会冲刷另一密封环的支座；波纹管作为旋转件，受到离心力的干扰，较静止性来说，补偿性会相对差，机械密封防抽空能力不强。按照以上方式改造后，运行一段时间后，检修发现静环依然冲刷严重。以上方案在解决问题的同时，又产生了新的不确定因素。
3.2.2、改善冲洗方式
为保障机械密封技术的应用质量，需要对连续冲洗的环节加强重视，冲洗的操作有工作介质自冲洗和洁净工艺液冲洗。冲洗介质没有达到要求标准，是机械发生泄露的一个比较重要的影响因素。冲洗的介质和设计没有符合实际要求，出现泄露，为能解决这一问题，就要采用调整以及检查等方式，使冲洗介质压力得以保障，另外，温度以及流量也要符合实际的工作要求。冲洗的操作当中，冲洗液过滤器清理工作环节也是比较关键的操作内容，通过合理化的使用冲洗管道上的止逆网增加的方式，能使由于冲洗造成的密封损坏的问题得到有效处理。
3.2.3、更换轴承
将已使用半年的传动轴轴承进行更换，在日常使用中对轴承震动的监测，防止因震动导致密封失效。采用以上增加封油分布套、改善冲洗方式、更换轴承改造后，设备运行正常，性能良好。机械密封连续运行9个月，未发生过泄漏。
3.2.4、注重运行的稳定控制
机械密封技术的应用质量的控制，在机械的运行稳定的控制方面是比较关键的。要最大化的减少机械在恶劣环境中动态作造成损坏的情况发生，因突然停车而造成的瞬间破坏力也比较大，所以保障机械的运行平稳就成为重中之重。从实际的操作来看，这就要求停车以及启动都能在具有运行条件变化的工厂运行，能有正常操作程序，保障泵正常运行，提供良好环境，这样就能有助于机械的良好运行，也能成为增长密封寿命的重要举措。
以上对策，采用降低的维修成本，取得了令人满意的效果。相信随着机械密封设计、制造水平的提高，机械密封的结构将日趋完善，而其意外失效的情况也会相应减少。
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论文作者:陈泉宇,张锦涛,滕飞
论文发表刊物:《防护工程》2019年18期
论文发表时间:2020/1/13
标签：机械论文; 端面论文; 装置论文; 介质论文; 原因论文; 发生论文; 方式论文; 《防护工程》2019年18期论文;