机械密封泄漏原因分析及解决措施_雷志华

要 合 理 选 用 机 封 型 号 和 波 纹 管 、动 静 环 摩 擦 副 材 料 配 件 ， 目 前 尽 量 取 得 小 一 些 ； 但 压 缩 量 过 小 的 话 ， 或 安 装 结 构 部 分 尺 寸 略 有 不
技 术 方 面 已 解 决 此 问 题 ； 在 工 艺 上 ， 给 机 械 密 封 加 上 封 油 进 行 冲 洗 ， 同 时 ， 就 会 出 现 局 部 范 围 内 没 有 压 缩 量 ， 从 而 引 起 泄 漏 。工 程 应 用 中
快速受热产生应力裂纹， 设备运转过程中就会发生泄漏现象； 另外
ｂ 、机 泵 中 其 它 部 件 损 坏 造 成 机 械 密 封 失 效 。
机 泵 非 正 常 运 转 过 程 中 会 发 生 抽 空 、振 动 超 标 等 现 象 ， 在 这 种 工 况
１ ）、轴 承 损 坏 ； 如 果 机 泵 所 用 轴 承 在 运 转 中 烧 死 、保 持 架 损 坏 时 ，
一 、机 械 密 封 在 化 工 生 产 流 程 机 械 — 机 泵 中 的 重 要 性 在 化 工 生 产 过 程 中 ， 机 泵 起 到 输 送 流 体 介 质 、保 证 连 续 性 工 业 化生产正常运转的作用。一旦机泵不能正常运转， 将造成整个流程 中断， 严重影响后系统生产， 据某厂动设备初步统计（ 见表 １） ， 机泵 的 损 坏 、检 修 频 率 、轴 封 的 失 效 （ 主 要 是 机 械 密 封 的 失 效 ） 所 占 比 例 为 整 体 的 ４０ ～５０ ％ 以 上 ， 所 以 机 械 密 封 的 可 靠 性 和 长 期 性 ， 对 机 泵 的 长周可靠运转非常重要。
下 运 行 ， 会 发 生 机 封 动 静 环 中 石 墨 环 由 于 抽 空 脱 离 环 座 ， 再 无 法 回 心 轴 就 会 失 去 平 衡 ， 在 泵 腔 中 窜 动 ； 泵 声 异 常 、振 动 超 标 、机 封 泄 漏 。
到原位， 在泵运转中发生碎裂， 从而导致轴封的失效。
２） 叶轮松动； 泵反转或其它原因造成叶轮背帽松动， 造成泵振
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的波纹管机械密封具有自清洗的离心作用， 一定程度上可以解决结 能好的材料。
垢 问 题 。另 一 方 面 ， 我 们 以 波 纹 管 机 封 为 例 ， 主 要 是 波 纹 管 弹 性 元 件
另 外 ， 圆 形 密 封 环 是 个 易 损 件 ， 在 空 气 中 的 氧 、自 然 阳 光 的 作 用
表 １： 机泵因机封失效维修频率表
二 、机 械 密 封 基 本 结 构 和 工 作 原 理 机械密封又称为端面密封或轴封， 由至少一对垂直于旋转轴线 的端面在流体压力和补偿机构弹力（ 或磁力） 的作用以及辅助密封 的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。它实 质就是将极易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。机械密封 是由静环和动环这两个垂直于轴（ 轴线） 的光滑而平直的端面， 靠弹 性元件（ 弹簧户波纹管等） 和密封介质压力的作用下， 在旋转端面产 生适当的压紧力， 使这两个端面紧密贴合并在端面间维持一层极薄 的 、稳 定 的 流 体 膜 ， 而 达 到 良 好 的 润 滑 和 密 封 。机 械 密 封 的 基 本 结 构 有四部分： 第一部分是由动环和静环组成的密封端面， 或称摩擦副； 第二部分是由弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿机构， 作用 是使密封端面紧密贴合； 第三部分是辅助密封圈， 其中有动环和静环密封圈； 第四部分是使动环随轴旋转的传动机构。 常用机械密封结构如图所示：
１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 发 展 到 ＡＭ３５０ ， 哈 氏 Ｂ．Ｃ、ＩＮＣＯＮＥＬ— ７１８ 等 不 锈 钢 耐 蚀 、
据资料反映， 对于定（ 静） 密封使用的 Ｏ 形橡胶圈若是采用一般
耐高温镍铬合金等， 基本上解决了波纹管失弹问题。
橡 胶 材 料 ， 当 压 缩 量 超 过 ４０ ％ 时 ， 容 易 产 生 较 大 的 变 形 ， 所 以 压 缩 量
４ 、其 它 情 况 造 成 机 械 密 封 泄 漏 ａ 、装 配 的 影 响 造 成 泄 漏 由于工人装配水平偏低， 装配时同轴度的好坏， 摩擦副两个端面
ｂ 、动 静 环 裂 纹 或 碎 裂
与轴垂直度的偏差， 压缩比压调整的是否适当， 均会造成机械密封
在高温介质环境下， 机泵预热很快， 会发生机封动环（ 硬环） 在 在运转过程中存在不同程度的泄漏。
在 高 温 条 件 下 的 失 弹 问 题 。 例 如 高 温 油 泵 、热 水 泵 等 就 在 使 用 过 程 下 会 缓 慢 老 化 ， 在 存 放 保 管 密 封 圈 时 ， 应 避 免 放 在 高 温 、阳 光 直 射 、
中经常发生这种现象。分析失弹的主要原因是由于以下因素产生： 潮湿和空气流通的地方， 可装在聚乙烯或锡纸等防潮的口袋中， 并
ａ 、高 温 （ 热 油 、热 水 等 ） 介 质 条 件 下 ， 密 封 环 镶 嵌 结 构 ， 容 易 松 形 就 可 能 造 成 密 封 圈 压 缩 量 不 足 ， 从 而 造 成 泄 漏 。
动 、脱 落 。 针 对 这 种 情 况 ， 有 的 采 用 整 体 结 构 ， 有 的 采 用 堆 焊 硬 质 合 另 外 ， 轴 套 与 轴 套 嵌 入 沟 槽 ， 或 者 机 封 压 盖 与 密 封 腔 的 密 封 沟 槽 ， 如
１－ 静环 ２－ 动环 ３－ 传动销 ４－ 弹簧 ５－ 弹簧座 ６－ 紧定螺钉 ７ － 传 动 螺 钉 ８ － 动 环 Ｏ 形 圈 ９ － 静 环 Ｏ 形 圈 １０ － 防 转 销 １１ － 压 盖 １２ － 推 环 １３ － 轴 套 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅴ 、Ⅵ － 泄 漏 点
机械密封的基本原理： 轴 通 过 传 动 座 （ ４ 、５ 、６ 、７ 等 组 成 ） 和 推 环 （ １２ ） ， 带 动 动 环 （ ２ ） 旋 转， 而静环（ １） 固定不动， 依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密 封端面紧密贴合， 阻止了介质泄漏。摩擦副表面磨损后， 在弹簧（ ４） 的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄漏， 装有动 环 Ｏ 型密封圈（ ８） ； 而静环 Ｏ 型密封圈（ ９） 则阻止了介质沿静环和 压 盖 （ １１ ） 之 间 的 泄 漏 。 三 、机 械 密 封 的 几 个 泄 漏 点 机械密封在整个设备中所占的位置不大， 但容易发生故障。 一般存在有可能泄漏的途径有如上图中的 Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＩＶ 六个通道： １ 、动 静 环 端 面 密 封 面 ， （ 图 中 Ｉ 通 道 ， 这 是 机 封 中 唯 一 的 一 个 动 密封点） ； Ｉ 通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的 动密封， 它是机械密封装置中的主密封， 因此， 对密封端面的加工要 求很高， 同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜， 必须严格控 制端面上单位面积压力， 压力过大， 不易形成稳定的润滑液膜， 会加 速端面的磨损； 压力过小， 泄漏量增加。所以， 要获得良好的密封性 能又有足够寿命， 在设计和安装机械密封时， 一定要保证端面单位 面积压力值在最适当的范围， 即选择合理的压缩比。 ２ 、动 环 与 轴 或 轴 套 之 间 的 密 封 泄 漏 点 （ 图 中 ＶＩ 通 道 ） ， 属 于 静 密 封点， 一般采用 Ｏ 型密封圈或聚四氟乙烯圈等。 ３ 、静 环 与 静 环 座 （ 密 封 压 盖 ） 之 间 的 密 封 泄 漏 点 （ 图 中 ＩＩ 通 道 ） ， 属 于 静 密 封 点 ， 一 般 采 用 Ｏ 型 密 封 圈 、铝 垫 或 聚 四 氟 乙 烯 圈 等 。 ４ 、压 盖 与 泵 密 封 腔 体 之 间 的 密 封 泄 漏 点 （ 图 中 ＩＶ 通 道 ） ， 属 于 静 密封点， 采用石棉板、Ｏ 型密封圈、石墨垫片、铝垫或聚四氟乙烯圈等。 ５ 、轴 套 和 轴 之 间 的 泄 漏 点 （ 图 中 Ｖ 通 道 ） ， 属 于 静 密 封 点 ， 采 用 石 墨 垫 、铝 环 、Ｏ 型 圈 等 即 可 实 现 。 ６ 、动 环 和 动 环 座 之 间 的 通 道 （ 图 中 ＩＩＩ ） ， 属 于 静 密 封 点 ， 靠 制 造 时的配合和密封圈来保证， 也可将动环设计成堆焊形式， 达到无泄 漏形式。 四 、机 械 密 封 失 效 原 因 分 析 及 相 应 解 决 措 施 １ 、弹 性 元 件 失 效 一 般 有 两 种 情 况 ａ 、弹 簧 或 波 纹 管 断 裂 （ 或 者 波 纹 管 焊 缝 开 裂 ） ： 当 机 泵 运 转 不 平 稳 ， 经 常 出 现 抽 空 、振 动 大 等 情 况 时 ， 弹 性 元 件 在 交 变 载 荷 长 期 作 用 下， 便会产生疲劳以至断裂现象； 另一方面也有焊接不牢固和无热 处 理 、或 热 处 理 工 艺 不 完 善 等 造 成 的 原 因 。我 们 一 般 更 换 弹 性 元 件 ， 并 消 除 机 泵 抽 空 、振 动 等 原 因 。 ｂ 、弹 性 元 件 失 弹 ： 这 种 情 况 主 要 发 生 在 高 温 机 泵 、热 介 质 中 ， 在 低温介质中也有少量发生。一方面是由于弹性元件内部空隙中结 垢， 导致了弹性元件失弹， 我们采取增加封油冲洗或用软化水的方 法解决此问题； 另外， 还有一种是将波纹管设计成旋转型结构， 旋转
ｃ 、摩 擦 副 过 度 磨 损 失 效
动过大， 极易损坏轴承， 动静环在循环动力作用下运转， 很容易导致
这 是 机 械 密 封 在 长 周 期 运 转 或 当 弹 性 元 件 压 缩 比 过 大 、端 面 间 机 械 密 封 泄 漏 。
端面比压过大发生摩擦副静环磨损严重， 从而压缩比不足， 导致密
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机械密封泄漏原因分析及解决措施
文 ／ 雷志华 １ 樊青秀 ２
【摘 要 】 在 化 工 厂 里 ， 机 泵 作 为 流 程 机 械 ， 要 杜 绝 泵 的 跑 、冒 、滴 、漏 的 现 象 。近 年 我 们 逐 步 使 用 机 械 密 封 对 机 泵 进 行 密 封 ， 效 果 很 好 ， 本 文 主 要 针 对 机 械 密 封 对 机 泵 的 重 要 性 、机 械 密 封 的 基 本 结 构 、工 作 原 理 和 机 械 密 封失效原因分析及相应解决措施进行介绍和分析。 【关 键 词 】 机 械 密 封 泄 漏 原 因 解 决 措 施