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密封机械故障分析及处理

2021-02-25

一、机械密封的原理和要求

机械密封又称端面密封,它是一种旋转机械设备上的轴封装置,在液体压力和垂直于旋转轴端面的弹性压缩元件的作用下,刚性密封面保持配合并能相对滑动,与辅助密封机构耦合而成的防止流动介质泄漏的装置。轴向密封容易泄漏,端面密封更难泄漏。

机械密封主要由动环、静环、弹性压缩元件和密封元件组成。其中动环随轴转动,静环固定,动环与静环紧密配合形成一对摩擦副。动环通过密封腔内的液体压力和弹性压件的弹性压力使其端面附着在静环端面上,并在两端适当的比压和保持一层液体保护膜的封闭面上达到密封的目的,防止介质泄漏。弹性压紧元件产生的压力能使转子与转子环的接触端面在轴不转动的情况下保持紧密,从而保证密封介质不泄漏,防止杂质进入叠片表面。同时,弹性压缩元件可以降低设备的振动和冲击。密封件一般位于动环和轴之间,静环和压盖之间。在设备的使用中,部分机械密封是与转轴一起运转的相关零件,机械密封的正常使用与自身的性能、相关的外部条件有很大的关系。必须保证设备的零部件性能、机械密封的制造和安装符合设计要求,才能发挥机械密封的重要作用。

二、机械密封失效性能及原因

1、机械密封件故障

旋转设备在使用中,密封端面可能出现磨损、损坏、开裂、变形等现象,弹性压缩元件(弹簧)长期使用也会发生松弛、断裂或腐蚀。密封件也可能出现开裂、变形等情况。

2、机械密封振动发热故障原因分析

静、静环结合面粗糙,静、静环与密封腔间隙过小,振动由振动和摆锤碰撞引起。有时由于密封端面的耐腐蚀性和耐温性差,冷却不足或静环和静环端面在安装时有颗粒物或其他杂质,也会使机械密封产生振动和发热。

3、机械密封介质泄漏故障原因分析

① 静压试验时发生泄漏。机械密封安装时,密封端面碰伤、变形、损坏或含有杂质,压盖未压紧,使密封端面未完全贴合,密封件装配不当或损坏,导致介质泄漏。

② 间歇性泄漏。机械密封转动部件的周期性振动和较大的轴向窜动量会引起间歇性泄漏。密封端面之间要有比压,才能起到密封作用,这就要求机械密封的弹性压缩元件要有适当的压缩量,给密封端面一个轴向推力,旋转环使密封端面产生适当的比压。为了保证这个合适的比压,转动轴不能有过多的轴向通道。一般要求保证在0.25mm以内。但在实际应用中,由于设计或加工的不合理,往往会使转轴产生大量轴向窜流,造成机械密封泄漏。

③ 频繁泄漏。机械密封频繁泄漏有几个原因。首先,它可能是由于密封端面的缺陷造成的。其次,它可能是由密封件断裂引起的。再次,它是由弹性压缩部件的缺陷造成的。在其他方面,还包括电机转子振动引起的泄漏、传动部件质量差引起的泄漏、辅助密封机构引起的泄漏、介质问题引起的泄漏等。

 ④ 严重泄漏。摩擦副部件断裂、弹性压缩元件失效或卡住、止推环卡住、防转失效等,都会导致严重泄漏。

4、机械密封振动过大

除机械密封本身外,其他零件也可能导致振动较大的原因,如转轴设计不合理、加工质量差、轴承精度低、联轴器平行度差、径向力过大等。

三、机械密封故障处理

1、机械密封零件故障处理

机械密封件失效,需及时更换。为了提高密封效果,对静环和静环的表面粗糙度和平整度的精度提出了更高的要求。静环和静环的层压面宽度较窄,一般在2~7mm范围内。

2、机械密封振动与热处理

如果动静环与密封腔间隙过小,则需要加大密封腔内径,或减小转动部分外径,以保证间隙大于0.75mm。如果摩擦副配对不当,有必要考虑改变静环的材质,以提高耐高温和耐腐蚀性能。

3、机械密封介质泄漏处理

机械密封介质泄漏的原因是多方面的。为尽可能减少泄漏,机械密封应按技术规范安装,并应注意以下事项。

(1) 装配应干净整洁。机械密封零件、装配工具、润滑剂等应非常干净。应使用柔软的无毛布擦拭活动环的密封端面。

(2) 修整倒角。轴和密封端盖等零件上的倒角要修整光滑。

(3) 组装密封件时,橡胶密封件不能用汽油、煤油等浸泡清洗,防止膨胀变形和过早老化。动静环组装完成后,用手推动,自然复位,观察弹簧是否灵活。

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