機械密封的密封失效及軸承室發(fā)熱原因分析

摘　要；機械密封是目前各電廠廣泛的一種密封材料，本文針對我廠長期運行中出現(xiàn)的一些機械密封泄漏的事件分析，總結其密封失效的原因，與軸承室發(fā)熱事件及如何根據(jù)這些原因進行處理。
　　關鍵詞：機械密封；密封失效；軸承室
　　一、機械密封的密封失效
　　機械密封是一種限制工作流體沿轉軸泄漏、無填料的端面密封裝置，主要由靜環(huán)、動環(huán)、彈性（或磁性）元性、傳動元件和輔助密封圈等組成?，F(xiàn)在其已廣泛地應用于泵的密封，其效果好，不易損壞，尤其是在目前許多電廠都在爭創(chuàng)無泄漏電廠的形勢下，更是被廣泛采用。
　　機械密封的種類有很多，可按照使用條件、配套使用的設備等為標準來分類，但目前大量采用的，較科學的方法是按機械密封的結構來分類。如按密封端面的數(shù)量來分，可分為單端面機械密封和雙端面機械密封；按是否能使介質作用在密封端面上的壓力卸荷來分可分為平衡式和非平衡式；按彈簧是否處于介質中又可分為彈簧內置式和彈簧外置式；按彈簧的數(shù)量又可分為單彈簧式和多彈簧式；按密封補償環(huán)是否隨軸轉動又可分為旋轉式和靜止式；按密封介質處于幾種壓力狀態(tài)又可分為單級和雙級（或多級）等。機械密封分類的方法有很多，這里只是列舉了常用的一些分類。
　　機械密封工作時是靠固定在軸上的動環(huán)和固定在泵殼上的靜環(huán)，并利用彈性元件的彈性力和密封流體的壓力，促使動、靜環(huán)端面的緊密貼合來實現(xiàn)密封功能的，在機械密封裝置中，壓力軸封水一方面阻止高壓泄出水，另一方面擠入動、靜環(huán)之間維持一層流動的潤滑液膜，使動、靜環(huán)端面不接觸。由于流動膜很薄且被高壓水作用著，因此漏泄水量很少。
　　泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：1）、軸套與軸間的密封；2）、動環(huán)與軸套間的密封；3）、動、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。
　　二、試運行時出現(xiàn)的泄漏
　　安裝靜試時泄漏機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量，如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；如泄漏量較大時，則表明動靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化，則動、靜密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化，則可斷定動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質沿著軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，如泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。
　　泵用機械密封經(jīng)這靜試后，運轉時高速旋轉產(chǎn)生的離心力，會抑制介質的泄漏，因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：
　　1）、操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；
　　2）、對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；
　　3）、動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調整動環(huán)的軸向浮動量；
　　4）、靜環(huán)密封圈過松，當動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；
　　5）、工作介質中有顆粒關物質，運轉中進入摩擦副，擦傷動、靜環(huán)密封端面；
　　6）、設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。
　　上述現(xiàn)象在試運轉中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當調整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換機械密封。
　　由于兩密封面失去潤滑膜而造成的失效：
　　a）、因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時啟動泵而發(fā)生干摩擦；
　　b）、介質的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑；
　　c）、如介質為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結垢或阻塞時，由于端面摩擦及旋轉元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質的飽和蒸汽壓上升，也造成介質壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。
　　由于腐蝕而引起的機械密封失效：
　　a）、密封面點蝕，甚至穿透；
　　b）、由于碳化鎢環(huán)與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產(chǎn)生晶間腐蝕；
　　c）、焊接金屬波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下發(fā)生破裂。
　　由于高溫效應而產(chǎn)生的機械密封失效：
　　a）熱裂是疏水泵、前置泵等最常見的失效現(xiàn)象。在密封面處由于干磨和冷卻水突然中斷，雜質進入密封面、抽空等情況下，都會導致面出現(xiàn)徑向裂紋；
　　b）石墨炭化是使用碳---石墨環(huán)時密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環(huán)一旦超過許用溫度（一般在-105~250℃）時，其表面會折出樹脂，摩擦面附近樹脂發(fā)生炭化，當有粘結劑時，會發(fā)泡軟化使密封面泄漏增加，密封失效；
　　c）輔助密封件（如氟橡膠，乙丙橡膠，全橡膠）在超過許用溫度后，將會迅速老化，龜裂，變硬失彈?，F(xiàn)在所使用的柔性石墨耐高溫，耐腐蝕性較好，但其回彈性能差。而且易脆裂，安裝時容易損壞。
　　由于密封面的摩擦而造成的密封失效；
　　a）摩擦副所用的材料耐摩擦性能差、摩擦系數(shù)大、端面比壓（包括彈簧比壓）過大等，都會縮短機械密封使用壽命。對常用的材料，按耐磨排列的次序為：炭化硅——碳石墨、硬質合金——碳石墨、陶瓷——碳石墨、噴涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速鋼——碳石墨、堆焊硬質合金——碳石墨。
　　b）對于含有固體顆粒介質，密封面進入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因。固體顆粒進入摩擦副面端起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進入的主要原因；
　　c）機械密封的平衡程度β也影響著密封的磨損。
　　因安裝、運轉或者設備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機械密封泄漏：
　　a）由于安裝不良，造成機械密封泄漏主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1）動靜環(huán)接觸表面不平，安裝時碰傷，損壞；
　　2）動靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊；
　　3）動靜環(huán)表面有異物；
　　4）動靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時反邊；
　　5）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；
　　6）密封腔端面與軸垂直度不夠；
　　7）動環(huán)上定位銷未固定好；
　　8）彈簧轉向不對；
　　b）設備在運轉中，機械密封發(fā)生泄漏的原因主要有：
　　1）泵葉輪軸向串動量超過標準，轉軸發(fā)生周期性振動及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內壓力經(jīng)常變化等都會導致密封周期性泄漏；
　　2）摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏；
　　3）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈；
　　4）大彈簧轉向不對；
　　5）設備運轉時振動太大；
　　6）動靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損；
　　7）密封環(huán)發(fā)生龜裂等。
　　c）泵軸擾度太大；
　　d）密封水中斷，動環(huán)與靜環(huán)之間的一層水薄膜被破壞，造成機械密封動靜環(huán)接觸面磨損，從而失效產(chǎn)生泄漏；
　　e）機械密封的冷卻水中斷，從而使機械密封的溫度，就容易造成密封圈老化，失去密封作用，產(chǎn)生泄漏。
　　機械密封的密封失效的原因有很多，這些只是我們根據(jù)在以往的工作中進行進一步的分析總結。

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