许桂哲
广东天诚密封件股份有限公司，广东揭阳，522000
摘要：机械密封的轴密封结构是旋转机械型，广泛应用于离心泵或者压缩机等设备。机械密封失效将直接导致机泵无法正常运转，更为严重的还可能引发安全生产事故。基于此，本文简要分析机泵机械密封失效的原因，并据此提出相应的解决之策。
关键词：机泵；机械密封；失效原因；安全生产
机械密封具有非常多的优势，如密封性能良好、轴承的磨损量比较小，其已经普遍应用于冶金或者石油化工生产中。但是，由于机泵的运行环境比较恶劣，经常需要承受高温或者高压，加之其介质较为特殊，因而极易发生密封失效的问题，并对机泵的运行产生一定影响，导致设备停工。整体来看，机泵机械密封失效的原因是多方面的，要具体问题具体分析。
一、机械密封概述
近年来，我国现代制造业发展十分迅猛，机泵应用范围不断扩大。机械密封是机泵的一种主要密封结构，是借助动静环、弹簧以及冷却装置等构成的，并借助流体作用在轴承上滑动端面从而产生一定的流体压力和结构补偿弹力，和其他辅助密封装置共同发挥密封作用。从不同角度划分，可以将机械密封失效划分为多个类型。一为早期失效，是指因为机械密封结构安装失误或者密封结构设计问题所导致的密封失效。二为磨损失效，是指机械结构在长期使用因材料磨损或者老化引发的失效。三为偶然失效，是因为机泵在恶劣的工作环境中因偶然因素导致机械密封失效。四为腐蚀导致机械密封失效。具体来看，腐蚀失效又可以细分为点、面、电化学、应力破坏腐蚀等多个方面。其中，点腐蚀问题主要出现在弹簧套中，从而导致弹簧结构被破坏。面腐蚀主要是因为密封结构的表面接触到带有腐蚀性的介质而产生。电化学腐蚀是指因金属间的电化学反映产生的腐蚀问题。应力腐蚀则是应力和腐蚀共同作用导致的结果，会在一定程度上破坏弹簧。五为高温失效，是指因温度超过规定标准使得密封结构材料发生变形，从而引发密封失效。例如，如果密封结构表面没有冷却水持续供应，就很容易因干摩擦而发生裂纹问题，石墨烯温度过高就很容易出现碳化问题从而引起密封失效。
二、机泵机械密封失效原因
（一）因装配不当引发的机械密封失效
在安装机泵的过程中，对于动静环的安装要高度注意，因为动静环在装配之前一旦出现变形或者划伤、开裂等问题，或者没有严格地按照安装要求进行装配，使得端面之间存在污渍或者杂质，就有可能会因弹簧力不均匀从而使得端面不平整，从而引发密封失效问题。一般而言，通常的解决办法就是在安装为动静环之后，开展相应的静压试验工作。如果试验过程中发现已经存在较小的泄露问题，此时再与手动盘车观察相结合，如果泄漏量没有显著变化，则可以得出结论是因为动静环本身存在问题。如果泄漏量比较大，在盘车观察的配合下，则可以判断出是动静环的摩擦副存在质量问题。如果泄露出的介质沿着轴向的方向喷射，一般是动环密封圈的问题；如果是向四周喷射，则一般是静环密封圈的问题[1]。
（二）因运行引发的机械密封失效
在机泵的运行过程中，常常会因为机泵的高度旋转产生一定的离心力，这种力会在一定程度上防止内部介质的泄露，因而如果在运行过程中出现机械密封失效的问题，一般都是动静环破损所导致的[2]。
另外，运行过程中的摩擦也会引发机械密封失效，因为在机泵运行的过程中因为气蚀或者憋压等问题产生较大的轴向力，从而使动静环的接触面出现分离。当然，如果在安装过程中，机泵内部的机械密封的压缩量比较大，摩擦副端面就很容易出现磨损或者擦伤，而且密封过紧还会使弹簧无法准确地对动环的轴向浮动量进行调节，加大杂质进入机泵内部引发机械失效问题的几率。
（三）长期磨损腐蚀引发的机械失效
机泵内的介质较为复杂，一般有具有一定的腐蚀性，或者存在相当数量的颗粒介质，这种颗粒会导致密封端面磨损加快，并使得颗粒介质不断堆积、架桥，影响弹簧和密封圈的正常运行，降低补偿环的追随性、浮动型[3]。鉴于密封面的内径和轴间的间隙非常小，如果这些颗粒无法及时排除，就很容易引发间隙堵塞问题，从而对辅助密封圈的运行产生影响。另外，具有腐蚀性的颗粒物质也会对密封结构的表面造成损害，影响密封件的性能。
三、机泵机械密封失效的解决措施
（一）正确安装机泵
在安装机泵时一定要注意避免误差，上紧盖应在联轴器找到正确的位置后，仔细地用塞尺对各个安装点进行检查，避免压盖的端面出现偏斜问题，同时，还应当确保螺栓能够全部均匀地上支。就弹簧的压缩量而言，不能过大也不能过小，要根据设备要求选择合适的压缩量，过大、过小的压缩量都会对机械密封的性能产生不利影响。要尽可能地确保轴、轴套以及压盖之间的间隙最小化，并保持均匀的同心度，误差不得超过0.01毫米[4]。在正式安装前，应对密封摩擦的副封面、密封圈的划痕、缺损等问题进行检测和观察，若存在这些问题，就应不再使用。
（二）提升机械结构，设置辅助冲洗装置
机泵运行过程中产生的密封失效问题一般采取接通轴封水的措施来防止冷却水供应不足的问题，或者因突发性的中断引发的温度过高导致的变形、烧坏等问题。不仅如此，还应当进一步地提升机械结构，尽可能选择氟橡胶0型圈材料，密封芯与其他材料可选择316不锈钢。动静环是机械密封件的核心零件，这两个部件的刚度、强度都必须符合相关要求，才能够满足恶劣的工作环境、压力、温度以及介质的冲击。当然，其耐热性还应该符合要求，材料应具有良好的导热系数，膨胀系数应确保较小，只有这样才能够保证材料在受到热冲击时不至于发生开裂问题。要合理地设计密封参数，采取较为成熟地串联式双面密封型的结构，有效地提高机械密封的安全性能和使用寿命。另外，还可以引入辅助冲洗装置，应用PLAN11自冲洗方案。
四、结语
总之，机泵是一种动力设备，经常用于输送石油化工生产中的各类介质。机械密封是机泵正常、稳定运转的重要保障，必须深入分析机械密封失效原因并提出针对性的解决措施。
参考文献
[1]甘一凡.机泵机械密封失效的分析与解决措施[J].化工管理,2021(01):153-155.
[2]王刚.乙二醇装置机泵机械密封失效分析及整改措施[J].安全、健康和环境,2017,17(05):11-14.
[3]徐铁,林志强.卧式自吸离心泵机械密封失效分析和解决措施[J].珠江水运,2017(05):80-81.
[4]唐瑶,李军.高压机械密封传动机构的失效分析及解决措施[J].机械,2016,43(01):77-80.
作者简介：许桂哲（1993-1），男，汉族，广东揭阳人，本科学历，助理工程师，研究方向：汽车相关密封件的设计开发、有限元分析、高分子材料主要橡胶材料的开发。