化工机械密封故障原因与解决措施

廖艳玲

（中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛 266500）

0 引言

化工机械密封是化工生产过程中所投入使用的专业化工机械的轴封装置，由于化工机械本身专业性较高，对各零件、参数及装置配置的要求极高。化工机械密封要保障其可靠性，才能发挥其在化工机械当中的作用。当前实践生产与应用中，化工机械密封常因磨损、化学腐蚀等出现故障，为此本文将针对这些故障进行原因剖析，并提出针对性解决措施。

1 机械密封简介

机械密封是近年来应用较为广泛的一种动密封产品，也可以将其称之为“端面密封”。机械密封主要用于压缩机、液压传动轴，通常情况下机械密封能够在压力以及补偿机构磁力的作用下保存贴合状态，有效防止流体出现泄漏现象。

在我国精密加工技术的推动下，密封理论、密封结构、密封工作都得到了有效发展。密封理论主要与密封摩擦、密封工作性能等都有一定联系，其中在密封理论中最关键的是流体动压润滑理论。在科技创新中，密封结构方面的改变主要由原来的单端面密封发展为双单面密封，并且也增加了多弹簧结构。刨分式、组合式都是目前机械密封的主要结构。机械密封在功能、性能方面也逐渐向使用寿命长、无污染方面发展。

2 化工机械密封的故障原因与解决措施

2.1 常见故障原因分析

2.1.1 安装不当造成机械密封泄漏

在对机械密封操作中，通常因憋压、气蚀等各种因素造成的异常现象使密封内部产生较大的轴向力，使动静环接触面分离。在对机械密封安装中，静环密封圈过松或者过紧都会导致机械密封故障的现象发生。当密封圈过松时，静环会产生脱离静环座的现象。当密封圈过紧时，则会造成弹簧无法调整动环轴向浮动量。

除此之外，在机械密封设计选型方面一旦出现选择错误，不仅会造成密封端面比压偏低等，也会出现泄漏故障。在机械密封工作介质中若出现颗粒状等物质，会导致密封在运转中划伤动静环密封面，引发故障。

2.1.2 长期磨损造成机械密封泄漏

机械密封长期使用会发生磨损的现象，密封内部正常的配合关系会遭到破坏，从而造成端面磨损的现象。在常规检查及故障检测中，检查人员可以根据磨损痕迹，判断密封的内部运动及磨损情况，确定密封泄漏的具体原因。例如，针对机械密封进行解体及故障分析，当磨痕均匀且各零件无明显异常时，则可以判断为密封端面产生泄漏，但是根据机械密封的工作原理来讲，产生泄漏的原因不一定是密封本身的问题，如在泄漏量在标准范围内，表面机械密封的泄漏原因与两端面间无联系，可能问题发生在其他部位。

2.1.3 化学腐蚀造成机械密封泄漏

化学腐蚀也是造成机械密封泄漏的原因之一。化学变化会使密封表面形成腐蚀，甚至在密封的部位产生剧烈腐蚀点。通常金属晶界上产生的晶间腐蚀，对金属内部会造成较大影响，以导致金属产生破坏引起断裂。

2.1.4 零件失效造成机械密封泄漏

机械密封零件失效主要体现在辅助密封圈的失效。辅助密封圈的时效会导致密封无法正常使用，从而出现O形圈老化。永久性变形以及扭曲损伤等都是零件失效的表现，因此在选用零件的时候通常要考虑合成橡胶的安全使用温度，并且要截取截面较大的橡胶O形圈，适当提高零件硬度，采用与密封相符合的装配结构。

2.2 化工机械密封泄漏的解决措施

基于上述故障原因分析可知，化工机械密封端面膜直接决定密封效果，因此要保证端面膜不发生相变或不发生端面破坏情况。由于工况不同，机械密封设计也存在一定差异性，因此要结合实际生产情况，选择密封可靠、寿命长的静密封圈，并把握好摩擦副材料的质量。针对化工机械密封泄漏故障，在选择解决措施时给出3个建议。

（1）周期性泄漏解决措施。关于周期性渗漏要在装配机械密封时将轴向窜动量调整到＜0.1 mm，保持其与轴的过盈量适中，并且要在保证径向密封的同时，保证在轴上能够自由活动。在周期性渗漏中，润滑油量要符合密封运转的需求，通常润滑油要高于动、静环密封面。

（2）磨轴引发泄漏解决措施。在针对密封出现磨轴的问题中，首先要保证密封下端盖以及油室的清洁度，在检查的过程中针对不清洁的润滑油要禁止使用。并且通常情况下，机封油室腔的内油面应保持改与动静环密封面。除此之外要根据不用的使用介质选择与其相符合的结构机制，例如针对高扬程泵应设计机封机构。

（3）压力引发泄漏解决措施。由于弹簧比压总压比不正常，易造成高压或压力波，使机械密封因压力出现泄漏，因此应该转配机封时使弹簧压缩量符合标准，避免发生过大或过小现象。在高压条件下要保证端面受力合理，减小其变形的可能性，采用耐压强度较高的材料。除此之外，针对出现的负压情况，也可以采用双端面机械密封。

2.3 案例分析

以大连密封公司1120-HT-101液力透平机械密封为例。液力透平HT101在实践应用中效果不佳，使用中常出现泄漏问题。

（1）该机械密封基本情况。液力透平机转速为2987 r/min，温度为（260～270）℃，压力为 2.7 MPa 。

（2）故障检查。通过对液力透平解体后机封外观来看，密封摩擦面上有一层银灰色物质，除了摩擦面位置密封接触部位上同样存在这样的物质，因此可以初步判断密封泄漏与银灰色物质有关。由于密封面无法正常接触从而产生泄漏，通过检查人员对密封介质的具体成分组成检查，对密封液体油也要进行有效检查，看是否存在其他成分，银灰色物质如图1所示。

（3）原因分析。检查人员分析HT-101故障原因，认为可能是密封液导热油中，所含有的成分在受到温度变化后，产生化学变化从而析出附着在密封环面上，在长时间使用过程中，环面上形成薄膜层，薄膜层阻碍密封正常工作，从而导致泄漏现象发生。该密封液为T55导热油，密封故障解体中发现有结焦现象。在对HT-101使用情况及故障分析来看，密封存在的问题主要表现在介质端方面，通过研究人员判断，工作环境中的温度变化是引起机械密封泄漏的主要原因。在现场测量密封进出口管的温度有明显差异，导致机械密封内部存在循环量不足的问题，并且经常会发生温度过高等情况。

（4）解决措施。通过故障诊断与分析后，应对密封环进行清洗和淹没，并保证其合格后再继续使用；要更换密封所有O形圈、垫片、弹簧、传动螺钉等易损件；对该机械密封中的金属件进行清洗和抛光，并通过静压实验后方可投入使用。

图1 HT-101表面银灰物质

3 结语

化工机械密封故障的原因有较多因素，例如安装中失误、化学腐蚀和零件失效等。本文基于故障原因分析基础上，提出几点应用措施，并通过案例分析进一步讨论机械密封故障及解决措施。案例中故障产生的主要原因是密封受到温度的影响形成其他物质阻碍密封正常工作，对其进行故障处理后效果明显，可继续投入使用。