机械密封常见故障分析及解决方法

郭爱雄

摘要：对机械密封经常出现的故障进行判断、分析，找出故障原因，并加以改进，延长机封使用寿命。

关键词：机械密封;故障诊断;分析

一、机械密封的常见结构

机械密封在不同工况下使用的结构通常由 4 部分组成：①动环和静环组成的密封端面，也称为摩擦副。②弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿机构，其作用是使密封端面紧密贴合。③辅助密封圈，其中有动环和静环密封圈。④使动环随軸旋转的传动机构。

二、机械密封的常见泄漏部位及造成泄漏原因分析

机械密封的常见泄漏部及原因分析：

单端面机封：1.轴套与轴间的密封。原因分析：机封套与轴间密封圈损坏。

2.动环与轴套间的密封。原因分析：动环与轴套间的密封圈（卷边、断痕、腐蚀）或者撑环（压力高）损坏。

3.动、静环间密封。原因分析：动静环表面损坏、压缩量太多或者太少、弹簧或者波纹管伸缩失效（自身失效、介质阻碍）。

4.静环与静环座间的密封。原因分析：静环与轴套间的密封圈（卷边、断痕、腐蚀）或者撑环（压力高）损坏。

5.密封端盖与泵体间的密封。原因分析：密封胶、密封垫损坏失效;安装机封座时螺丝没把均匀。

6.其他原因造成泄漏：冷却冲洗系统出现问题、震动过大、轴弯曲、轴相对于机封不在正中间等。

双端面机封：1.轴套与轴间的泄漏。原因分析：机封套与轴间密封圈损坏。

2.轴套与机封端盖间泄漏。①泄漏冷却液：外侧密封损坏;

②泄漏冷却、冲洗液、介质：内外侧密封均损坏

③其他原因造成泄漏：冷却冲洗系统出现问题、震动过大、轴弯曲、轴相对于机封不在正中间等。

三、常见的渗漏与处理方式

1.安装静试时泄漏

机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题;泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题;如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题;如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断

2.运转时出现周期性渗漏

（1）泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在主轴旋转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。处理方式：在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应<0.1 mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，动环装配后保证能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由地弹回来） 。

（2）密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。

（3）转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。可根据维修标准来纠正上述问题。

3.压力造成的渗漏

（1）高压和压力波造成的机械密封渗漏。由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过 3 MPa 时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。处理方式：在装配机封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理，尽量减小变形，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施，选用可靠的传动方式，如键、销等。

（2）真空状态运行造成的机械密封渗漏。泵在起动、停机过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，密封腔内若是负压，会引起密封端面干摩擦，内装式机械密封会产生漏气（水）现象，真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异，而且机械密封也有其某一方向的适应性。处理方式：采用双端面机械密封，这样有助于改善润滑条件，提高密封性能。

4.介质引起的渗漏

（1）大多数潜污泵机械密封拆解后，静环和动环的辅助密封件无弹性，有的已经腐烂，造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀，造成了机械渗漏过大，动、静环橡胶密封圈材料为丁腈 40，不耐高温，不耐酸碱，当污水为酸性碱性时易腐蚀。处理方式：对腐蚀性介质，橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。

（2）固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏 如果固体颗粒进入密封端面，将会划伤或加快密封端面的磨损，水垢和油污在轴（套）表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度，致使动环不能补偿磨耗位移，硬对硬摩擦副的运转寿命要比硬对石墨摩擦副的长，因为固体颗粒会嵌入石墨密封环的密封面内。处理方式：在固体颗粒容易进入的位置应选用碳化硅对碳化硅摩擦副的机械密封。

5.其他问题引起的渗漏

（1） 弹簧压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动静环端面比压不足。（安装尺寸：拆检时一定要确定好安装尺寸，根据情况调整回装尺寸。）

（2）安装动环密封圈的轴（或轴套）端面及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体）的端面应倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。（安装原因：碰伤、密封圈卷边等）

参考文献：

[ 1] 王汝美.实用机械密封技术问答[ M] .北京：中国石化出版社，2005.

[ 2] 机械、电机工程手册编辑委员会.机械工程手册（第 23 篇）[ M] .北京：机械工业出版社， 2012.

[3 ]王如美. 实用机械密封技术问答 [M]. 2版. 北京：中国石化出版社2004：9-60.

[4 ]顾永泉. 机械密封实用技术 [M]. 北京：机械工业出版社，2004.