機械密封故障處理及分析
故障原因
機械密封的故障大體上都是由異常的泄漏、異常的磨損、異常的扭矩等現象出現后才被人們所知道。造成故障的原因大致有如下四方面：
1、機械密封的設計選型不對；
2、機械密封質(zhì)量不好；
3、使用或安裝機械密封的機器本身精度達不到要求；
4、機器運行操作錯誤。
具體情況具體分析
密封失效的原因及分析
?。ㄒ唬┟芊馐е饕邢率鋈N原因：
1、密封面打開(kāi)
在修理機械密封時(shí)，85%的密封失效不是因磨損造成，而是在磨損前就已泄漏了。
當密封面一打開(kāi)，介質(zhì)中的固體微粒在液體壓力的作用下進(jìn)入密封面，密封面閉合后，這些固體微粒就嵌入軟環(huán)（通常是右墨環(huán)）的面上，這實(shí)際成了一個(gè)“砂輪”會(huì )損壞硬環(huán)表面。
由于動(dòng)環(huán)或橡膠圈緊固在軸（軸套）上，當軸串動(dòng)時(shí)，動(dòng)環(huán)不能及時(shí)貼合，而使密封面打開(kāi)，并且密封面的滯后閉合，就使固體微粒進(jìn)入密封面中。
同時(shí)軸（軸套）和滑動(dòng)部件之間也存在有固體微粒，影響橡膠圈或動(dòng)環(huán)的滑動(dòng)（相對動(dòng)密封點(diǎn)，常見(jiàn)故障）。另外，介質(zhì)也會(huì )在橡膠圈與軸（軸套）磨擦部位產(chǎn)生結晶物，在彈簧處也會(huì )存有固體物質(zhì)，都會(huì )使密封面打開(kāi)。
2過(guò)熱
因密封面上會(huì )產(chǎn)生熱，故橡膠圈使用溫度應低于設計規范。氟橡膠和聚四氟乙烯的使用溫度為216℃，丁晴橡膠的使用溫度為162℃，雖然它們都能承受較高的溫度，但因密封面產(chǎn)生的熱較高，所以橡膠圈有繼續硫化的危險，最終失去彈性而泄漏。（冷區考慮冷脆）
密封面之間還會(huì )因熱引起介質(zhì)的結晶，如結碳，造成滑動(dòng)部件被粘住和密封面被凝結。而且有些聚合物因過(guò)熱而焦化，有些流體因過(guò)熱而失去潤滑等甚至閃火。
過(guò)熱除能改變介質(zhì)的狀況外，還會(huì )加劇它的腐蝕速率。引起金屬零件的變形，合金面的開(kāi)裂，以及某些鍍層裂縫，設計應選用平衡型機械密封，以降低比壓防止過(guò)熱。
3超差
正確的裝配公差，對于安裝機械密封是很必要的，軸（軸套）必須有合適的表面粗糙度和正確的尺寸，但制造者很少提供公差數據，這些數據對安裝來(lái)講都是很關(guān)鍵的。（依靠經(jīng)驗和常識）
機械密封的尺寸精度及形位公差必須符合圖紙要求，超差將會(huì )導致密封提前失效。
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密封面本身也會(huì )提供密封失效的跡象，如振動(dòng)時(shí)，在傳動(dòng)零件上就會(huì )有磨損的痕跡，如痕跡不明顯，則一般是裝配不當造成的。
對于質(zhì)量較差的石墨環(huán)（動(dòng)環(huán)）來(lái)講，其內部氣孔較多，這是因為在制造過(guò)程中，聚集在石墨內部的氣體膨脹將碳微粒吹出的所致，因此這種低質(zhì)的石墨環(huán)在密封啟用中，其碳微粒很容易脫落，而使密封面在密封停用時(shí)粘住。
密封面內圓柱面上的傷痕很可能是外面的雜物進(jìn)入密封面或安裝不當造成的。密封面上的環(huán)形溝槽，多數是固體微粒沉積于密封面而引起的。
石墨環(huán)（動(dòng)環(huán)）的裂紋是由于傳動(dòng)件的振動(dòng)，橡膠圈的漲大以及石墨環(huán)本身的內應力造成的，而結焦則是因高溫所致，這在煉油廠(chǎng)的高溫熱油介質(zhì)中是常見(jiàn)的。
發(fā)煙硫酸、硝酸、氫氟酸、次綠酸鈉、王水、過(guò)氫氧化物等對石墨有侵蝕作用的幾種強氧化劑，其腐蝕作用隨溫度增加而加劇。
通常硬環(huán)（靜環(huán)）表面的過(guò)熱會(huì )引起密封環(huán)的嚴重磨損，如無(wú)冷卻的立式泵。在高溫、高壓下、彈簧壓縮過(guò)大，軸串動(dòng)也會(huì )過(guò)大的情況下，都會(huì )引起密封面的過(guò)渡磨損，
在檢查硬環(huán)表面時(shí)有四種跡象要注意：
?。?/span>1）陶瓷環(huán)破裂；（2）熱裂；（3）刻痕；（4）鍍層的脫落。
陶瓷環(huán)裝配過(guò)緊是破裂的主要原因，裝配不當者也是一個(gè)較常見(jiàn)的原因。
由于鍍層材料與基體材料二者線(xiàn)脹速率不同，所以溫度升高時(shí)，環(huán)表面會(huì )出現裂紋，司太立特合金尤為嚴重。在較高級的涂層材料中，鈷基碳化鎢不如鎳基涂層。而對密封面進(jìn)行冷卻，能有效地防止熱裂，殘留在密封面上的固體微粒經(jīng)常損壞表面，如磨削時(shí)砂輪上的砂粒就會(huì )損傷硬環(huán)表面，導致密封面打開(kāi)或在密封面之間生成結晶物，而在重新研磨石墨環(huán)后，研磨料就會(huì )嵌入石墨環(huán)表面。
橡膠圈的失效與使用方式有關(guān)，通常高壓是使壓制成型的○型圈失效的一個(gè)原因，當發(fā)現○型變成矩形或環(huán)變硬時(shí)，就需要調整壓縮量，否則會(huì )發(fā)熱。所以有必要了解一種合成橡膠的使用溫度。合成橡膠圈溶脹大多半是因化學(xué)侵蝕造成的，它們都具有一些各自的特點(diǎn)，如氟橡膠耐較高溫度，而乙烯、丙烯○型圈在石油潤滑油中使用會(huì )脹大，臭氧對丁晴橡膠有侵蝕作用，所以丁晴橡膠制品不要裝在電動(dòng)機內，因此高溫及化學(xué)腐蝕通常是造成橡膠制品硬化、裂紋的主要原因。
安裝時(shí)橡膠制件被割傷和表面有刻痕，也是密封失效常見(jiàn)的原因。而軸上的舊固定螺釘、鍵槽、花鍵軸，鋒利的軸肩等跡象都會(huì )損傷橡膠制件。
這里，對于密封面磨損痕跡尚需補充以下幾點(diǎn)，檢查磨損痕跡，可以幫助分析故障。
1，磨損變寬：表明機泵發(fā)生了嚴重的不對中。
其原因是： （1）軸承損壞；
?。?/span>2）軸振動(dòng)或軸變形；
?。?/span>3）軸彎曲；
?。?/span>4）泵汽蝕產(chǎn)生振動(dòng)；
?。?/span>5）聯(lián)軸器未對中；
?。?/span>6）管子嚴重變形；
?。?/span>7）密封靜環(huán)傾斜。
2，磨痕變窄：磨痕比兩個(gè)密封面的最小寬度還要窄，這說(shuō)明密封超壓，壓力或溫度使密封面變形。
3，無(wú)磨痕：
說(shuō)明密封面不粘合。檢查彈簧等補償機構是否打滑或受阻礙。
4，密封面無(wú)磨痕但有亮點(diǎn)。
密封面翹曲會(huì )出現有亮點(diǎn)而無(wú)磨痕。壓力太高，壓蓋螺拴未擰好或未夾好，或泵表面粗糙均能形成亮點(diǎn)。當采用兩個(gè)螺拴的壓蓋時(shí)，其剛度不夠，變形也是形成亮點(diǎn)的一個(gè)原因。
這種癥狀的出現說(shuō)明：密封可能一開(kāi)車(chē)就發(fā)生泄漏。
5，密封面有切邊：
這是由于密封面分得太開(kāi)，而在合攏時(shí)斷裂。閃蒸（氣化）是較普遍的密封面分開(kāi)的原因，特別是在熱水系統或流體中有凝液時(shí)，水從液體膨脹成蒸氣，可使密封面分開(kāi)。（冷介質(zhì)氣化也同樣會(huì )造成）
密封的金屬零件，如彈簧、固定螺釘，傳動(dòng)件及金屬套都可能成為密封失效的根源。受交變應力作用的彈簧受腐蝕是它的首要問(wèn)題，因為金屬在應力作用下會(huì )迅速腐蝕，不繡鋼彈簧易受氯化物的應力腐蝕，且世界上存在許多的氯化物，所以有國外部門(mén)建議，不要使用不銹鋼彈簧，而推薦使用耐蝕性較高的哈斯特合金鋼的彈簧。另外，裝配不當造成彈簧疲勞是失效的又一原因。
機械密封使用的固定螺釘，不要用硬化后的材料來(lái)做，因熱處理會(huì )降低金屬的耐蝕能力，而未經(jīng)熱處理的較軟的固定螺釘能緊固在軸上。
振動(dòng)、偏斜、不同心會(huì )使傳動(dòng)件磨損，如密封面啟動(dòng)時(shí)有粘住的現象時(shí)，傳動(dòng)件會(huì )彎曲甚至損壞，而磨擦作用產(chǎn)生的熱常常加劇腐蝕。
金屬套外圓表面的磨痕，可能是從密封側進(jìn)入套內的固體微粒造成的，它干擾密封的隨動(dòng)能力。也可能是偏斜，不同心的原因造成的。
金屬在溫升過(guò)程中要改變顏色，不銹鋼在使用時(shí)應注意下列溫度時(shí)的顏色。
淡黃色————溫度為700～800℉（約370～432℃）
棕 色————溫度為900～1000℉（約486～540℃）
蘭 色————溫度為1100℉（約590℃）
黑 色————溫度為1200℉（約648℃）
當密封失效不符合上述任何一種時(shí)，檢修就比較困難，但下面幾種情況的泄漏可供參考：
1、泵軸套泄漏
許多軸套不伸出密封箱，因此要判斷泄漏的來(lái)源是很困難的。軸套的泄漏通常是穩定的，而密封面的泄漏往往是增加或減小。密封面泄漏后，使表面不平，但有時(shí)也會(huì )磨合到原狀。（有時(shí)不要急于檢修，可觀(guān)察一段時(shí)間再說(shuō)）
2、如密封周?chē)浅睗竦?，而且看不出漏。這在起動(dòng)時(shí)泵運轉產(chǎn)生的離心力使泄漏的液體回到密封面內，起一道屏障的作用。而從泵上的法蘭或接頭泄漏的液體滴入填料箱內。
3、熱膨脹能使鑲接在金屬部件內的石墨環(huán)松脫，也可能是因低溫使O型環(huán)失去彈性，而導致泄漏。
4、沖洗壓力發(fā)生波動(dòng)會(huì )引起密封失效，沖洗壓力必須比密封腔壓力高一些，啟用裝在泵前的電磁閥和延時(shí)開(kāi)關(guān)可保證沖洗中的殘留物在泵啟動(dòng)前或停車(chē)后沖干凈，如使用淬冷的方法來(lái)控制溫度，一定要維持密封腔的壓力。
5、如果在冷卻隔套上沉淀一層水垢，我們可在密封腔底部裝一個(gè)石墨襯套，利用它的熱屏障作用來(lái)解決這些問(wèn)題。
6、熱交換器的泄漏，往往是冷卻面上的積垢阻礙了熱的傳遞，冷卻器內的流體流速就加快，或者熱交換器的方向裝反了。