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[摘 要]简要分析了机械密封在溶液泵上的应用以及出现故障的原因分析和处理措施。
[关键词]机械密封；故障处理；原因分析
中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0610-01
我公司20万吨/甲醇装置中安装多台焦炉煤气脱硫溶液泵，全部采用HG9型单端面平衡性机械密封进行轴端密封。因系统溶液为ADA脱硫碱性溶液，具有一定的腐蚀性和环境危害，机械密封的密封效果将直接影响泵的运行，严重的还将出现大的环境污染事故。
结合日常检修情况现从机械密封的内外部条件的角度分析影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
1.几种故障原因分析
1.1 密封失效原因分析
密封面本身也会提供密封失效的迹象，如振动时，在传动零件上就会有磨损的痕迹，如痕迹不明显，则一般是装配不当造成的。
对于质量较差的石墨环（动环）来讲，其内部气孔较多，这是因为在制造过程中，聚集在石墨内部的气体膨胀将碳微粒吹出的所致，因此这种低质的石墨环在密封启用中，其碳微粒很容易脱落，而使密封面在密封停用时粘住。密封面内圆柱面上的伤痕很可能是外面的杂物进入密封面或安装不当造成的。密封面上的环形沟槽，多数是固体微粒沉积于密封面而引起的。
石墨环（动环）的裂纹是由于传动件的振动，橡胶圈的涨大以及石墨环本身的内应力造成的，而结焦则是因高温所致，这在炼油厂的高温热油介质中是常见的。安装时橡胶制件被割伤和表面有刻痕，也是密封失效常见的原因。而轴上的旧固定螺钉、键槽、花键轴，锋利的轴肩等迹象都会损伤橡胶制件。这里，对于密封面磨损痕迹尚需补充以下几点，检查磨损痕迹，可以帮助分析故障。
（1）磨损变宽：表明机泵发生了严重的不对中。其原因是：
a、轴承损坏；
b、轴振动或轴变形；
c、轴弯曲；
d、泵汽蚀产生振动；
e、联轴器未对中；
f、管子严重变形；
g、密封静环倾斜。
（2）磨痕变窄：磨痕比两个密封面的最小宽度还要窄，这说明密封超压，压力或温度使密封面变形。
（3）无磨痕：说明密封面不粘合。检查弹簧等补偿机构是否打滑或受阻碍。
（4）密封面无磨痕但有亮点。密封面翘曲会出现有亮点而无磨痕。压力太高，压盖螺拴未拧好或未夹好，或泵表面粗糙均能形成亮点。当采用两个螺拴的压盖时，其刚度不够，变形也是形成亮点的一个原因。
这种症状的出现说明：密封可能一开车就发生泄漏。
（5）密封面有切边：这是由于密封面分得太开，而在合拢时断裂。闪蒸（气化）是较普遍的密封面分開的原因，特别是在热水系统或流体中有凝液时，水从液体膨胀成蒸气，可使密封面分开。（冷介质气化也同样会造成）
密封的金属零件，如弹簧、固定螺钉，传动件及金属套都可能成为密封失效的根源。受交变应力作用的弹簧受腐蚀是它的首要问题，因为金属在应力作用下会迅速腐蚀，不绣钢弹簧易受氯化物的应力腐蚀，且世界上存在许多的氯化物，所以有国外部门建议，不要使用不锈钢弹簧，而推荐使用耐蚀性较高的哈斯特合金钢的弹簧。另外，装配不当造成弹簧疲劳是失效的又一原因。机械密封使用的固定螺钉，不要用硬化后的材料来做，因热处理会降低金属的耐蚀能力，而未经热处理的较软的固定螺钉能紧固在轴上。振动、偏斜、不同心会使传动件磨损，如密封面启动时有粘住的现象时，传动件会弯曲甚至损坏，而磨擦作用产生的热常常加剧腐蚀。金属套外圆表面的磨痕，可能是从密封侧进入套内的固体微粒造成的，它干扰密封的随动能力。也可能是偏斜，不同心的原因造成的。
1.2 机械密封振动、发热故障原因
设备旋转过程中，会使动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质，也会引起机械密封的振动和发热。
1.3 机械密封介质泄漏的故障原因
（1）静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合，都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。（2）周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。（3）机械密封的经常性泄漏。机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。第二方面，是辅助密封圈引起的经常性泄漏。第三方面，是弹簧缺陷引起的泄漏。其他方面，还包括转子振动引起的泄漏，传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏，机械密封辅助机构引起的泄漏，由于介质的问题引起的经常性泄漏等。（4）机械密封振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因，泵的其它零部件也是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。
2.处理故障采取的措施
2.1 机械密封振动、发热的处理
如果是动静环与密封腔的间隙太小，就要增大密封腔内径或减小转动外径，至少保证0.75mm的间隙。如果是摩擦副配对不当，就要更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。
2.2 机械密封泄漏的处理
机械密封的泄漏是由于多种原因引起，我们要具体问题具体处理。为了最大限度的减少泄漏量，安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配，同时还要注意以下事项。
（1）装配要干净光洁。机械密封的零部件、工器具、润滑油、揩拭材料要十分干净。动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。（2）修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑，轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。（3）装配辅助密封圈时，橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤，以免胀大变形，过早老化。动静环组装完后，用手按动补偿环，检查是否到位，是否灵活；弹性开口环是否定位可靠。动环安装后，必须保证它在轴上轴向移动灵活。
2.3 泵轴窜量大的处理
合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，设计方案是：平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
2.4 增加辅助冲洗系统
密封腔中密封介质含有颗粒、杂质，必须进行冲洗，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉积，使机械密封的弹簧失灵，如果颗粒进入摩擦副，会导致机械密封的迅速破坏。因此机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。
2.5 泵振动的处理措施
在泵产品的制造装配过程中，严格按标准和操作规程去执行，消除振动源。泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时，要严格把关，消除振动源。
以上简单研究了机械密封在旋转设备上的应用和出现的故障后的处理办法，以后再遇到机械密封的故障问题，首先要考虑机械密封本身的影响因素，然后还要考虑机械密封外部的一些影响因素。比如：在分析机械密封的质量事故的原因时，要考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响，采取措施不断提高机械密封的效果。
[关键词]机械密封；故障处理；原因分析
中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0610-01
我公司20万吨/甲醇装置中安装多台焦炉煤气脱硫溶液泵，全部采用HG9型单端面平衡性机械密封进行轴端密封。因系统溶液为ADA脱硫碱性溶液，具有一定的腐蚀性和环境危害，机械密封的密封效果将直接影响泵的运行，严重的还将出现大的环境污染事故。
结合日常检修情况现从机械密封的内外部条件的角度分析影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
1.几种故障原因分析
1.1 密封失效原因分析
密封面本身也会提供密封失效的迹象，如振动时，在传动零件上就会有磨损的痕迹，如痕迹不明显，则一般是装配不当造成的。
对于质量较差的石墨环（动环）来讲，其内部气孔较多，这是因为在制造过程中，聚集在石墨内部的气体膨胀将碳微粒吹出的所致，因此这种低质的石墨环在密封启用中，其碳微粒很容易脱落，而使密封面在密封停用时粘住。密封面内圆柱面上的伤痕很可能是外面的杂物进入密封面或安装不当造成的。密封面上的环形沟槽，多数是固体微粒沉积于密封面而引起的。
石墨环（动环）的裂纹是由于传动件的振动，橡胶圈的涨大以及石墨环本身的内应力造成的，而结焦则是因高温所致，这在炼油厂的高温热油介质中是常见的。安装时橡胶制件被割伤和表面有刻痕，也是密封失效常见的原因。而轴上的旧固定螺钉、键槽、花键轴，锋利的轴肩等迹象都会损伤橡胶制件。这里，对于密封面磨损痕迹尚需补充以下几点，检查磨损痕迹，可以帮助分析故障。
（1）磨损变宽：表明机泵发生了严重的不对中。其原因是：
a、轴承损坏；
b、轴振动或轴变形；
c、轴弯曲；
d、泵汽蚀产生振动；
e、联轴器未对中；
f、管子严重变形；
g、密封静环倾斜。
（2）磨痕变窄：磨痕比两个密封面的最小宽度还要窄，这说明密封超压，压力或温度使密封面变形。
（3）无磨痕：说明密封面不粘合。检查弹簧等补偿机构是否打滑或受阻碍。
（4）密封面无磨痕但有亮点。密封面翘曲会出现有亮点而无磨痕。压力太高，压盖螺拴未拧好或未夹好，或泵表面粗糙均能形成亮点。当采用两个螺拴的压盖时，其刚度不够，变形也是形成亮点的一个原因。
这种症状的出现说明：密封可能一开车就发生泄漏。
（5）密封面有切边：这是由于密封面分得太开，而在合拢时断裂。闪蒸（气化）是较普遍的密封面分開的原因，特别是在热水系统或流体中有凝液时，水从液体膨胀成蒸气，可使密封面分开。（冷介质气化也同样会造成）
密封的金属零件，如弹簧、固定螺钉，传动件及金属套都可能成为密封失效的根源。受交变应力作用的弹簧受腐蚀是它的首要问题，因为金属在应力作用下会迅速腐蚀，不绣钢弹簧易受氯化物的应力腐蚀，且世界上存在许多的氯化物，所以有国外部门建议，不要使用不锈钢弹簧，而推荐使用耐蚀性较高的哈斯特合金钢的弹簧。另外，装配不当造成弹簧疲劳是失效的又一原因。机械密封使用的固定螺钉，不要用硬化后的材料来做，因热处理会降低金属的耐蚀能力，而未经热处理的较软的固定螺钉能紧固在轴上。振动、偏斜、不同心会使传动件磨损，如密封面启动时有粘住的现象时，传动件会弯曲甚至损坏，而磨擦作用产生的热常常加剧腐蚀。金属套外圆表面的磨痕，可能是从密封侧进入套内的固体微粒造成的，它干扰密封的随动能力。也可能是偏斜，不同心的原因造成的。
1.2 机械密封振动、发热故障原因
设备旋转过程中，会使动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质，也会引起机械密封的振动和发热。
1.3 机械密封介质泄漏的故障原因
（1）静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合，都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。（2）周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。（3）机械密封的经常性泄漏。机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。第二方面，是辅助密封圈引起的经常性泄漏。第三方面，是弹簧缺陷引起的泄漏。其他方面，还包括转子振动引起的泄漏，传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏，机械密封辅助机构引起的泄漏，由于介质的问题引起的经常性泄漏等。（4）机械密封振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因，泵的其它零部件也是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。
2.处理故障采取的措施
2.1 机械密封振动、发热的处理
如果是动静环与密封腔的间隙太小，就要增大密封腔内径或减小转动外径，至少保证0.75mm的间隙。如果是摩擦副配对不当，就要更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。
2.2 机械密封泄漏的处理
机械密封的泄漏是由于多种原因引起，我们要具体问题具体处理。为了最大限度的减少泄漏量，安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配，同时还要注意以下事项。
（1）装配要干净光洁。机械密封的零部件、工器具、润滑油、揩拭材料要十分干净。动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。（2）修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑，轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。（3）装配辅助密封圈时，橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤，以免胀大变形，过早老化。动静环组装完后，用手按动补偿环，检查是否到位，是否灵活；弹性开口环是否定位可靠。动环安装后，必须保证它在轴上轴向移动灵活。
2.3 泵轴窜量大的处理
合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，设计方案是：平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
2.4 增加辅助冲洗系统
密封腔中密封介质含有颗粒、杂质，必须进行冲洗，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉积，使机械密封的弹簧失灵，如果颗粒进入摩擦副，会导致机械密封的迅速破坏。因此机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。
2.5 泵振动的处理措施
在泵产品的制造装配过程中，严格按标准和操作规程去执行，消除振动源。泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时，要严格把关，消除振动源。
以上简单研究了机械密封在旋转设备上的应用和出现的故障后的处理办法，以后再遇到机械密封的故障问题，首先要考虑机械密封本身的影响因素，然后还要考虑机械密封外部的一些影响因素。比如：在分析机械密封的质量事故的原因时，要考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响，采取措施不断提高机械密封的效果。