机械密封使用寿命影响因素的探讨(天脊高化李振辉)

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1、机械密封使用寿命影响因素的探讨天脊集团高平化工有限公司李振辉摘要：本文就天脊集团高平化工有限公司尿素车间自2006年试生产以来各离心泵常见的损坏情况进行汇总、分析，结合机械密封在使用过程中的受力情况及安装方式对影响机械密封使用寿命的因素进行汇总。关键词：磨损破裂振动抽空汽蚀0.引言天脊集团高平化工有限公司是2006年投产的大型尿素生产装置，设计年生产能力为尿素60万吨，合成氨36万吨，甲醇4万吨。在其原始设计时，生产装置的各种离心泵多采用机械密封，其中但尿素车间共有各种化工离心泵74台，其中50台离心泵采用机械密封。在日常生产中，由于操作、维护不当以及泵的振动等原因，导致生产中的离心泵频繁

2、出现泄漏事故，据2006年6月试生产阶段至2011年6月期间不完全统计，在离心泵出现的各种故障当中，由于机械密封失效造成的离心泵检修约占总检修次数的80%以上，严重制约了生产系统的稳定运行。因此，要求机械密封要可靠，使用寿命要长。但是，在生产工艺过程中，介质具有易燃、易爆、有毒、有毒和腐蚀等性质，给解决机泵密封带来了难题。大量泄漏不但危及装置内的安全，还能对较大范围内的环境造成污染，这就对机泵密封提出了更高的要求。1机械密封简介1.1机械密封定义机械密封是一种流体旋转机械的轴封装置，又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的“有至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）

3、的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。”1.2机械密封的组成及密封原理机械密封由于具有泄漏量少和寿命长等优点，近年来发展很快，根据不同的工况出现了各种各样的结构，但无论哪种结构都有以下部分组成：第一部分是由动环和静环组成的密封端面，有时也称为摩擦副；第二部分是由弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿机构，其作用是是密封端面紧密贴合；第三部分是辅助密封圈，其中有动环和静环密封圈；第四部分是使动环随轴旋转的传动机构。机械密封的构成如图一所示，通过传动座6和推环4，带动动环2旋转，静环1固定不动，依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合，阻止了介质的泄漏。摩

4、擦副表面磨损后，在弹簧5的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环和轴之间泄漏，装有动环密封圈3；而静环密封圈7则阻止了介质沿静环和压盖8之间的泄漏。图一机械密封2机械密封常见故障通常，机械密封的使用寿命至少为8000-10000小时。在此期间密封环中较软的一只（大都用碳-石墨制造）的承磨台首先被磨掉，磨损量在2-3mm之间，这时表面虽然基本光洁，但因弹簧不能补偿或比压过低而丧失了密封能力，其他零件基本上无磨损。这种密封失效属自然磨损，称之为老化性故障。显然，这种磨损是不可避免的。在实际工作中，有些密封环的磨损量远没有达到2-3mm，但其密封面表面就有了伤痕（不光洁），或其他零件失效，使其寿命

5、尚未达到上述预计值，通常把这种突发性的故障称为事故性故障。据统计，属于老化性故障的失效约占10%-30%，而大量的则属于后一种故障。机械密封主要的失效形式就是泄漏，但造成泄漏的原因是多种多样的，天脊集团高平化工有限公司尿素车间自2006年6月投入生产以来，机械密封出现故障率较高的主要在以下几个方面：密封面磨损、动静环破裂、动环不能补偿、O型圈密封失效、弹簧断裂等，3引起机械密封失效的主要因素机械密封的密封性是其最主要的指标。影响因素很多，其中有密封结构、材料、制造、安装，介质性质及使用等。哪个环节出现了问题，密封性都要受到影响。可把这些因素分为密封件本身和使用条件两大类。密封结构、材料和制

6、造属于制造厂。而安装、介质性质和使用等属于使用条件的范围，如何正确使用取决于用户自己。3.1振动由于制造和安装精度等原因，所有的离心泵都存在着振动，所有的密封端面和轴心都存在一定的垂直度误差。垂直度误差使动环旋转时产生一轴向摆动。振摆的幅度取决于误差的大小，而其频率则取决于弹簧刚度及动环组件的质量，与泵的转速无关。泵的振动原因很多，振动原因主要为转子不平衡，也有其它原因。例如：泵和电机振正不佳，轴承故障、地脚螺栓松动等。振动原因不同振动频率也不同，绝大多数泵振动频率等同于工作转速，而振动幅度差别很大，从轴承箱表面测到的最大振幅不能大于0.06mm，超过该值就要停泵处理，振动可分解为三个方向

7、，即垂直、水平和轴向，其中以轴向振动对密封的危害最大。大多数工艺流程泵的转速在2950r/min左右，由于密封的追随性较差，泵的振动加剧了动静环的分离，瞬间的分离在液膜压力作用下使密封面开启，出现大量泄露，如果摩擦副附近存在固体颗粒，进入密封端面间会导致密封端面损坏，从而使机械密封失效。3.2抽空和汽蚀故障发生时正常工作的离心泵出口压力大幅度下降并激烈的波动通称抽空，这时泵内出现气化现象，离心泵启动前没灌泵、进空气、液体