泵轴机械密封的失效分析

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1、泵轴机械密封的失效分析　　摘要：　　概述了机械密封端面泄漏、端面偏磨、密封环碎裂、密封圈泄漏等常见早期失效现象，并分析了产生这些现象的原因，主要是设计制造问题造成的。同时介绍了延长泵轴机械密封使用寿命的一些有效措施，如选用密封可靠、寿命较长的摩擦付材料及静密封圈材料。　　机械密封系指两块密封元件在其垂直于轴线的光洁而平直的表面上相互贴合，并作相对转动而构成密封的　　装置。如图1所示。　　它通常由静环、动环、弹簧加荷装置(包括推环、弹簧、弹簧座、固定螺钉，传动销)、辅助密封圈(动环密封圈和静环密封圈)等元件组成。防转销固定在压盖上，用以防止静环转动。　　过氧从结构来看，机械密

2、封主要是将极易泄漏的轴向密封，改变为不易泄漏的端面密封。　　因为机械密封具有密封性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功率损耗少、不需要经常维修等优点，且能满足生　　产自动化和高温、低温、高压、高真空、高速、各种易燃易爆、腐蚀性以及腐蚀性介质的密封要求，因此较其它密封获得更为迅速的发展和推广，越来越多地替代填料密封和其它密封。　　现将我厂常见机械密封早期失效现象、原因及补救措施介绍如下。　　1新端面早期磨损原因及解决办法　　机械密封端面早期磨损的原因常见的有以下几种。　　1.1机动环和静环的材料选择是否合适　　由动环和静环所组成的摩擦副是机械密封最重要的零件。密封的寿命和工作质量

3、(泄漏指标)都和它有直接关系。　　机械密封摩擦副的材料要根据泵的工作介质的性质、工作压力、温度、转动速度等因素来选择，特别是对老产品　　上填料密封改装机械密封或原机械密封的改造，合理地选用机械密封材料是非常重要的。当机械密封在腐蚀性介质　　中时，它经受着化学腐蚀和电化腐蚀，尤其在摩擦面上，腐蚀率极大，这是因为端面上腐蚀生成物刚产生(能降低腐蚀率)就被摩擦所破坏的缘故。这种由耐腐蚀表层的产生到磨去，周期性的循环不止,通常称为磨蚀现象。其磨蚀速度约为无摩擦作用表面的腐蚀率的10至50倍。因此，摩擦副应选择既耐腐蚀耐磨性又好的材料。一般来说，石墨浸渍酚醛树脂耐酸不耐碱，浸渍呋喃树

4、脂耐酸亦耐碱，浸渍环氧树脂耐碱性好，浸渍聚四氟乙烯树脂和陶瓷能耐强腐蚀性介质。　　(1)当机械密封在高压介质中时，由高压介质引起的端面比压如果超出其适应范围,会导致液膜破坏，引起发　　热和磨损;高压易使摩擦副变形及碎裂，从而使机械密封失效。要求高压下工作的摩擦副材料必须具有足够的刚度　　及强度,必须考虑用硬质合金、陶瓷、喷涂陶瓷等耐压且强度和刚度都高的材料。　　(2)在高转速情况下，机械密封由于线速度大，密封面上的摩擦热和磨损加大，故摩擦副材料应采用摩擦系数较　　低的导热好的陶瓷浸铜石墨等。　　(3)当机械密封在高温环境中时，如果处理不当易产生橡胶制品的老化、零件的变形等，

5、使机械密封泄漏，应选　　用耐高温的材料，如烧结氧化铝瓷(刚玉陶瓷)、堆焊硬质合金等。　　1.2机石墨静环质量未达到设计要求 　　设计要求石墨静环浸渍树脂，而且要有一定的浸渍深度。有时石墨静环不是浸渍深度不够，就是机加工后浸渍层所剩很少;设计要求端面有的光洁度，而备件光洁度往往达不到要求;设计要求石墨质地纯洁，并有一定的硬度，而备件往往有硬质点、硬度也不够等。因此造成石墨的磨损相当严重。　　1.3机弹簧比压选择不当　　机械密封的主要密封点——动密封点，是由与轴线垂直的作旋转运动的动环端面和静环端面相互贴合而成的。弹簧在密封端面上产生的压紧力即弹簧比压，是使密封端面在低压启动、

6、运转及停车情况下始终保持贴合，维持良好的密封状态的必要前提。而当密封端面磨损时，靠弹簧比压克服密封圈与轴的磨擦力，保证动环沿轴向移动，补偿端面磨损，保证密封。　　由于弹簧比压值的大小直接影响密封的可靠性，如弹簧比压值过大，密封面压得过紧，磨损加剧;弹簧比压值过小，密封面不能很好贴合，弹簧力抵抗不了内部气体介质的压力或端面磨损得不到补偿，造成机械密封的泄漏。所以选择合理的弹簧比压值是密封可靠性的关键。弹簧比压不够，采取以下两种方法消除泄漏：(1)在动环背后加垫来补偿弹簧力。(2)用刮刀与砂布刮研、打磨密封腔与弹簧座及“V”型圈的配合处，使弹簧力作用在磨擦副的紧密贴合上。　　1

7、.4机杂质进入密封端面造成的磨损　　在密封端面接触和摩擦正常时，能够进入密封端面的固体杂质都是极细微的，也容易被密封水冲走，因此，对密封泄漏没有什么影响。较大固体颗粒进入密封端面，造成磨损加剧的情况，都是在密封工作不正常时发生的。大体分为以下几种情况：　　(1)在停机或检修后，试车初期，由于管路较脏或密封水质不好，固体杂质容易进入密封端面。因此，机械密封摩擦面磨损较快。　　(2)双端面机械密封在密封水压力波动，甚至低于泵、机内压力时，泵体内带有杂质的化工介质从内端面进入密封室，部分杂质存留在密封端面上，造成磨损加剧