1 、 概述

　　泵是平臺 的重要流體輸送設備，數量龐大，轉動設備的維修工作量有一半以上是泵的維修，其中 95 ％是離心泵，而離心泵的故障中，機械密封的故障最多。根據 平臺 1998 年 ~2004 年的不完全統計，離心泵故障 37% 是機械密封故障， 31% 是軸承失效， 32% 是其他原因。

　　1.1 常見機封故障有以下幾種

　　1.1.1 泵運行時密封泄漏

　　1.1.2 密封泄漏和壓蓋結冰

　　1.1.3 密封面穩(wěn)定滴漏

　　1.1.4 泵運轉時密封尖叫

　　1.1.5 密封面外緣或壓蓋外側有碳粉積聚

　　1.1.6 密封面磨損嚴重，機封壽命短

　　1.2 為了保證機泵長周期平穩(wěn)運行，必須處理好機械密封的故障，做好故障原因分析。分析過程一般遵循以下四個步驟

　　1.2.1 收集資料。及時對故障設備現場情況詢問、觀察、檢查和測試。盡量做到實事求是、客觀、完整。

　　1.2.2 綜合分析。對所收集的資料歸納整理，抓住主要問題進行綜合、分析、推理，根據一兩個最符合實質的癥狀做出初步診斷。

　　1.2.3 初步診斷。根據故障現象的共性和特殊性進行分析、歸納，找出其間的聯系和規(guī)律，得出故障原因。

　　1.2.4 通過維修實踐驗證診斷。注意做好記錄，保存好損壞的密封元件；解體前、后認真地拆開密封箱檢驗和判斷，不要急于拆卸造成不必要的元件損壞和人力浪費。

　　1.3 機械密封故障的原因大致有四種

　　1.3.1 機械密封本身質量有缺陷。

　　1.3.2 泵本體有缺陷。

　　1.3.3 機械密封選用不當。

　　1.3.4 操作、使用、維護不當。

　　2 、   故障原因分析及對策

　　下面分別從密封的機械損壞、熱損壞、化學腐蝕、密封面磨損圖像分析判斷故障的原因及應對措施。

　　2.1 從機械損壞判斷密封失效原因

　　2.1.1 動環(huán)斷裂或開裂：原因是動環(huán)用脆性材料制成，斷面較薄，非常脆弱。若斷裂表面變色不均勻，或者存在磨屑，動環(huán)斷裂是在開車前或運行中發(fā)生的。若沒有磨屑、變色，斷裂可能是在拆卸時造成的。密封扭矩過大造成的損壞一般伴有所配合的傳動裝置磨損或損壞。

　　具體原因可能有以下幾種： a. 密封裝配不當；

　　b. 安裝操作失誤；

　　c. 密封面扭矩過大（壓縮量過大，泵壓力超高，潤滑性差，密封面干摩擦，密封面沖蝕，密封面粘著）；

　　d. 泵壓力超高；

　　e. 密封拆卸或解體時損壞；

　　f. 溫度變化大。

　　預防糾正措施有： a. 安裝時認真、小心操作；

　　b. 降低泵送液體壓力；

　　c. 調整壓縮量；

　　d. 加大封油量，降低密封溫度；

　　e. 改進環(huán)境，防止摩擦副潤滑不良造成扭矩過大；

　　f. 仔細裝配，避免密封咬死、卡住。

　　2.1.2 密封面扭曲

　　原因可能有： a. 壓蓋螺栓上的松緊不均或過緊，夾持應力過大；

　　b. 冷卻不好，有不均勻熱應力；

　　c. 泵操作壓力過高，超出設計；

　　d. 附助密封膨脹；

　　e. 密封面制造不平直；

　　f. 密封面間有雜物；

　　g. 密封環(huán)支撐面不合適。

　　預防糾正措施有： a. 調整壓蓋螺栓扭矩至均勻、合適力度；

　　b. 調整冷卻或沖洗液流量，保證密封面有足夠的冷卻和潤滑，并除去流體中雜質；

　　c. 降低泵的操作壓力；

　　d. 改變輔助密封結構和材料；

　　e. 將密封面重新加工平直；

　　2.1.3 密封面有擦傷和刻痕

　　原因有：制造或裝配時掌握不好；密封面進入顆粒物?？蓹C械或人工研磨消除刻痕或擦痕；改善密封環(huán)境，消除流體中的顆粒物。

　　2.1.4 密封環(huán)切邊

　　原因可能有： a. 軸振動大或泵壓力太高；

　　b. 軸彎曲；

　　c. 密封面與軸線不垂直。

　　預防糾正措施有： a. 降低軸振動值；

　　b. 降低泵操作壓力；

　　c. 消除軸的彎曲變形。

　　d. 保持密封面和軸線垂直。

　　2.1.5 水泵機械密封環(huán)粘著磨損：密封面有嚴重磨痕，表面有較光滑溝槽。原因是：密封面潤滑冷卻不良，局部溫度過高；密封比壓過大；密封面硬度不合適。應加強沖洗、冷卻；減小密封比壓；提高密封面硬度。

　　2.1.6 密封面磨粒磨損：固體顆粒沉積在密封環(huán)或其附近，硬環(huán)密封面上出現有規(guī)則的槽痕，軟環(huán)密封面上磨痕不均勻。

　　預防糾正措施有： a. 密封面使用較硬的耐磨材料，如碳化硅、碳化鎢等；

　　b. 采用雙端面密封和潔凈的封液（油）；

　　c. 單獨引入潔凈的封油，替代引自泵本身的液體封油；

　　d. 通過過濾設施，濾去自身封油中的顆粒物后，再引入密封箱。

　　2.1.7 密封面嚴重磨損、開裂、變色和過熱

　　原因是密封面間無液體或液體不足，密封干運轉。應在啟動前灌泵時排干凈氣體；排除影響泵吸入流量和壓頭的故障，如過濾器堵塞、入口閥開度不夠、入口液體溫度高、壓頭低等。

　　2.1.8 碳石墨環(huán)沖蝕：由于潤滑沖洗液入口流速過高、液體中有顆粒物，碳石墨環(huán)表面被沖蝕。

　　預防糾正措施有： a. 潤滑沖洗液管線加限流孔板；

　　b. 使用潔凈的封油；

　　c. 通過過濾設施，濾去自身封油中的顆粒物后，再引入密封箱；

　　d. 遮蔽密封環(huán)。

　　2.1.9 輔助密封件物理損壞： ○ 型環(huán)、 V 型環(huán)或 J 型環(huán)、波紋管等輔助密封件的切口、擦痕、刻痕、撕裂等損壞，都能導致密封失效。

　　原因可能有：安裝經驗不足；使用不當；飛邊、臺階棱、鍵槽等將密封件劃傷；制造有缺陷。宜針對原因處理。

　　2.1.10 ○ 型環(huán)、 V 型環(huán)或 J 型環(huán)等輔助密封件擠出

　　原因是軸和 ○ 型環(huán)、 V 型環(huán)或 J 型環(huán)環(huán)槽尺寸不正確，元件間隙過大；元件組裝時用力過大；壓力太高?？舍槍唧w原因處理。

　　2.1.11 扭矩過大造成波紋管失效

　　原因有：密封面缺乏潤滑，摩擦力大；壓縮量過大。

　　2.1.12 金屬波紋管疲勞失效

　　原因有：泵軸運轉時振動大；存在共振現象；轉動件和密封箱未對中。

　　預防糾正措施有：消除可能產生振動的轉子不平衡、軸彎曲、軸和聯軸器未對中等問題；避免共振；裝配時保持動靜元件對中好。

　　2.1.13 彈簧變形、斷裂：彈簧旋向和泵的轉向不正確，彈簧就會松開、打滑、變形、開裂、斷裂。必須保證單向彈簧總是夾緊軸套或動環(huán)且配置合適。

　　2.1.14 傳動失效：主要有傳動銷磨壞和斷裂；傳動凸耳磨損；傳動螺釘和卡箍失效。

　　原因有： a. 密封組件卡??；

　　b. 泵軸向串量太大；

　　c. 軸承失效；

　　d. 密封面潤滑差；

　　e. 泵操作壓力過高；

　　f. 軸彎曲大；

　　g. 軸振動過大。

　　預防糾正措施有： a. 防止?jié)櫥瑳_洗液中斷；

　　b. 減小軸向串量；

　　c. 保持緊釘螺釘緊力，使密封元件不在軸套上滑動；

　　d. 檢查軸承；

　　e. 降低操作壓力；

　　f. 校直彎曲的軸；

　　g. 降低軸振動。

　　2.1.15 彈簧失彈（密封擱住），原因可能有：固體顆粒堆積；封油氧化、高溫碳化、腐蝕產物和分解產物沉積；

　　預防糾正措施有： a. 對于有沉積物的介質，多用金屬波紋管密封、大彈簧密封，少用小彈簧密封；

　　b. 采用可攜帶走沉積物的潤滑沖洗液或蒸汽，防止產品熱分解；

　　c. 在密封結構上保持彈簧處清潔干凈；

　　d. 軸套靠近彈簧處采用硬面，避免軸套機械損壞。

　　2.2 從熱損壞判斷機封故障原因

　　2.2.1 密封環(huán)熱裂：密封面受高磨擦、高熱，產生熱應力過大，金屬或陶瓷密封面出現徑向裂紋，呈由中心向外發(fā)射狀。原因是：

　　a. 缺乏合適的潤滑；

　　b. 密封面間液膜汽化；

　　c. 缺乏合適的冷卻；

　　d.pV 值過大。

　　預防糾正措施有： a. 保證密封面處有足夠流量的潤滑冷卻液帶走密封產生的摩擦熱和泵送熱流體傳導的熱量，一般潤滑冷卻液流過軸封箱的溫升應小于 22 ℃ ，軸封箱壓力應高于流體在該溫度下的飽和蒸汽壓約 1.7Kg /cm2 ；

　　b. 密封壓縮量在合理范圍，尤其注意計入軸向串量的變化；

　　c. 采用抗熱、耐振能力好，具有高 pV 值的碳化鎢、碳化硅作密封面材料。

　　2.2.2 機封汽化泄漏

　　原因是：操作壓力超高；密封冷卻潤滑不足；密封面變形。

　　預防糾正措施有： a. 改善密封面冷卻潤滑狀況；

　　b. 盡量采用窄密封面的密封環(huán)，以減少摩擦熱；

　　c. 檢查封油（冷卻液）線是否堵賽；

　　d. 機封壓縮量在設計范圍，即保證在合理的 pV 值下工作。

　　2.2.3 密封環(huán)表面剝落、皰疤

　　原因是： a. 密封面干磨；局部突然過熱膨脹；

　　b. 碳石墨環(huán)熱應力過大；

　　c. 粘性液體摩擦產生高熱；

　　d. 碳石墨環(huán)內浸漬劑汽化膨脹造成隆起皰疤；

　　e. 頻繁開停車造成局部過熱，形成高應力，材料破壞。

　　預防糾正措施有： a. 防止干運轉；

　　b. 選用雙斷面密封，采用熱虹吸或強制循環(huán)冷卻潤滑系統；

　　c. 保持產品低粘度；

　　d. 避免頻繁開停車；

　　e. 采用無孔隙和浸漬劑的碳化鎢和碳化硅密封材料代替碳石墨。

　　2.2.4 機封摩擦副處氧化、結焦，并很快磨損和密封擱住

　　原因是：烴介質氧化或化學分解；大氣側有碳化現象。

　　預防糾正措施有： a. 采用低壓蒸氣背冷防止焦蠟產生和固化；

　　b. 引入沖洗液消除摩擦副處結焦；

　　c. 采用軸封箱夾套冷卻；

　　d. 將機封軟環(huán)更換成耐磨的硬密封材料。

　　2.2.5 鑲嵌環(huán)松脫：由于鑲嵌環(huán)過盈配合選擇不當，在工作時的高溫下鑲嵌環(huán)松脫，造成機封泄漏。

　　預防糾正措施有： a. 改用整體硬質合金環(huán)；

　　b. 正確選用該材料工作溫度下的配合過盈量；

　　c. 采用膨脹系數接近的材料做成鑲嵌環(huán)和環(huán)座，以減少溫度的影響。

　　2.2.6 輔助密封環(huán)（ ○ 型環(huán)、 V 型環(huán)或 J 型環(huán)）過熱變脆、產生開裂、永久變形彈性消失

　　原因有： a. 軸和軸承箱過熱；

　　b. 密封面過載產生大量的摩擦熱導致過熱；

　　c. 輔助密封環(huán)材料選用不正確；

　　預防糾正措施有： a. 保持密封箱冷卻循環(huán)液暢通，管路無堵塞結垢；

　　b. 檢查泵有無抽空、干運轉；

　　c. 檢查輔助密封環(huán)（ ○ 型環(huán)、 V 型環(huán)或 J 型環(huán)）材質是否滿足使用溫度要求；

　　d. 采用耐高溫的金屬波紋管。

　　2.3 從化學腐蝕判斷故障原因

　　2.3.1 密封環(huán)整體腐蝕：碳石墨環(huán)與產品接觸區(qū)受腐蝕作用侵蝕，整體呈現腐蝕、咬蝕、剝落、蜂窩狀或掉皮，碳石墨環(huán)硬度下降。原因是碳石墨環(huán)與泵送液體性質不相容，應該重新選擇密封環(huán)材料；或采用雙端面密封，用沖洗液隔離腐蝕環(huán)境；或采用單端面密封加襯套、沖洗液。

　　2.3.2 密封環(huán)浸析腐蝕和結晶：浸析或結晶物聚集在密封面邊緣，有時嵌在軟環(huán)內，密封面磨損很快。原因可能是浸析使密封環(huán)受化學侵蝕   或泵送液體因受熱結晶?？筛挠每菇g材料；用蒸汽、熱水、封油、溶劑作機封背冷以溶解或沖走結晶物。

　　2.3.3 金屬表面腐蝕：由于整體腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等各種腐蝕作用，密封環(huán)、彈簧、軸套、組裝套等元件失效，應選用耐蝕性好的不銹鋼材料。

　　2.3.4 輔助密封圈 ( 一般是 ○ 型、 V 型或 J 型 ) 受泵送液體化學浸蝕 , 體積膨脹或收縮 , 密封圈功能喪失造成泄漏。應檢查密封圈材料選用和尺寸是否正確。

　　2.3.5 彈簧、波紋管應力腐蝕：縱向焊縫軋制金屬波紋管和彈簧在受力狀態(tài)下處于腐蝕環(huán)境中，易產生應力腐蝕。腐蝕的原因是加工工藝中的焊縫熱處理不好；材料防腐蝕能力不夠。應改進熱處理工藝；選用高一級的材料。

　　2.4 從密封面磨損圖像判斷故障原因

　　2.4.1 機械密封動、靜兩密封面一般由一軟一硬兩個密封環(huán)組成（有時也用兩個硬環(huán)，俗稱 “ 硬碰硬 ” ），其中軟環(huán)比硬環(huán)窄。如果硬環(huán)密封面外徑處接觸磨損較重，軟環(huán)的外緣可能有切邊。在運行壓力低時穩(wěn)定少量泄漏，在較高壓力下不漏或漏量很少?？赡艿脑蚴牵好芊饷嫜心ゲ黄剑挥蓹C械效應造成密封環(huán)變形；密封面間侵入外來雜質等。

　　2.4.2 硬環(huán)密封面內徑處接觸磨損較重，軟環(huán)的內緣可能有切邊，密封面形成錐角?？赡苁敲芊猸h(huán)熱變形，應改善密封的冷卻或更換密封材料。

　　2.4.3 硬環(huán)密封面上接觸磨損的寬度遠大于軟環(huán)寬度，泵靜止時密封不漏，運轉時連續(xù)滴漏?？赡艿脑蚴牵罕脤χ胁缓?；軸彎曲；軸承間隙大或損壞；泵振動或汽蝕；泵憋壓；靜環(huán)偏心或未對中。

　　2.4.4 靜環(huán)上有一處或幾處高點接觸，動靜密封面互相不平行?？赡艿脑蚴牵罕幂S對中不好；機封壓蓋和靜環(huán)接觸處有毛刺或溝槽；機封壓蓋變形（可能螺栓扭矩過大），動、靜環(huán)密封面平直度不夠；防轉銷位置不正確或靜環(huán)槽過淺等。

　　2.4.5 密封面偏心接觸，靜環(huán)上有偏心接觸圖像，如果靜環(huán)無破損，動環(huán)上無異常磨損。一般是動環(huán)未對中，可能的原因是：動環(huán)結構設計和間隙不正確；軸套外徑和軸封箱內徑不同心。

　　2.4.6 壓蓋螺栓處有密封面接觸圖像，在每個螺栓位置靜環(huán)密封面上，有機械變形高點，動環(huán)情況正常，機封在靜止和運轉時均有連續(xù)泄漏。原因是螺栓過緊造成壓蓋變形 , 應更換壓蓋墊片，保證墊片全面接觸，防止壓蓋變形。

　　2.4.7 硬環(huán)高度磨損，軟環(huán)使硬環(huán)磨出 360 ° 的均勻深槽。原因是密封面間無潤滑液體，可能是灌泵時泵未灌滿；循環(huán)沖洗線或封油線堵塞；封油罐未加封油等。

　　2.4.8 硬環(huán)磨損嚴重或產生 360 ° 熱裂紋，軟環(huán)高度磨損，有時大氣側有碳石墨粉積聚。原因是密封面摩擦熱量大、產品溫度高，冷卻液大量汽化，應該加強密封面的沖洗和冷卻，降低密封面溫度，改變材質或改變密封結構。

　　3 結束語

　　隨著材料和制造技術的進步，機械密封的可靠性有了極大的提高，現在機械密封本身可以無故障運轉多年。單純由于機封本身原因造成機泵泄漏的情況并不很多。處理機泵泄漏問題時，我們一定要綜合考慮泵的安裝精度、操作運轉條件、機封裝配精度等方面因素，查清原因，有針對性的解決存在的問題。