时间：2023-09-15 17:41:41
[关键词]密封技术；水泵；维修
中图分类号：TG903 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0061-01
一、机械泄漏原因分析的原则
对于每一套机械密封，无论因何失效，都应进行详细的分析研究，并做好有关的数据记录。当密封件损坏后，不能仅局限于从被损件本身查找失效原因，而应将拆卸下来的机械密封妥善地收集起来，并清洗干净，按照静止和转动两大部分分别放置。一般检查的顺序是：首先，分析受损伤的密封件对密封性能的影响，然后依次对密封环、传动件、弹性元件、辅助密封圈、紧固螺钉等的磨损痕迹进行仔细检查。对于附属件，如压盖、轴套、密封腔体以及密封系统等也应进行全面的检查。此外，还要了解泵的运行环境和工作条件，以及以往密封失效的相关记录。在此基础上进行综合分析，就可快速找出导致密封失效的根本原因。
二、机械密封的结构组成及工作原理
机械密封亦称端面密封，其至少有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力（磁力）的作用下，加之辅助橡胶或氟塑料密封的配合，与另一端面保持紧密贴合并相对滑动，从而构成有效防止工作介质泄漏的密封结构。由于两个密封端面的紧密贴合，使密封端面之间的交界（密封界面）形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，造成阻力，阻止介质泄漏，又使端面得以，由此获得长期的密封效果。机械密封与软填料密封相比具有：密封可靠、使用寿命长、摩擦功率消耗小、维修周期长、抗振性好等优点。但机械密封存在结构较复杂，零部件加工制造要求高，安装与更换比较麻烦，要求操作员工有一定的技术水平，特别是当机械密封在运行中出现偶发故障时，处理比较困难。当前常见的机械密封主要由静止环、旋转环、弹性元件、紧定螺钉、辅助密封件、压盖等零配件组成。根据泵用机械密封国家标准（GB6556―86）规定，常用的有两种型式，分别是单端面机械密封和双端面机械密封，对于在机械密封中起关键作用的旋转环和静止环，由于它们是机械密封中最主要的零配件，其性能好坏直接关系到密封效果和寿命，因此，对密封环的材料、结构、形状、尺寸以及表面加工质量等都有较高的要求。
三、泄漏原因分析及判断
1.安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。
2.试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（1）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
3.正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；（2）对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；（3）回流量偏大，导致吸入。（4）对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；（5）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；（6）环境温度急剧变化；（7）工况频繁变化或调整；（8）突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取有效措施。
4.周期性渗漏。周期性泄露有一下及格原因：（1）泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。（2）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。（3）转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。
5.因其他问题引起的机械密封渗漏。机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。（1）弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差±2mm，压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动静环端面比压不足，则不能密封。（2）安装动环密封圈的轴（或轴套）端面及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体）的端面应倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。（3）水泵壳体变形对机械密封影响严重。
机械密封本身是一种要求较高的精密部件，对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。因此，检修装配人员在安装使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于泵的技术要求，具备充分的条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。机械密封的泄漏处理，须在长期巡检、维修实践基础上，对泄漏症状进行观察、分析、判断，才能得出正确结论。
参考文献
[1] 原学礼.化工机械维修管钳工艺[M].化学工业出版社，2006，4.1.
关键词：水泵机械 密封 泄露 对策
1、水泵机械密封渗漏存在的问题
1.1 由于压力产生的渗漏
一是真空状态运行造成的机械密封渗漏。泵在起动、停机过程中, 由于泵进口堵塞, 抽送介质中含有气体等原因, 有可能使密封腔出现负压, 密封腔内若是负压, 会引起密封端面干摩擦, 内装式机械密封会产生漏气(水) 现象, 真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异, 而且机械密封也有其某一方向的适应性。
二是高压和压力波造成的机械密封渗漏。由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa 时,会使密封端面比压过大, 液膜难以形成, 密封端面磨损严重, 发热量增多, 造成密封面热变形。
1.2 周期性渗漏
转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡, 汽蚀或轴承损坏(磨损) ,这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。泵转子轴向窜动量大, 辅助密封与轴的过盈量大, 动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转, 动、静环磨损后, 得不到补偿位移。此外，密封面油量不足也引起干摩擦或拉毛密封端面。
2、影响机械密封效果的原因
首先，机械加工精度不够。机械加工精度不够，原因有很多，有的是机械密封本身的加工精度不够，这方面的原因容易引起人们的注意，也容易找到。但有时是泵其它部件的加工精度不够，这方面的原因，不容易引起人们的注意。例如：泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加大精度不够等原因。这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的。
其次，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是机械密封本身的原因，泵的其它零部件是产生振动的根源，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。
再次，泵轴的轴向窜量大。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0.5 mm以内。
第四，轴向力偏大。机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的，若存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因，造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力，运转时密封压盖温度将偏高，对于聚丙烯类的介质，在高温下会被熔融，因此泵启动后很快就失去密封效果，泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。
最后，没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理。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、、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统，达不到密封效果； 有时虽然设计人员设计了辅助系统，但由于冲洗液中有杂质，冲洗液的流量、压力不够，冲洗口位置设计不合理等原因，也同样达不到密封效果。
3、对策建议
3.1密封渗漏的解决对策
首先，采用双端面机械密封, 这样有助于改善条件, 提高密封性能。其次，在装配机封时, 弹簧压缩量一定要按规定进行, 不允许有过大或过小的现象, 高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理, 尽量减小变形, 可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料, 并加强冷却的措施, 选用可靠的传动方式, 如键、销等。再次，在装配机械密封时, 轴的轴向窜动量应小于0.1mm , 辅助密封与轴的过盈量应适中, 在保证径向密封的同时, 动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由地弹回来)。最后，油室腔内油面高度应加到高于动、静环密封面。
3.2加强密封效果的对策
首先，泵产品在设计过程中，要充分分析振动的来源，以消除振动源;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;现场生产、操作、维修、调节时，严格把关，消除振动源。
其次，比较理想的设计方案有两个：一个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； 另一个是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
最后，消除泵轴挠度偏大的措施 ：减少两端轴承之间的距离；增加泵轴的直径；提高泵轴材料的等级；泵轴设计完成后，对泵轴的挠度要进行校核检验计算。
4、结论
一是分析机械密封的质量事故的原因时，要充分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。
二是对重要泵产品的机械密封，要增加保护措施，提高密封质量，减少密封质量事故。
【关键词】机械密封；新技术；应用
对化工产品而言，绝大部分都具有易燃、易爆、有毒等危险性，倘若这些化工产品不慎泄露，不仅会带来巨大的经济损失以及严重的环境污染，更严重的是会威胁人的生命安全。正由于化工行业存在上述特性，所以化工机械设备须具有较强的密封性与耐腐蚀性，以确保机械设备拥有较长的使用寿命[1]。与此同时，为了符合机械密封技术应用过程中复杂的作业环境及严格的现场要求，多组合、多结构、多材料的机械密封部件得到了广泛的推广与应用，各种新概念、新标准以及新工艺也相继地被研发出来，并且在石化行业中展现出较好的应用前景。
机械密封装置通常用来对机体和旋转轴进行密封，除此之外，机械密封还对确保离心机、搅拌机、反应釜、泵、过滤机、压缩机、齿轮箱、旋转接头、阀门等主要装置设备的正常作业起到关键性的保护作用。目前，随着产品生产水平的不断提高以及环保、节能问题受到越来越广泛的关注，机械的密封标准也更为严格。因此，研究机械密封新技术、新材料的开发与应用是当前石化行业发展的首要任务。
一、机械密封的新材料
自70年代陶瓷材料的推广使用以来，机械密封材料的选择范围也得到了很大的拓展。以往进行配对的两种机械密封材料中，一种是基质材料以碳石墨为主的软质材料；另一种是基质材料以陶瓷或硬合金为主的硬质材料。其中，设备辅助密封圈多采用聚四氟乙烯、合成橡胶等材料制作[2]。现如今，众多新型材料涌进了石化行业机械密封应用中，比如自型硬合金、高性能陶瓷以及高性能密封材料等等。除此之外，通过在原有的密封材料里添加强自性、低熔点的纳米材料制作而成的新型密封材料—纳米复合材料，已经在石化行业中广泛推广。
然而，通过将碳化硅SiC、氮化硅Si3N4、氧化锆ZrO2等多种物质烧结所生成的新型密封材料在近期亦得到了较为普遍应用。该密封新材料的特点是韧性较好、耐热耐冲击性较好、硬度较高等。由于SiC对各类腐蚀性物质表现出较强耐腐蚀性，因此，SiC材料是目前最为常用的陶瓷材料之一。
二、机械密封的新技术
随着科学技术的高速发展以及机械密封新材料的不断涌现，推动了机械密封技术进一步发展。新型机械密封技术的推广与应用旨在减少产品泄露及其对环境的污染，同时延长机械密封装置设备的使用寿命。概括起来，机械密封新技术主要包括以下四种：
（一）剖分式机械密封技术
部分式机械密封一端为内部具有一个特定形状凹槽的连接密封腔，另一端相应位置上则为一个前端带有相似形状凸台和后部具有连接凹槽的接头，接头两部分外端面由具有环弧性凸起的结构所组成，在安装时将接头压入连接密封腔中，达到密封的目的，并可随着压力变化，自动调整密封效果。根据端面的不同可以将其分为改型端面与平行端面部分式机械密封[3]。
（二）非接触式机械密封技术
通常情况下，将非接触式机械密封技术定义为通过依托流体所产生的动压或者静压在密封端面形成一片起到隔离作用的流体膜的一种新型机械密封技术。这种密封技术与使用固相、硬性材料进行密封的接触式机械密封存在着很大的差异。由于航空航天、能源以及石化等事业的不断前进，使其对高速、高温、高压、真空等特殊工况下机械设备的密封性、可靠性以及耐用性等各项性能有了更为严格的要求。正是由于非接触式机械密封技术具有的较好密封性与耐用性，使其在石化行业的机械密封技术应用中占有一定的优势。
（三）流体回流式机械密封技术
流体回流式机械密封技术的基本原理就是通过转变外泄流体的流动路径并将其送回机械密封腔内，从而达到机械设备零泄漏的最终目的。并且，流体回流式机械密封技术具有方便维护、适用性强、结构简单等优点，特别适用于各种高参数的特殊工况，比如：高温、高速、高压等等[4]。
（四）组合式机械密封技术
组合式机械密封技术就是将多种密封技术进行结合使用的一种新型机械密封技术。它能够充分地发挥各种密封技术的优点，有效的避免各自的缺点，因此，组合式机械密封技术是当前密封技术发展的必然趋势。机械密封技术的组合形式多种多样，其中，最为常见的有接触式结合非接触的密封形式以及接触式结合接触式的密封形式。
三、新技术与新材料在石化机械密封中的应用
工程科学、材料科学以及计算机技术的深入研发与应用，给机械密封技术的改进与发展奠定了坚固的理论根基，并且，研究石化行业机械密封新技术与新材料高效运用，能够加快推动企业的稳定、快速、可持续发展。
（一）零泄漏密封
零泄漏密封指的是机械设备中的工艺流体无泄漏，也就是泄漏量为零。零泄漏密封通常使用干运转的密封方式，并且具有相应的辅助设备，比如阀门、计量仪表、密封监控装置以及报警装置等。零泄漏密封系统通过将封堵流体（其中，P封堵流体>P大气、P工艺流体）输送到密封室，来达到将工艺流体与外界大气隔绝的根本目的。
（二）集装箱式密封
集装箱式密封技术来自于运输集装箱的启发，在进行安装之前，将其静止与旋转部件以整体进行安装，待试压及检查均符合要求后再套装到集装箱的内轴，并用螺钉及螺旋进行紧定，则此密封便可进行平面运作。
四、结语
石化行业所使用的装置设备大部分都需要进行机械密封，通过机械密封来避免工艺流体的漏、跑、滴、冒，以达到保护作业环境、降低工程成本、提高运作效率的根本目的，实现石化行业现代化、科学化发展的根本要求。因此，研究并高效运用机械密封新技术与新材料，不仅能够使石化企业获取更好的工程效益，而且还能够使石化企业树立环保、节能的良好企业形象，促进企业的稳定、快速、可持续发展。本文充分考虑了石化行业的特殊工况条件，简要介绍了机械密封的新材料及新技术，为今后石化行业机械密封技术的研究与发展提供扎实的理论基础与重要的技术指导。
参考文献
[1]李磊.机械密封技术在化工行业中的应用[J].科技风，2011（13）：109-110.
[2]秦忠，魏厚瑶.油田高压注水泵机械密封新技术[J].科技创新导报，2011（08）：13-14.
关键词：机械密封；原理；新技术
引言
随着科学技术的不断发展以及新型材料的出现，机械密封技术随之迅速发展起来。近年来人们对环境保护日益关注，引起对机械密封的泄露要求越来越高，同时为了延长装置的检修周期，要求机械密封的使用寿命随之延长。因此，发展机械密封的新技术、新产品以满足人们对高性能机械密封的要求。
机械密封技术简介
1.1 机械密封基本原理
机械密封也叫做端面密封，是一种旋转机械的封油装置。由于传动轴贯穿在整个设备内外，轴与设备之间就会产生空隙，将两个密封元件置于垂直于轴线的平面上，流体介质就不会通过空隙向外泄露，密封元件反而会在流体介质的静压力以及弹簧力的作用下，保持相互贴合并相对运动从而达到防止流体泄露的目的。
密封环是构成机械密封的主要元件，它在很大程度上决定了机械密封的使用性能及使用寿命，因此对于密封环有严格的使用要求：要有足够的强度和刚度；应有较小的摩擦系数和良好的自性；密封端面应有足够的硬度和耐腐蚀性；密封环应有良好的耐热冲击性能；密封环要容易加工制造。
1.2 机械密封的特点
使用寿命长。机械密封在油、水类介质中使用时间长达1~2年或者更长时间，在化工介质中的使用寿命通常也能达到半年以上。
密封可靠。机械密封在长时间的运行中，密封状态稳定且泄漏量很小，通常机械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h，与软填料密封相比，泄露量小很多。
摩擦功率损耗小。由于机械密封接触端面面积较小，其摩擦功率消耗仅为软填料密封的10%~50%。
适用范围广。机械密封适用于高温、低温、真空、不同转速以及各种腐蚀性介质和含有磨粒介质等情况的密封。
抗振性强。随着波纹管式和全补偿式机械密封的发展，机械密封的抗振性越来越强，缓冲性也越来越好。
无需经常调整。使用机械密封的维修周期长，端面磨损后能够自动补偿，通常情况下无需经常维修。
机械密封技术
2.1 密封端面改形技术
干运转气体密封技术。干运转气体密封就是将开槽密封技术应用于气体密封。干运转气体密封除结构相对简单，安装维护费用较低，运行无磨损，功耗小等特点以外，还能够实现零泄漏或者零溢出，系统运行可靠。克兰公司首先研制的28型螺旋槽干运转气体密封主要用于汽轮机、搅拌机及离心压缩机。后来又研制了用于泵中的2800和2800E系列干运转气体端面密封。
上游泵送密封技术。上游泵送密封的工作原理与干气密封类似，是利用密封面上开流槽在旋转条件下将下游少量的泄露流体介质泵送回上游。主要产品有美国约翰克兰公司研制生产的8000系列螺旋槽上游泵送机械密封，以及我国石油大学研制的泵出式圆弧槽端面密封。
密封面开深槽流体静压型机械密封。就是为了将外界流体或者密封流体引入到密封端面，以便对密封端面进行充分的和冷却，而在密封端面上开几组深槽和压力介质引入孔。虽然此种方法泄漏量较大，但此技术仍广泛应用于高压、高温、高速等普通机械密封难以满足工程要求的情况中。
流体动压密封技术。就是在密封环上开出1~2mm的沟槽，利用密封面流槽，形成局部热变形和力变形，然后在密封面上产生流体动力楔效应。其优点是利用槽可以增强承载能力，降低摩擦热，适宜用于高参数密封。美国克兰公司获得流体动压垫高压旋转机械密封专利，将流体动压垫应用于轻烃密封中。国内的石油大学利用有限元对热流体动压密封做了相应的研究。
2.2窄环刃边机械密封
窄环刃边密封的结构特点是动环密封面的宽度很窄，仅0.2~0.6mm，而且平衡比是B=0~0.5。这样由于密封面很窄，就能够限制固体杂物的形成，即使已经形成的固体物质或者纤维也能够背尖边切断而排除。在石化企业中不仅应用国外产品还应用了国内产品，比如在锦州和齐鲁橡胶厂的工艺装置中已经推广应用
2.3 流体阻塞密封技术
在过去经常是用液体阻塞液体或者气体，叫做液封液或者液封气技术。而现在采用气体阻塞液体或者气体，即气封液或者气封气技术。流体阻塞技术有以下几个特点：密封环的选用材料具有自且不胶合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而产生的热量能够及时的散发出去；阻塞气体通常采用空气或者氮气、二氧化碳等惰性气体；为了减少备件量并且要避免左右的错装，开槽密封应尽可能选择双向旋转结构；在开车或者停车过程中会产生一定量的干摩擦，为了有利于清除磨粒，应注意环槽的几何形状。主要产品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液体阻塞密封，以及齐鲁石化公司和石油大学研制的蒸汽阻塞密封。
2.4 零逸出密封技术
所谓零逸出技术就是指使工艺流体不逸出的密封技术。通常情况下，零逸出密封采用干运转密封，可以是接触式的干运转密封也可以是非接触式干运转密封。其密封特点是利用流槽的各种流体的静动压效应来增加流体膜的承载能力，与此同时还要利用浅槽形成较薄的流体膜和较小的泄漏量。主要产品有美国杜拉密泰列克公司最近生产的泵用SB-200型干运转控制逸出集装式密封和GF-200型节能零逸出气体阻塞密封。
结论
随着先进科学技术和先进制造技术的发展，我国工程机械也会有较大发展，因此我国机械密封技术将广泛应用于各个机械行业中去，对机械密封的密封要求越来越高，因此，机械密封要朝着零逸出、高可靠性、长寿命及高性能方向发展。
参考文献
[1] 张文平.机械密封的应用探讨.科技情报开发与经济,2010(2):220-221.[2] 顾伯勤,蒋小文,孙见君,陈晔.机械密封技术最新进展.化工进展,2003(22):1160.
[3] 左振亮,李楠.机械密封技术与研发方向.辽宁化工,2008(10):698-700.
一、机械密封的构成原理及主要结构
机械密封是一种旋转机械的轴封装置，指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在液体压力和补偿机构弹力（或磁力）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，又叫端面密封。机械密封广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封，其主要作用是将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。
机械密封通常组成部分包括动环、静环、压紧元件和密封元件。其中动环随泵轴同步旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系，但零件自身性能、辅助密封装置和安装的技术要求必须保证，这是使机械密封发挥它应有作用的基础。
二、机械密封常见故障现象及产生原因分析
机械密封由于其结构特殊性及运转环境的特殊性，其故障率相对较高。主要表现形式是密封端面会出现磨损、热裂、变形、破损等情况，而弹簧由于长期使用，也会发生松弛、断裂和腐蚀。辅助密封圈常现的现象是裂口、扭曲和变形、破裂。
机械密封在运行中故障主要表现是振动和发热，其主要成因是动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，因振摆引起碰撞而振动。此外，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。
三、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。转
四、处理机构密封常见故障的有效措施
如果机械密封的零件出现故障，就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度，提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利。为了提高密封效果，对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求较高。动静环的摩擦面的宽度不大，一般在2～7毫米之间。
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。
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、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。
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。
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、、冲走杂物等作用。
【关键词】离心泵；机械密封；泄漏
在化工生产中，常常需要将流体从低处输送到高处、从低压输送至高压，或沿管道送至较远的地方。为达到此目的，必须对流体加以外功，以克服流体输送过程中的阻力。为流体提供能量的机械成为流体输送机械，根据工作原理的不同通常分为四类，即离心式、往复式、旋转式及流体动力作用式。而离心泵即为流体输送机械中最为常见的一种动力机械。离心泵具有结构简单、流量大而均匀、操作方便的优点。而机械密封则是这种流体输送机械的轴封装置，具有泄漏量小和寿命长等优点。
1 机械密封故障现象及分析
泵用机械密封种类繁多、型号各异，但泄漏点主要有五处：轴套与轴间的密封；动环与轴套间的密封；动、静环之间的密封；静环与静环座间的密封；密封端盖与泵体间的密封。
一般来说，轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决，但需细致观察，特别是当工作介质为液化气体或高压、有毒有害气体时，相对困难些。其余的泄漏直观上很难辨别和判断，须在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、研判，才能得出正确结论。
1.1 安装静试时泄漏
机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。
1.2 试运转时出现的泄漏
泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。
引起摩擦副密封失效的因素主要有：
（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；
（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；
（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；
1.3 正常运转中突然泄漏
离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。主要有：
（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；
（2）对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；
（3）回流量偏大，导致吸人管侧容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，损坏密封。
2 机械密封失效原因分析与维修
2.1 周期性渗漏
（1）泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大， 动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。
对策：在装配机械密封时， 轴的轴向窜动量应小于0.1mm ， 辅助密封与轴的过盈量应适中， 在保证径向密封的同时， 动环装配后保证能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由地弹回来）。
（2）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。
对策：油室腔内油面高度应加到高于动、静环密封面。
（3）转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损） ，这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。
对策：可根据维修标准来纠正上述问题。
2.2 由于压力产生的渗漏
高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。
对策：在装配机封时， 弹簧压缩量一定要按规定进行， 不允许有过大或过小的现象， 高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理， 尽量减小变形， 可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料， 并加强冷却的措施， 选用可用的传动方式，如键、销等。
2.3 由于介质引起的渗漏
大多数潜污泵机械密封拆解后， 静环和动环的辅助密封件无弹性， 有的已经腐烂， 造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用，造成了机械渗漏过大， 动、静环橡胶密封圈材料为丁腈―40 ，不耐高温，不耐酸碱，当污水为酸性碱性时易腐蚀。
对策：对腐蚀性介质， 橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。
3 结论
以上总结了机械密封比较常见的泄漏原因以及维修对策。机械密封本身是一种要求较高的精密部件， 对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在实际使用过程中，应综合考虑机械密封失效的各种因素，使装配的机械密封适用于离心泵的技术要求和工艺要求，保证机械密封长期可靠地运转。
【参考文献】
[1]顾永泉.机械密封实用技术[M].北京：机械工业出版社，2002.
冶炼厂水泵数量多，有采用填料密封的，也有采用机械密封的，这里重点研究机械密封的泄露现象。水泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：
（1）轴套与轴间的密封；（2）动环与轴套间的密封；（3）动、静环间密封；（4）对静环与静环座间的密封；（5）密封端盖与泵体间的密封。一般来说，轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决。其余的泄漏直观上很难辩别和判断，须在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、研判，才能得出正确结论。
1.泄漏原因分析及判断
1.1安装静试时泄漏
机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。
1.2试运转时出现的泄漏
泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：
1.2.1操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；
1.2.2对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；
1.2.3动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；
1.2.4静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；
1.2.5工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；
1.2.6设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
1.3正常运转中突然泄漏
离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。
1.3.1抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；
1.3.2对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；
1.3.3回流量偏大，导致吸入
1.3.4对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；
1.3.5介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；
1.3.6环境温度急剧变化；
1.3.7工况频繁变化或调整；
1.3.8突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取有效措施。
1.4周期性渗漏
周期性泄露有一下及格原因：
1.4.1泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。
1.4.2密封面油量不引起干摩擦或拉毛密封端面。
1.4.3转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。
1.5因其他问题引起的机械密封渗漏
机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。
1.5.1弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差±2mm，压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动静环端面比压不足，则不能密封。
1.5.2安装动环密封圈的轴（或轴套）端面及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体）的端面应倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。
1.5.3水泵壳体变形对机械密封影响严重。
2.解决办法
根据上面的分析，知道了水泵机械密封泄露的原因后，就可以找到正确的解决办法，下面列举几种办法，可以根据现场实际情况应用。
2.1在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时动环装配后保证能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由地弹回来）
2.2油室腔内油面高度应加到高于动、静环密封面
2.3在装配机封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理，尽量减小变形，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的措施，选用可靠的传动方式，如键、销等。
2.4采用双端面机械密封，这样有助于改善条件，提高密封性能
2.5对腐蚀性介质，橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶
2.6在固体颗粒容易进入的位置应选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。
在现代化工生产中，泵用机械密封不可或缺，且用量很大，特别是在储运硫酸、烧碱等特殊液体物料方面，对密封性有着极为严格的要求，但机械密封泄漏是个难题，亟待解决。对此，本文分析了泵用机械密封泄漏问题，并就其检修进行了研究，希望对降低泵用机械密封泄漏几率和影响，延长密封使用寿命有所帮助。
【关键词】泵用机械密封 泄漏 检修
众所周知，泵用机械密封在化工领域十分常见，一旦发生泄漏便容易引发安全事故和重大损失，毕竟其运输的多为危险性物质，如硫酸、烧碱等，这就要求我们加强日常检修，以期将密封泄漏隐患降至最低。可是在正式着手该项工作之前，必须对泵用机械密封泄漏的原因和检修方法等有所掌握，唯有如此，才可能事半功倍，有效解决问题。
1.泵用机械密封泄漏分析
泵用机械密封之所以应用广泛，而这与其诸多优势关系密切，如较之软填料密封，其泄漏量小，状态稳定，密封性更为可靠；摩擦功率较小，轴套磨损几乎可忽略；而且抗震性好，使用寿命和维修周期较长，其中端面在发生磨损后仍可进行一定的修补并继续使用。虽然如此，可是泄漏问题并不能完全规避，而且后果不容忽视，具体情况如下所述：
1.1试验性泄漏
若泵用机械密封安装不规范，则易在静压或加水试验期间发生泄漏，常见的有动静环接触面因安装不当而损坏或碰伤，动静环夹入了砂尘或铁锈等异物，密封圈未压紧或损坏或尺寸有误等都可能引发泵用机械密封泄漏甚至失效。
1.2突发性泄漏
一般情况下，因泵抽真空、振动强烈等原因导致补偿弹簧、传动销、防转销等脱落或断裂，以及相关辅助装置出现故障灯，如此一来，动静环冷热状态便会骤变，最终造成密封面裂缝或变形，进而发生密封泄漏，此时需要对部分泵用机械密封部件进行更换[1]。
1.3运转性泄漏
在泵用机械密封使用期间，往往也面临着一些泄漏问题，如零件受力不均导致的端面变形，摩擦热和过大的端面比压导致的动静环热变形，圆套件与动静环存有水垢而无法及时对磨损位移进行补偿，动静环密封面中的轴线有着误差较大的不垂直度，选材不当导致工作介质失去弹性等，均易造成密封失效[2]。
1.4压力性泄漏
当启动或停运泵时可能会因进口堵塞或者介质中有气体致使密封腔存在负压，并由此引发端面干摩擦和密封泄漏；有时压力波和高压也会导致泵用机械密封泄漏，因为过大的总比压、弹簧比压、密封腔内压容易加大液膜的形成难度，这无疑加大了泄漏风险。
此外，在泵停运一段时间后重新启动容易因介质结晶、凝固、弹簧锈蚀等发生机械密封泄漏；泵轴的周期性振动、窜动量超标、参数不稳定、密封腔内压变动等情况则容易引发周期性泄漏问题。
2.泵用机械密封泄漏检修研究
泵用机械密封形式多样，原因复杂，但无论出自何种因素，均不利于硫酸、烧碱等物质的安全存储和运输，故进行科学有效的检修十分必要。
2.1尽量避开检修误区
在泵用机械密封检修过程中，常常面临着一定的误区，如：越紧的动环密封圈反而会影响密封效果，过大的弹簧压缩量容易造成密封失效，越紧的叶轮锁紧螺母可能会引发垫圈提前失效，过紧的静环密封可因发生偏磨而过早失效等等，而且在原因不明的情况下，并不建议一定要急于拆修或更换新的密封零件，降低引发新泄漏风险的概率[3]。因此为保险起见，我们在对泵用机械密封进行检修时，必须认清上述误区，并熟练掌握其基本结构和工作特点予以合理选型、规范安装和科学使用管理，特别是有关储运硫酸、烧碱等物质的泵用机械密封，更应予以高度重视。
2.2明确清扫检点
泵用机械密封要求内部无杂质，零部件无损，故动环、静环、轴套等结构需要彻底清扫干净，并重点检修：动静环是否存在裂纹、划痕等缺陷，最好借助专用工具对密封面的平整度进行检查，或者着手水压试验，以此消除泄漏隐患；检查动静环座与密封圈是否存在伤痕，补偿弹簧是否变形或损坏或者倔强系数偏大偏小，以便及时发现并消除异常隐患；密封轴套的沟痕、毛刺缺陷，密封胶圈的气孔、裂纹缺陷和直径偏差，螺旋线断线、裂纹等缺陷等均易引发密封泄漏，故应重点检查和维修。
2.3严格校核组装尺寸
由于泵用机械密封检修相对复杂，若要确保机械密封良好无泄漏，必须对其密封尺寸进行严格的校核，以免因零部件松脱或者偏紧影响密封效果。一般情况下，动静环硬摩擦密封面的径向宽度应比软质材料大1-3mm，动环内径大于轴径0.5-1mm，静环内径大于轴径1-2mm，以此对轴的偏斜与振动有所补偿，防止因密封圈卡入破坏密封[4]；合理校正密封紧力，保持合适的端面比压，以免因偏小导致泄漏或因偏大加重摩擦，具体应视静环与压盖端面、动环与压盖端盖之间的垂直距离差值情况而定；准确测量补偿弹簧、防转哨子长度、销孔深度等等，若发现异常并采取有效的补救措施。
2.4科学解决泄漏问题
针对泵用机械密封已经暴漏的泄漏问题，则应采取针对性的检修措施，如对于由动静环端面变形引发的密封泄漏，可拆开端面检查是否存在过热变形，必要时予以更换，并进行规范装配；若因选材不当致使辅助密封介质失弹，建议选择与泵用机械密封要求相匹配的密封部件；对于磨损严重的端面、存在的水垢、超标的泵轴挠度等可采取更换、清洁、修复等措施；对于突发性密封泄漏，要在明确成因和故障定位后更换新的机械密封；对于泵停启过程中的真空状态造成的密封泄漏，建议配用双端面密封，以期通过条件的改善强化密封性能；对于压力波和高压引发的密封泄漏，可以尽量选择陶瓷、硬质合金等强度好、耐压的材料，结合冷却方法，选择可变形的键、销等传动方式等，以此降低泵用机械密封泄漏的不利影响。
3.结束语
总之，泄漏问题历来是泵用机械密封的通病，而且尚未得到彻底根治，因此当务之急是采取科学合理、行之有效的检修方式最大程度的降低其泄漏风险和影响范围。这就要求我们先寻找泄漏根源，然后结合有效的日常检修和到位的定期养护，及时消除泄漏隐患，保障泵安全运行的同时，降低维修成本，延长使用寿命。
参考文献：
[1]付超帅.泵用机械密封失效原因分析[J].科技与企业.2012，（20）：15-16.
[2]陈先海.电厂脱硫泵用机械密封故障分析和维修[J].制冷空调与电力机械. 2010，（01）：09-11.
关键词：机械密封；密封环；优化设计
0前言
一般来讲密封环是机械密封这一元件重要零部件，能够对机械密封实际效果产生直接影响，而如果是密封面在温度改变或者是压力变化之下也会出现相应的气密性降低或者是密封环变形状况，最终导致机械密封失效。以往设计师对于密封环的设计依托的是自身设计经验以及力学公式，对密封环结构予以手工形式的不断调整，调整完毕后展开试验，试验完毕后还要再调整改进，可以说耗时耗力。而随着现今科技发展以及技术更新，AWE软件则实现了广泛应用，众多的设计者依托AWE软件来简化密封环试验环节，减少不必要重复试验。
1初探AWE软件优化设计介绍
AWE软件现今已经被众多领域所广泛应用，从AWE软件本质上讲，其将优化以及仿真和相应的设计良好融合在一起，包含重要的设计模块以及分析模块和相应的建模模块，而本文则重点研究的是AWE软件的设计模块。从设计模块来讲，主要是探寻一种最优化的设计技术或者是设计方案，这对于当前众多机械产品方面的形状设计将产生关键影响作用，一些研究者依托参数技术构建设计仿真环境，在满足设计约束函数基础之上进行优化计算，对设计参数予以不断调整并最终实现目标函数相应极值的获取，由此也就得到了设计上的最优方案。其中目标函数将结构响应方面参数包含在内，如最大变形参数以及最小寿命参数以及相应最大应力、质量等方面参数；设计变量则主要是讲材料性能参数以及几何尺寸参数等包含在内；约束函数则是将限制最大变形以及限制最大应力包含在内。而所有的参数处于仿真环境中可以是结构形式，也可以是几何参数，还可以是边界条件等等[1]。而设计模块展开对密封环设计的时候需要是具备三个前提：其一是密封环系列零件有着相似外形轮廓，如相同尺寸大小或者是相似相关零件结构。其二是密封环特征尺寸可以和设计参数建立起紧密的内在关系，在参数值产生一定的改变的时候也可以模拟密封环驱动模型。其三是能够依托零件尺寸的实际调整变化对密封环实际性能起到改善作用[2]。
2探析AWE软件优化设计程序
（1）分析密封环零件。在对密封环予以优化设计的过程中首先需要分析其零件，在分析的基础上构建几何模块并进行模型参数的设置，之后将设置的参数导入AWE软件之中予以分析。具体以釜用机械来讲，其密封面常常会在外界压力实际作用之下出现一定的变形，也就是说其中密封静环以及密封动环产生了一定的变形，由此机械中也会形成一定的发散间隙，这些发散间隙从外径延续到内径之中，如果是密封面产生较大变形密封效果也会有着较大的改变。设计密封环其实归根结底是优化密封面或者说是控制密封面不出现变形。站在密封面受力层面上讲，需要将密封面所承受的压力平衡予以重点考虑，由此回避密封面变形或者是密封面移位等造成的密封失效状况。釜用机械密封面多由碳化硅材质动环构成，有着粗壮的结构同时具备较高弹性模量，依托AWE软件分析其零件能够发现机械密封面有效较小变形，基本上不影响其作用的发挥，而密封内环则是由石墨材质构成，具备较小的弹性模量，而这也是该机械出现一定密封面变形的重要原因.（2）建立模型并划分网格。依托AWE软件建立设计模型，而设计模型建立原则为提升密封环密封精度，建立模型需要考虑以下三方面内容：其一是釜用机械主要是密封静环出现一定变形，因此只需要研究密封静环即可；其二是密封静环无论是边界条件还是相应的几何形状均具备对称性，因此可以展开有效的二维分析；其三是建模应用密封静环实际纵截面即可。由于受到O形圈以及相应轴径实际尺寸方面限制进而划分出固定零件尺寸以及变化零件尺寸，一般固零件尺寸不会对密封静环产生变形影响，而变化零件尺寸即可变参数则常常对密封静环形成变形影响，在建立设计模型之后就需要智能化的良好划分网格，依据釜用机械密封结构，其网格划分为众多的单元以及节点，（3）优化变形参数。在依托AWE软件建立设计模型并划分网格之后就需要优化密封静环变形参数，AWE软件能够将设计模型中的变形参数统计出来，之后和正常釜用机械密封静环参数予以比对，调整变形密封静环实际参数，促使其接近标准参数或者是和正常机械密封静环参数相同。由此促使釜用机械在仿真模拟环境之下实现密封实际精度的提升，为釜用机械强化密封效果奠定坚实的基础[3]。
3结语
综上分析可知，时展以及社会更新，机械设备密封性成为了大众关注的焦点，因为由于机械密封性差会引起一定的经济损失以及人员伤亡，由此当前众多的研究学者开始关注机械设备密封性，而一些机械设计师更是对密封环依托AWE软件予以了良好优化设计，而建立在AWE软件优化设计密封环基础之上则最可以将密封环设计周期大大缩短。本文将对机械密封起着重要影响作用的密封环设计作为研究核心，期望为密封环方面的研究提供理论上的参考依据，更旨在为未来机械密封的优化献出自己的一份研究力量。
参考文献：
[1]温庆丰,刘莹,黄伟峰,索双富,刘向锋,王玉明.机械密封端面材料WC-Ni硬质合金的研究进展[J].粉末冶金材料科学与工程,2011(01):1-6.
[2]周平,戴恒震,金洙吉,王宇,康仁科,郭东明.周向波度密封环预变形平面研磨加工中的变形分析[J].机械工程学报,2015(11):171-176.
关键词：化工设备 机械密封 泄漏
无泄漏是化工设备的永远追求，正是这种要求促成了磁力泵和屏蔽泵的应用日益扩展。然而真正做到无泄漏还有很长的路要走，比如磁力泵隔离套和屏蔽泵屏蔽套的寿命问题、材料的孔蚀问题、静密封的可靠性问题等等。
对于静密封来说，通常只有密封垫和密封圈两种形式，而密封圈又以O 型圈应用最广；对于动密封，化工泵很少采用填料密封，以机械密封为主，机械密封又有单端面和双端面、平衡型和非平衡型之分， 平衡型适用于高压介质的密封（通常指压力大于1.0MPa），双端面机封主要用于高温、易结晶、有粘度、含颗粒以及有毒挥发的介质，双端面机封应向密封腔中注入隔离液，其压力一般高于介质压力0.07～0.1MPa。
一、机械密封结构简介
机械密封是一种旋转轴用的接触式动密封，它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴心线的密封端面紧贴着相对旋转，从而达到密封的要求。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。
从结构来看，机械密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。
二、机械密封泄露的主要原因
机械密封一般为内装式， 常常需根据经验、现场观察及仪器测量分析来确定密封泄漏的原因。首先，弄清受损伤的密封件对密封性能的影响，然后依次对密封环、传动件、加载弹性元件、辅助密封圈、防转机构、紧固螺钉等仔细检查磨损痕迹。对附属件，如底座、轴套、密封腔体以及密封系统等也应进行全面的检查。
1.长期磨损
机械磨损将引起密封副的正常配合关系被破坏，当端面出现一定的磨损，传动轴每转一转密封件都要作轴向位移和径向摆动。根据磨损痕迹可以判断运动和磨损情况，也可以确定密封泄漏的原因。例如，密封副磨损痕迹均匀，各零件的配合良好，这就说明传动部分的同轴度良好。这时密封端面产生的泄漏，可能不是由密封本身问题引起的。若泄漏量为常数，就意味着泄漏不是发生在两端面之间，有可能发生在其他部位上， 如静密封处。再如，密封开始使用时就泄漏，且观察不到摩擦端面磨损痕迹，可能是旋转环相对于静止环不旋转或打滑， 其原因可能是防转销松脱或折断，或是底座的孔径小于密封件的外径，由于安装不到位所致。
2.过热损伤
过热不仅引起密封副变形产生磨损，还可能引起热裂和疱疤。通常，在过大的热应力作用下密封环表面上出现径向裂纹， 称为热裂。在短时间的机械负荷或热负荷作用下会出现热裂，例如由于干摩擦、冷却系统中断等热裂时密封环磨损加剧泄漏量迅速增长。对于平衡型密封， 甚至密封环分开。为了避免热裂，必须掌握材料的机械-物理性能，在设计时考虑到可能产生热裂，并给定运转条件。介质性差、过载、操作温度高、线速度高、配对材料组合不当等因素，或者是以上几种因素的叠加，都可以产生过大的摩擦热，若摩擦热不能及时散发，就会产生热裂纹，从而引起泄漏。
3.化学腐蚀
由于密封接触腐蚀性介质就会产生表面腐蚀，甚至在表面各处产生剧烈腐蚀点而形成点蚀。在金属的晶界上产生的晶间腐蚀，会深入到金属的内部，并进一步破坏而引起断裂。腐蚀的性能影响很大。由于密封件比主机的零件小，而且更精密，通常要选用比主机更耐腐蚀的材料。经验表明，压力、温度和滑动速度都能使腐蚀加速。密封件的腐蚀率随温度升高呈指数规律增加。处理强腐蚀流体时，采用双端面密封，可以最大限度减轻腐蚀对密封件的影响，因为它与工艺流体相接触的零件数量少。这也是在强腐蚀条件下，选择密封结构的一条最重要的原则。
4.密封零件失效
机械密封零件失效大部分是辅助密封圈失效，机械密封由于泄漏而不能正常工作的一个主要原因也是因为O 形圈失效引起的。O形圈失效的表现为老化、永久性变形、溶胀变形、扭曲及挤出损伤。因此，在选用O 形圈时应考虑合成橡胶的安全使用温度，尽可能地选用截面较大的橡胶O 形圈，适当提高硬度，采用沟槽式的装配结构， 通过沉浸试验合理选材，必要时选用复合材料，如橡胶包覆聚四氟乙烯密封圈。
三、机械密封泄漏问题对策
机械密封之所以能够起密封作用是由于机械密封端面间存在着端面膜，而端面膜的形态又决定了密封的效果。由于工况的不同，机械密封端面间存在着液相、气液混相与气相等三种型式的端面膜。端面膜存在着不同形态的原因是被密封液体接近饱和状态时，出现沸腾或闪蒸， 即发生相变。而端面膜一旦发生相变，膜的反压力就会发生较大变化，从而导致端面贴合不稳定。所以解决问题的关键是如何保证机械密封的端面膜为稳定膜。很显然，要确保端面膜为稳定膜，只需确保端面膜不发生相变或虽发生相变但不破坏端面的贴合。
基于以上原因的分析，机机械密封设计和造型一定要结合生产实际情况，尽量选用密封可靠、寿命较长的摩擦副材料及静密封圈材料。如双端面机械密封内端接触介质，以选用耐蚀材料为主；外端不接触介质，以选用密封可靠性好的材料为主， 如WC 橡胶圈等， 不一定追求内外端选材的一致性，这样既可以降低成本，又能增加密封可靠性。机械密封零件加工质量一定要严格要求，说明书及检修规程一定要特别定出机械密封的安装及使用技术要求，使工人有章可循。
参考文献
[1]许振石，樊军.现代密封技术概述[J]；传动技术.2010（04）.
【关键词】振动；机械密封；性能影响
机械密封由于具有泄漏量低及不须日常维护的特点，目前在各工业领域广泛取代了压盖软填料密封。在水泵站，对于转动轴的密封，机械密封是最为通用的密封类型，在离心泵等转动机械设备上应得到大量应用。离心泵是水泵站主要辅助机械设备，而振动是水泵站离心泵等机械设备的主要危害之一。过度的振动势必降低机械设备寿命，因此对离心泵健康运行非常重要的一点，是对各种振源的振幅和频率做出正确的评估，以判断这些振动对离心泵机械密封性能的影响，并进而采取相应的对策。对离心泵机械密封性能有影响的振动，从离心泵构造本身和外部运行环境方向来分析，其振源对性能影响及相关对策可以归纳为以下的四个方面。
1. 离心泵的基本构造部件引起的振动 离心泵的基本构造部件是由五部分组成的，分别是：叶轮，泵体，泵轴，轴承，机械密封，并通过外部动力如电机、汽轮机或燃气轮机驱动。转动部件不平衡、叶轮与转动轴不同心、轴承缺陷、转子制作质量粗糙、叶片及轴上其他部件组装不良引起松动等任何一个或几个原因组合都可能导致离心泵泵轴的振动。装在泵轴上的机械密封在运行过程中经受着不同的振动频率，低时可能在离心泵的转速以下，最高则可能达到每秒数千次。通过振动监测装置可以测得上述不同振源的单个振动频率是不同的，若振动频率刚好与机械密封弹性元件中的弹簧或波纹管的固有频率相吻合，则机械密封会出现异常磨损或疲劳损伤。当然，造成这种损伤还可以有其他因素，目前还没有充分的数据支持将其完全归结为机械密封的振动而造成的。
要避免共振的产生，在机械密封的设计时必须保证可预测的共振频率不要与激励频率重合，并应采取可靠的减振措施；设计的临界转速不能与工作转速太过接近而存在引起共振产生的因素； 在正常的运行状态下，安装误差应减至最小，因为这些误差会导致机械密封弹簧装置的位移；转子也要求要达到充分平衡。垂直安装的轴，轴上的滚动轴承承受的载荷应足以使滚动件打滑的可能性减至最小。
2. 由于离心泵机械密封制造和安装原因产生的振动 机械密封动静二个部件之间的密封端面贴合度如何不仅影响到密封效果，更影响到密封的运行稳定性和使用寿命。离心泵机械密封的密封端面如果不能保证很好的贴合性，那么机械密封的稳定性就会受到影响，其影响的程度不仅取决于机械密封的具体结构，也取决于机械密封的运行参数。机械密封转动部件每旋转一周，其补偿环都要作相应的运动以保证密封端面贴合性。与作用在辅助密封上的效果相类似，特别对于滑动辅助密封件如O形圈等，在制造及安装过程中应将密封上的载荷将沿圆周均匀分布，防止不受载荷或受载荷较轻的一侧发生液体泄漏，而受载荷的一侧却发生过度磨损。
采用内装式机械密封时，作用在机械密封上的另一种力常常是由泵送介质的自循环造成的。为确保机械密封性能，应设计成为自循环流体从两密封端面的外测流过。一旦流量过大，作用在密封环上的压力也可能会使密封端面错位从而影响到密封效果。为减轻振动的影响，可采用使自循环的流体由切向入口，或者使自循环流体沿密封四周流动。如果实际情况允许，循环流量可以通过密封腔内衬套的配合间隙加以控制，或者将密封腔内的吸入管和排出管反接，使流向改变而形成逆循环。
3. 离心泵在正常运行和受到扰动情况下运行时所产生的振动 离心泵在运行时，其转子及机械密封会受到液力振动产生的影响。当离心泵的流量发生变化时，叶轮入口处流体流动包括轴向与径向二方面的稳定性都会产生波动。若离心泵不是在最佳效率下运行，叶轮入口及扩压管处的流体压头就可能会增大；低于或高于最佳效率点的流量时，则可能产生气蚀现象。当离心泵在非满负荷工况下运行时，叶轮上的径向力就会增大并会传递到机械密封上，转子系统的机械振动及作用在密封上的压力状况的变化所引起的振动的振幅与频率都是随机的。所以，在设计系统和选择离心泵时，应尽量避开非满负荷运行状态，使其在接近最高效率的状态下运行，并保证离心泵在负压情况下工作稳定。离心泵的叶轮直径较大时，还必须考虑叶片的应力的影响。
4、 由于运行环境中温度和压力的变化使离心泵发生变形而5、 产生的振动 在离心泵运行条件下，当温度发生变化时离心泵会因为温度升高而出现热变形，从而影响到离心泵相对于驱动装置会发生偏移，离心泵的各部件也会发生变形，最终导致机械密封端面的变形。如果没有采取相应的措施，连接管路的热膨胀会向离心泵施加很大的载荷。温度变化对离心泵壳体和转子的影响程度也不一样，一般情况下转子的膨胀与收缩要比壳体迅速，影响到密封面间隙的变化。当运行温度发生波动时，机械密封除了要承受由于部件错位而产生的旋转振动外，还要承受低频率大振幅的振动。由于机械密封的动静二部分分别固定在壳体上和转轴上，所以必须有吸收这两种不同振动的能力。
水泵站是离心泵及其机械密封的大量使用者，但是普通的离心泵用机械密封使用者很难定量地确定各种振源对机械密封性能的影响，但可以振源的定性分析做出相应的防范措施。机械密封是离心泵的一个主要部件，但同时更受到复杂的离心泵系统制约。因此在分析各机械密封装置时，不应单纯把密封件看作安装在轴上的一个部件，应考虑从整个系统进行分析。通过分析确定对影响离心泵机械密封性能的各种振源的形成原因及制定事故预案并采取有效的措施，将使离心泵相关系统运行更为稳定，减轻水泵站运行维护工作量，具有现实的安全和经济意义。
参考文献
[1]王江萍.机械设备故障诊断技术及其应用[M].西安：西北工业大学出版社，2009.8
[2]余新波，胡新宇，赵勇.传感器与自动检测技术[M].北京：化学工业出版社，2008.8
[关键词]输油主泵；机械密封；密封失效；原因；解决对策
中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-02817-01
一、机械密封工作原理及其特点概述
机械密封的工作原理是轴间与旋转环构成极薄的液态膜，从而避免介质发生泄漏，同时也使断面变得更加，最终实现对机械的密封。机械密封经常被应用在压缩机、泵等。
就目前情况来看，泵的密封方式主要有以下两种不同的方式：（1）软填料密封。（2）机械密封。两种不同的密封方式特点不同，适用于在不同的场合，在密封方式的选用，选择正确的方式，可以降低成本，提高机械的运行效果。比较机械密封与软填料密封，前者具有以下优点：①密封的可靠性更高，泵在长期运行过程中，密封状态比较稳定，泄漏量小。②寿命相对来说更长，在水、油等介质中的使用寿命超过1年，即使在化工介质中，其使用寿命长度也可以超过半年。③维修周期长，泵在运行过程中，端面在发生磨损后，在一定范围完成相应的维修工作之后，泵的使用性能并不会发生明显变化，仍然能够满足使用需求。④摩擦小，消耗功率小，依据相关统计表明，摩擦功率仅为软填料密封的15%-55%。⑤具有良好的抗震性。
当然机械密封与软填料相比，并不是只有优点没有缺点，其结构更加复杂，成本高，对零部件的加工有着较高的要求，并且要求工作人员在安装与更换时的操作必须要合理，特别是要做好对紧急事故的处理。
二、输油主泵机械密封失效原因分析
通过对相关文献研究以及结合笔者工作实践来看，导致输油主泵机械密封失效的原因主要有以下几方面：
1. 材料不合理
输油主泵机械密封选材的材料不合理将会导致密封泄漏的出现。结合我在工作中遇到的实际情况来看，如果在发生泄漏时流出大量原油，而原油中所含的硫化氢具有较强腐蚀性，这就会造成机械的外部受到严重的腐蚀，从而导致破坏现象进一步加剧。分析机械密封的维修记录，由于密封件在应用过程中存在摩擦情况，将会导致密封辅助圈遭受腐蚀、老化等现象，进而导致密封泄露情的发生。从实际分析情况来看，密封泄漏与选材有着很大关系。因此，在选择选用密封圈时，要考虑泵应用周围的环境，泵所承受的压力等各项因素，综合考虑最终的选材。
2. 选型不当
输油主泵机械密封中，由于选型不当将会导致端面遭受破坏。通常来说，在输油主泵机械密封中，密封的方式有单面密封、平衡性密封等多种不同的形式，在具体应用个过程中，如果在选型上出现误差，导致端面的压力，将会难以形成摩擦副间液膜，导致磨损情况变得更加严重，最终密封件在泵的运行过程中将会出现变形情况，引起泄漏现象的发生。如果压力达不到要求，端面磨损无法得到补偿，将会导致机械运行出现打滑故障。
3.静环因素
结合实践来看，静环因素也是导致输油主泵机械密封失效的重要原因之一，根据笔者工作中对其检修发现，将换下的机械密封解体发现很多主要部件都出现了静环损坏。而进一步检查可知，静环与静环座配合处均出现“卡死”现象，用手按压无明显补偿作用，辅助密封圈分解后有溶胀现象。而导致这一情况产生的原因在于石墨材质的静环摩擦力大与胶圈溶胀、静环材质及冲洗孔分布等而造成输油主泵机械密封失效现象地产生。
4. 温度变化因素
输油主泵在应用过程中，如果端面温度的变化速率块，或者温差变化较大，产生热变形，密封泄漏的几率将会进一步变大。通常来说，为了避免泄露情况的发生，温度的变化速率不应当超过1℃/min，温度差的变化范围应当控制在10℃之内，为了避免由于温度差变化速率过快，或者温度差变化过大，而导致泄漏情况的发生，在具体处理过程中可以合理的采取冷冻措施。例如，某工程在具体生产过程中，因为温度差变化过大，经常会产生裂纹，轴封的使用寿命很短，不足12d，和后来对材料进行改变，选用耐温差较大的材料，延长使用寿命。
5. 其他因素
除了上述4方面原因外，导致输油主泵机械密封失效的原因还有诸如加工精度较低、安装质量不过关等。以加工精度较低为例，机械密封端面粗糙度和整体形状误差对其性能有较大影响。实际运转中的机械密封在绝大多数工况下处于混合摩擦状态，其弹簧压力和密封介质压力形成的总的外部载荷由密封端面间的液膜压力和微凸体接触共同承担，区存在由液膜黏性剪切引起的摩擦力，微凸体接触区存在由微凸体变形引起的边界摩擦力甚至干摩擦力，从而导致输油主泵机械密封因密封零件磨损而出现失效。
三、 输油主泵机械密封失效解决对策探究
1. 注重选材，降低泄漏几率
在选材上，通常利用通过保护层避免腐蚀现象的发生，利用保护层将机械密封金属与接触液（稀硝酸和己二酸的混合溶液）相隔离，阻止腐蚀情况的发生。碳化硅是一种强度高，密度低等优点，同其他抗腐蚀材料相比，耐高温强度更强，但是由于材料比较脆，因此在具体应用中容易发生断裂情况。合金钢是在钢中除了碳元素和铁元素之外，加入其他元素，改善合金钢的性能。合金钢具有韧性高，强度高，耐高温等优秀的性质，但是其与碳化硅材料相比，工艺更加复杂，因此在实际应用过程中，需要依据具体环境进行针对性选择。通过合理的材料，控制泄漏情况的发生。此外，我们还应特别做好静环的选材工作。比如当前许多静环设计中采用石墨材质较软，这就导致其在冲洗液压力较高（6.0～7.0MPa）的情况下，静环侧面很快出现的缺口，为此，笔者认为应根据国内外优秀的机械密封设计，将静环的材质升级，改用碳化硅材料来制作，提高静环的强度。
2. 动环密封圈的控制
密封圈的原材要依据实际情况选择相应的材质，同时需要注意，动环密封圈不能过紧，这主要因为如果动环密封圈过紧，将会增加轴套与密封圈之间的摩擦，导致泄漏情况的发生。与此同时，如果动环密封圈过紧，将会导致移动阻力加大，在泵运行过程中，如果工况变得复杂，无法及时调节。此外，动环密封圈过紧容易导致弹簧出现疲劳，导致弹簧损坏，并且动环密封圈过紧也容易导致自身出现变形，影响密封效果，引起泄漏。
3. 静环冲口设计以及密封圈压缩量优化
首先，改造静环座的设计，将冲洗口调整到静环和动环的结合面，冲洗液在动环旋转时能更均匀地分布，每一个部位都承受冲洗力，这样的分布才更合理，能有效缓解液体直接冲刷。其次，石墨静环孔隙大，与橡胶圈接触面粗糙，因此工作时会产生较大的摩擦力，同时，在输油过程中密封圈会产生一定程度的溶胀（体积溶胀
4. 其他因素解决对策
针对诸如加工精度较低以及安装质量不过关而导致输油主泵机械密封失效，笔者认为可以从以下两方面着手：首先，企业必须在充分结合自身工作实际做好输油泵机械密封的采购工作，即严格根据精度要求编制招标文件，随后采购精度符合要求的机械密封。其次，严格规范输油主泵安装。为此，我们需要制定出输油主泵规范化安装操作流程，并加强安装过程中的监督工作，以此确保输油主泵实现良好的安装质量。
四、结束语
总而言之，输油主泵机械密封在具体运行中经常会出现失效现象。这不仅会对泵的运行造成影响，还有可能会引发安全事故，因此必须要层层把关，针对输油主泵机械密封过程中出现失效的原因采取相应的解决对此，以此确保输油主泵机械密封的安全性。
参考文献：
[1] 罗硕菁. 输油主泵机械密封失效原因及对策[J]. 石油和化工设备， 2010， 13（4）：60-61.
