雙端面機(jī)械密封泄漏原因分析與對(duì)策

潤(rùn)滑與密封

文章編號(hào)：1671-0711（2010）04-0055-02

技術(shù)版

雙端面機(jī)械密封泄漏原因分析與對(duì)策

顧紅梅

（中國(guó)石油大慶煉化公司聚丙烯廠，黑龍江

摘

大慶163411）

要：通過對(duì)雙端面機(jī)械密封的研究，找到了裝置在使用Cu漿催化劑為介質(zhì)的雙端面機(jī)械密封泵泄漏

發(fā)生的根本原因，從操作、設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)的方法，在使用中收到了良好的效果。關(guān)鍵詞：雙端面；機(jī)械密封；泄漏；Cu漿中圖分類號(hào)：TB42

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

中國(guó)石油某煉化公司裝置的機(jī)泵中多數(shù)使用雙端面機(jī)械密封，但是對(duì)于一些特殊介質(zhì)，如單體Cu，雙端面機(jī)械密封在使用中出現(xiàn)了泄漏問題，為了查清泄漏原因，通過廣泛研究，找出了解決的辦法。

一、雙端面機(jī)械密封的泄漏原因分析1．Cu漿局部濃度超高引起泄漏

因啟泵前及停泵后的Cu沉積造成Cu漿Cu漿濃度超高（

局部濃度高），Cu漿顆粒會(huì)從唇封口沿軸套強(qiáng)行進(jìn)入介質(zhì)端靜環(huán)壓套內(nèi)腔。一方面，由于聚四氟乙烯彈性極低，易發(fā)生永久變形，Cu漿可從聚四氟乙烯介質(zhì)端靜環(huán)漏入。另一方面，Cu漿能進(jìn)入介質(zhì)端摩擦副，使摩擦副產(chǎn)生失效區(qū)，液膜壓力重新分布，直至發(fā)生泄漏。Cu漿還可以進(jìn)入介質(zhì)端動(dòng)環(huán)填料處，破壞動(dòng)環(huán)填料與軸套之間的合理間隙，或者卡住動(dòng)環(huán)，使其喪失補(bǔ)償作用，致使機(jī)械密封發(fā)生泄漏。

2．Cu漿附著在軸套上引起泄漏

如果使用脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑達(dá)不到軸承所要求的潤(rùn)滑條件或無法滿足特定的工作條件時(shí)，則可以使用固體潤(rùn)滑劑或設(shè)法提高軸承自身的潤(rùn)滑性能。在一些特殊使用條件下，將少量固體潤(rùn)滑劑加入潤(rùn)滑脂中，如加入3%～5%的1號(hào)二硫化鉬可減少磨損、提高抗壓耐熱能力。對(duì)于高溫、高壓、高真空、耐腐蝕、抗輻射以及極Http://www.ishadingyu.com低溫等特殊條件，把固體潤(rùn)滑劑加入工程塑料或粉末冶金材料中，可制成具有自潤(rùn)滑性能的軸承零件。

綜上所述，軸承潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑的選擇應(yīng)是一個(gè)綜合性的判斷過程，要做出對(duì)軸承的合理潤(rùn)滑，必須從機(jī)械結(jié)構(gòu)、軸承安裝的部位、軸承載荷以及具體生產(chǎn)環(huán)境等因

由機(jī)械密封發(fā)生泄漏的概率分析，機(jī)械密封的泄漏大多由Cu漿附著在軸套上引起。觀察發(fā)現(xiàn)，有時(shí)機(jī)械密封摩擦副完好無損，而介質(zhì)端動(dòng)環(huán)被Cu漿卡住，致使動(dòng)環(huán)不能同靜環(huán)配合，使摩擦副失去密封作用。同時(shí)，Cu漿附著在軸套上造成軸套粗糙度增大，增加了動(dòng)環(huán)及唇封與軸套間的摩擦，造成動(dòng)環(huán)及唇封間的間隙增大，從而引起介質(zhì)端機(jī)械密封泄漏。此外，Cu漿附著在軸套上還造成動(dòng)環(huán)與靜環(huán)不能同步配合，Cu漿極易進(jìn)入摩擦副引起機(jī)械密封泄漏。

3．機(jī)械密封軸套被介質(zhì)腐蝕引起泄漏

金屬被腐蝕后，以離子狀態(tài)從軸套上脫落，游離于溶液中。通過對(duì)泄漏機(jī)械密封的觀察，發(fā)現(xiàn)有的機(jī)械密封軸套上出現(xiàn)很多凹陷的麻點(diǎn)，正是這些麻點(diǎn)造成了機(jī)械密封的泄漏。裝置生產(chǎn)對(duì)催化劑的濃度要求很嚴(yán)格，不允許泄漏，同時(shí)腐蝕也加快了摩擦副的磨損。實(shí)際生產(chǎn)中，常以罐的液位曲線分析圖來判斷機(jī)械密封是否發(fā)生泄漏。在停素進(jìn)行綜合考慮。參考文獻(xiàn)：

[1]王紅軍.滾動(dòng)軸承測(cè)試技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[2]方希錚.滾動(dòng)軸承選用指南[M].廣西：廣西科學(xué)技術(shù)出版社，

1997.

[3]董建民，黃紅梅.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式[J].今日科苑，2009（）14.

[4]日本滾珠軸承組件株式會(huì)社.FYH帶座軸承[M].2007.

收稿日期：2010-01-04

[編輯：李晶晶]

年月55

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泵狀態(tài)，以泵的出口壓力表指示值來判斷是否發(fā)生泄漏。

4．唇封失效引起泄漏

唇封在雙端面機(jī)械密封中具有兩方面的作用：一是減壓作用，使唇封到動(dòng)環(huán)空間的壓力低于泵的工作壓力；二是阻止Cu漿顆粒進(jìn)入靜環(huán)壓套內(nèi)。一旦唇封失效，對(duì)機(jī)械密封的影響有以下幾方面。

（1）損壞動(dòng)環(huán)。當(dāng)Cu漿顆粒沉積于軸套與動(dòng)環(huán)間時(shí)，由于軸套與動(dòng)環(huán)間有力的作用，極易發(fā)生永久變形，使機(jī)械密封失效。

（）損壞靜環(huán)。如果Cu漿顆粒進(jìn)入靜環(huán)壓套內(nèi)，在離2

心力的作用下，Cu漿顆�？赡艹练e于靜環(huán)的周圍，動(dòng)環(huán)對(duì)靜環(huán)有作用力，從而使靜環(huán)對(duì)Cu漿顆粒產(chǎn)生作用力，容易造成靜環(huán)的永久變形，一旦動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間的作用力有波動(dòng)，必然從靜環(huán)處發(fā)生泄漏。

（）損壞軸套。如果Cu漿顆粒進(jìn)入靜環(huán)壓套內(nèi)，附著3

在軸套上，可能卡住動(dòng)環(huán)，使動(dòng)環(huán)失去補(bǔ)償作用。同時(shí)由于Cu漿顆粒沖擊力的疲勞破壞，在軸套上出現(xiàn)疲勞點(diǎn)坑，損壞軸套，使機(jī)械密封失效。

（）損壞摩擦副。Cu漿顆粒大量進(jìn)入靜環(huán)壓套內(nèi)，使4

顆粒進(jìn)入摩擦副的幾率增大，導(dǎo)致摩擦副表面出現(xiàn)溝槽，產(chǎn)生失效區(qū)，使液膜壓力重新發(fā)布，液膜壓力增大，隨著失效區(qū)的擴(kuò)大，必然導(dǎo)致摩擦副的完全失效，從而使整個(gè)機(jī)械密封失效。

5．操作不當(dāng)引起的泄漏

（）水封壓力過大。雙端面機(jī)械密封的端面比壓計(jì)算1公式為

2

PC=P彈+P封-P介-R/π（d22-d1）/4

潤(rùn)滑與密封

的比壓。若P封增大，則彈簧將在超應(yīng)力狀態(tài)下工作，隨著時(shí)間的積累，必然使彈簧產(chǎn)生疲勞破壞，導(dǎo)致雙端面機(jī)械密封泄漏。

（）停泵后沒有及時(shí)沖洗機(jī)泵。因?yàn)镃u漿是一種容易3

沉積的固體懸浮物，停泵后易沉積，如不及時(shí)沖洗干凈，有沉積物存在的情況下啟動(dòng)泵，將會(huì)影響軸的正常工作，輕者使軸發(fā)生輕微彈性變形而損壞唇封，重者使軸彎曲，引起機(jī)械密封泄漏。有時(shí)沉積的Cu可強(qiáng)行擠入靜環(huán)壓套，造成機(jī)械密封工況惡化而引起泄漏。

（）沒有合理利用唇封沖洗線。催化劑泵設(shè)計(jì)時(shí)在泵4

體上有一個(gè)唇封沖洗線，由于對(duì)Cu漿濃度要求嚴(yán)格及對(duì)泵的特殊性能不太了解，生產(chǎn)中一般不用此線，使Cu漿在密封腔中大量聚集，造成機(jī)械密封在惡化的工況下工作，增大了發(fā)生泄漏概率。

二、雙端面機(jī)械密封泄漏的解決辦法1.防止Cu漿局部濃度過高

采用停泵后及時(shí)沖洗，啟泵前及時(shí)盤車的方法，避免局部Cu漿濃度過高，效果良好。

2.防止Cu漿附著在軸套上

適時(shí)沖洗唇封；停泵后及時(shí)對(duì)泵進(jìn)行排空，防止Cu漿停留在泵體內(nèi)；啟泵時(shí)加強(qiáng)盤車。

3.選擇耐腐蝕的軸套

選擇耐腐蝕的材料SUS316或SUS304作為軸套材料，對(duì)軸套進(jìn)行特殊噴涂，大大減少了介質(zhì)對(duì)軸套的腐蝕。

4.防止唇封失效、合理選擇唇封間隙

合理選擇唇封與軸套間的間隙，使間隙在0.01～

（）1

0.02mm，可保持機(jī)械密封在良好的工況下工作，大大減少了機(jī)械密封的泄漏概率。

5.正確操作

使水封的回水壓力在0.5～0.55MPa；停泵后及時(shí)沖洗機(jī)泵；定期使用唇封沖洗線。

三、結(jié)論

在以往的操作過程中，雙端面密封的銅漿泵運(yùn)行1個(gè)月左右密封就會(huì)失效，對(duì)密封改造和調(diào)整操作方法后，密封的壽命可達(dá)6～12個(gè)月，節(jié)約了備件和資金，為裝置安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了保障。參考文獻(xiàn)：

[1]顧永泉．流體動(dòng)密封[M]．山東：石油大學(xué)出版社，1990．

式中：PC———端面比壓；

—彈簧對(duì)動(dòng)環(huán)的作用力；P彈——

——封液、介質(zhì)對(duì)動(dòng)環(huán)的作用力；P封、P介—

——摩擦副間液膜總推力；R—

—?jiǎng)迎h(huán)密封接觸端面內(nèi)、外徑。d1、d2——

對(duì)于工作中的機(jī)械密封，如果P封增大，那么PC也增大，則摩擦副的摩擦力增大，當(dāng)摩擦力大于摩擦副材料的許用摩擦力時(shí)摩擦副損壞。當(dāng)摩擦力小于摩擦副的作用摩擦力時(shí)，由于摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，其作用是阻礙補(bǔ)償環(huán)的運(yùn)動(dòng)，這種阻礙同彈簧聯(lián)合作用，使軸與補(bǔ)償環(huán)之間產(chǎn)生瞬時(shí)不同步運(yùn)動(dòng)，瞬時(shí)不同步運(yùn)動(dòng)使補(bǔ)償環(huán)通過摩擦力對(duì)靜環(huán)產(chǎn)生交變的沖擊載荷，隨著時(shí)間的積累，摩擦副的表面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，液膜壓力重新分布，直至引起機(jī)械密封泄漏。

（）水封壓力過小。根據(jù)公式（）可知，當(dāng)水封壓力21過小時(shí)，只有增大彈簧力，才能保證動(dòng)靜環(huán)之間具有合適

收稿日期：2009-12-24

[編輯：李晶晶]

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