机械密封出现故障的原因及改进措施

  通过长期来对故障电泵进行统计分析，发现机械密封出现故障的问题大多有以下几个方面：

  静环在装配时若未安装平整会导致摩擦副间平面不平，造成摩擦副受力不均发生泄漏现象。动环安装时未用专用工装装配，会因为动环安装后橡胶套被拉离，从而减小了弹簧的作用力。导致机械密封端面比压变小，加大了介质流体泄漏的风险。

  改进措施：在静环安装时，采取了专用静环安装工装来装配，再用专用百分表检测装置(图 3)较正，确保静环模块安装平整。在动环安装时，采取了专用的动环安装工装，确保动环安装时橡胶套不被拉离或过压，从而避免因动环安装不当泄漏发生。

  摩擦副动静环模块端面平面度不平整加大了密封端面的泄漏面积，因此导致介质流体的泄漏量增加。还有摩擦副模块表面若存在微小裂缝、凹陷等缺陷时，也会造成机封泄漏发生。

  改进措施：运用机械密封光带检测仪(图 4)对配套机封进行平面度检测，根据相关生产实践总结，动、静环模块平面光带控制在 1 至 2 条光带更合理，通过加强检测确保机封模块端面平面度符合要求。

  动环抱轴处过于粗糙或有划伤现象，导致密封性能不佳而发生的泄漏现象。与静环配合密封室若光洁度不良或材料有疏松现象，会导致静环密封圈处发生介质泄漏。

  改进措施：转轴磨加工时，确保粗糙度契合设计要求。在生产作业中应有措施防止转轴损伤或划伤，尤其是沿轴向方向的细小划痕发生。机封密封室加工时，应确保零件粗糙度控制在 1.6 μm 左右为佳，若加工发现密封腔内孔有明显材料疏松现象时，应杜绝使用。

  机封端面比压过大或过小均会造成密封失效。若端面比压过小时，介质液体则易从摩擦副模块间泄漏。而端面比压过大时，会导致机封动、静环摩擦副摩损加剧。使得机械密封过早磨损，常规使用的寿命大大缩短。

  改进措施：为保证机械密封的端面比压符合标准要求，设计时应计算机械密封的端面比压符合工况使用上的要求;在实际使用的过程中应运用机械密封弹簧拉压试验机(图 5)加强对机械密封工作所承受的压力的测试。通过对机封弹簧压力的控制，可有很大成效避免因弹簧压力引起的机封故障发生。

  机封密封圈在安装时由于接触部位较锋利导致密封圈被划伤，从而造成密封失效。产生原因一般有以下二个方面：其一是设计的密封室或转轴时未能考虑安装接触处进行导向倒角与去除毛刺;其二是动环装配时未采取保护设施，造成动环密封圈破损。

  改进措施：在泵轴、密封座应设计导向倒角，防止动、静环密封圈安装时被划伤。尤其是用轴卡来定位的机封结构，在泵轴卡簧槽安装方向处一端也应设计导向倒角，防止动环密封圈安装时卡簧槽尖角对其造成了严重的伤害。如图 6 所示在动环安装时还应使用专用的机封过渡套，过渡套设计时内孔以泵轴 d1 处定位，过渡套内孔尺寸设计为 d1H8 级，过渡套外圆尺寸应比 d2 略偏大 0.10 mm 左右，这样在安装动环时就能避免密封圈被转轴支口处尖角划伤。同样对于密封室口端应设计有 R1 或其它的导向，杜绝静环密封圈按装时被划伤。

  因转子或叶轮动平衡不良，引发电泵发生周期性振动，造成机械密封失效泄漏现象。还有转子轴向有窜动或机座与上、下轴承座不对中引起的机封泄漏故障。

  改进措施：转子与叶轮生产加工时应作平衡测试，确保未平衡量在设计允许范围内;泵轴加工时应严格时对轴向尺寸和形位公差加以控制，确保轴向窜动量不超过 0.1 mm，径向圆跳动在 0.05 mm 内。通常可在下轴承座处设计轴承压板或孔卡方式来减小泵轴的轴向窜动量。

  泵在进口堵塞或密封腔内没有介质液体运行时，造成磨擦副发生干摩擦现象。机封窄环出现严重磨损，硬质环表面则呈现明显擦亮痕迹，或产生热裂、变色现象。橡胶密封圈因为机封干摩擦运转后发热，在没有及时冷却下出现老化现象。

  改进措施：对于介质流体中含有较多纤维物、缠绕物等杂物时应在泵前端设置过滤栅格，避免电泵进口堵塞。杜绝离心泵在没有液体介质情况下干摩擦运转，在空转测试检查时尽量控制测试时间，在 3~5 秒内完成为佳。在无人看管场合时，电泵应配备液位控制开关、泵用自动控制器来避免电泵在没有介质液体时空转运行。

  在含有固体颗粒的污水中使用时，由于磨削性固体颗粒的存在，导致机封动、静环摩擦副模块时常与固体颗粒相互碰撞、冲击。机械密封在长时间被固体颗粒冲击后导致动、静模块的密封面被严重磨损，导致密封失效后泄漏。

  改进措施：在机封选型时动、静环摩擦副材料应优先选用耐磨与耐腐蚀和抗老化性能优良的碳化钨、碳化硅等硬质材质;对工作环境较恶劣的场所，可采用双端面机封结构，并在靠近介质端处再设计安装骨架油封，起到减压防砂和保护机封的作用。而对于单端面机封则可设计成外装式结构，并在机封摩擦副一侧再设计安装一只 V 形圈装置(图 7)来阻挡介质流体中的固体颗粒对机械密封摩擦副的伤害。

  由于设计选型或弹簧一直处在腐蚀性较强的介质流体中，会造成弹簧出现断裂、扭转或腐蚀等失效现象。一旦弹簧出现失效就会造成介质液体发生泄漏。

  改进措施：单弹簧机封选型时考虑弹簧旋向，从叶轮的进口看电泵，若电泵是逆时针运转时，则应选择右旋弹簧，反之则选择左旋弹簧。而对于工况恶劣或酸碱度较强的使用场合，在选择弹簧时优先采用 304 或 316 不锈钢材料质地，必要时可选用外装式机械密封结构。

  动环密封圈与泵轴若配合较松，会造成泵轴与动环密封圈出现打滑现象。密封圈与轴由于相对运转出现磨轴现象，当泵轴磨损到某些特定的程度时，介质流体从磨损处泄漏。若动环密封圈与泵轴接触处过于粗糙，在磨擦副模块运转磨损时，由于泵轴过于粗糙，磨擦阻力太大造成动环无法移动，由此产生伸缩故障现象，这时介质流体会从摩擦副端面间泄漏。

  改进措施：设计时考虑泵轴与动环配合的过盈量要合理，避免压缩量过大或过小造成的密封失效;动环密封圈与轴过盈在 0.3 mm~0.8 mm 左右为佳。泵轴磨削加工时，应用粗糙度检测仪(图 8)对转轴光洁度检测，使动环抱轴部位的粗糙度控制在合理范围内。根据长期生产经验，该处粗糙度通常在 1.3~2.5μm 间较好。通过对泵轴粗糙度进行仔细的检测控制、泵轴与动环配合过盈量合理设计，来避免动环打滑或伸缩故障的发生。

  对于一些单相低电压离心泵，由于启动力距比较小。在长期停用后重新再启动时，经常会出现启动慢或无法启动故障。造成电泵启动故障的原因很多是动、静环摩擦副发生黏接现象引起。而黏接通常出现在选用石墨与陶瓷组合或碳化硅与碳化硅组合的机封中。

  改进措施：设计选型时考虑密封件动、静环模块的匹配性，尽量采用不一样材质的摩擦副模块配套使用。对于小功率电泵，考虑到陶瓷与石墨组合的摩擦副在运行后，石墨较易黏接在陶瓷表面上。如图 9 所示优先选用碳化硅与石墨组合的摩擦副来代替陶瓷与石墨组合的摩擦副，能获得较好的启动效果。对于客户指定必须选用石墨与陶瓷组合的摩擦副时，经过试验验证机封安装时在动、静环模块间添加少量美孚 DTE 轻级 - 涡轮机 / 循环系统油机油能够明显减少石墨环运转后产生的黏接现象。而对于碳化硅与碳化硅组合的摩擦副使用时，可通过对碳化硅加碳(窄环)与无压烧结碳化硅(宽环)用二种不同工艺制作的摩擦副组合来设计使用，并通过对摩擦副模块进行表面局部雾化处理，避免动、静环摩擦副黏接故障发生。

  为润滑与保护机封，并及时带走摩擦副运转时产生的热量。在机封装配完成后，在密封腔或电机腔内应注入适量的润滑油。若注入的润滑油过少会造成机封或轴承润滑不良引起的发热故障;而注入的润滑油过多会由于密封腔压力过大造成封液泄漏。

  改进措施：注入的润滑油应适量，一般对于机封密封腔按封液腔体容积的 70%-80% 注入量。对于用于油浸式电泵结构，电机腔的加油量通常以润滑油浸没上轴承为好。

  OTHELLO（奥赛罗）泵用机械密封结构及形式：单端面和双端面、散装式和集装式，弹簧式和波纹管式等，适用于旋转轴的动密封，密封性能好，无磨损、功耗低，常规使用的寿命长。普遍的使用在高低温、高压、高速的清水、腐蚀性介质、含颗粒介质等工况。官网：返回搜狐，查看更加多