雙端面機械密封泄漏原因分析與對策

潤滑與密封

文章編號：1671-0711（2010）04-0055-02

技術版

雙端面機械密封泄漏原因分析與對策

顧紅梅

（中國石油大慶煉化公司聚丙烯廠，黑龍江

摘

大慶163411）

要：通過對雙端面機械密封的研究，找到了裝置在使用Cu漿催化劑為介質的雙端面機械密封泵泄漏

發生的根本原因，從操作、設計等方面進行了分析并提出了改進的方法，在使用中收到了良好的效果。關鍵詞：雙端面；機械密封；泄漏；Cu漿中圖分類號：TB42

文獻標識碼：B

中國石油某煉化公司裝置的機泵中多數使用雙端面機械密封，但是對于一些特殊介質，如單體Cu，雙端面機械密封在使用中出現了泄漏問題，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漿顆粒會從唇封口沿軸套強行進入介質端靜環壓套內腔。一方面，由于聚四氟乙烯彈性極低，易發生永久變形，Cu漿可從聚四氟乙烯介質端靜環漏入。另一方面，Cu漿能進入介質端摩擦副，使摩擦副產生失效區，液膜壓力重新分布，直至發生泄漏。Cu漿還可以進入介質端動環填料處，破壞動環填料與軸套之間的合理間隙，或者卡住動環，使其喪失補償作用，致使機械密封發生泄漏。

2．Cu漿附著在軸套上引起泄漏

如果使用脂潤滑和油潤滑達不到軸承所要求的潤滑條件或無法滿足特定的工作條件時，則可以使用固體潤滑劑或設法提高軸承自身的潤滑性能。在一些特殊使用條件下，將少量固體潤滑劑加入潤滑脂中，如加入3%～5%的1號二硫化鉬可減少磨損、提高抗壓耐熱能力。對于高溫、高壓、高真空、耐腐蝕、抗輻射以及極Http://salifelink.com低溫等特殊條件，把固體潤滑劑加入工程塑料或粉末冶金材料中，可制成具有自潤滑性能的軸承零件。

綜上所述，軸承潤滑方式和潤滑劑的選擇應是一個綜合性的判斷過程，要做出對軸承的合理潤滑，必須從機械結構、軸承安裝的部位、軸承載荷以及具體生產環境等因

由機械密封發生泄漏的概率分析，機械密封的泄漏大多由Cu漿附著在軸套上引起。觀察發現，有時機械密封摩擦副完好無損，而介質端動環被Cu漿卡住，致使動環不能同靜環配合，使摩擦副失去密封作用。同時，Cu漿附著在軸套上造成軸套粗糙度增大，增加了動環及唇封與軸套間的摩擦，造成動環及唇封間的間隙增大，從而引起介質端機械密封泄漏。此外，Cu漿附著在軸套上還造成動環與靜環不能同步配合，Cu漿極易進入摩擦副引起機械密封泄漏。

3．機械密封軸套被介質腐蝕引起泄漏

金屬被腐蝕后，以離子狀態從軸套上脫落，游離于溶液中。通過對泄漏機械密封的觀察，發現有的機械密封軸套上出現很多凹陷的麻點，正是這些麻點造成了機械密封的泄漏。裝置生產對催化劑的濃度要求很嚴格，不允許泄漏，同時腐蝕也加快了摩擦副的磨損。實際生產中，常以罐的液位曲線分析圖來判斷機械密封是否發生泄漏。在停素進行綜合考慮。參考文獻：

[1]王紅軍.滾動軸承測試技術[M].北京：機械工業出版社，2008.[2]方希錚.滾動軸承選用指南[M].廣西：廣西科學技術出版社，

1997.

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

[4]日本滾珠軸承組件株式會社.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，以泵的出口壓力表指示值來判斷是否發生泄漏。

4．唇封失效引起泄漏

唇封在雙端面機械密封中具有兩方面的作用：一是減壓作用，使唇封到動環空間的壓力低于泵的工作壓力；二是阻止Cu漿顆粒進入靜環壓套內。一旦唇封失效，對機械密封的影響有以下幾方面。

（1）損壞動環。當Cu漿顆粒沉積于軸套與動環間時，由于軸套與動環間有力的作用，極易發生永久變形，使機械密封失效。

（）損壞靜環。如果Cu漿顆粒進入靜環壓套內，在離2

心力的作用下，Cu漿顆�？赡艹练e于靜環的周圍，動環對靜環有作用力，從而使靜環對Cu漿顆粒產生作用力，容易造成靜環的永久變形，一旦動環與靜環間的作用力有波動，必然從靜環處發生泄漏。

（）損壞軸套。如果Cu漿顆粒進入靜環壓套內，附著3

在軸套上，可能卡住動環，使動環失去補償作用。同時由于Cu漿顆粒沖擊力的疲勞破壞，在軸套上出現疲勞點坑，損壞軸套，使機械密封失效。

（）損壞摩擦副。Cu漿顆粒大量進入靜環壓套內，使4

顆粒進入摩擦副的幾率增大，導致摩擦副表面出現溝槽，產生失效區，使液膜壓力重新發布，液膜壓力增大，隨著失效區的擴大，必然導致摩擦副的完全失效，從而使整個機械密封失效。

5．操作不當引起的泄漏

（）水封壓力過大。雙端面機械密封的端面比壓計算1公式為

2

PC=P彈+P封-P介-R/π（d22-d1）/4

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的比壓。若P封增大，則彈簧將在超應力狀態下工作，隨著時間的積累，必然使彈簧產生疲勞破壞，導致雙端面機械密封泄漏。

（）停泵后沒有及時沖洗機泵。因為Cu漿是一種容易3

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

（）沒有合理利用唇封沖洗線。催化劑泵設計時在泵4

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

二、雙端面機械密封泄漏的解決辦法1.防止Cu漿局部濃度過高

采用停泵后及時沖洗，啟泵前及時盤車的方法，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

適時沖洗唇封；停泵后及時對泵進行排空，防止Cu漿停留在泵體內；啟泵時加強盤車。

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，對軸套進行特殊噴涂，大大減少了介質對軸套的腐蝕。

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，可保持機械密封在良好的工況下工作，大大減少了機械密封的泄漏概率。

5.正確操作

使水封的回水壓力在0.5～0.55MPa；停泵后及時沖洗機泵；定期使用唇封沖洗線。

三、結論

在以往的操作過程中，雙端面密封的銅漿泵運行1個月左右密封就會失效，對密封改造和調整操作方法后，密封的壽命可達6～12個月，節約了備件和資金，為裝置安全、平穩、長周期運行提供了保障。參考文獻：

[1]顧永泉．流體動密封[M]．山東：石油大學出版社，1990．

式中：PC———端面比壓；

—彈簧對動環的作用力；P彈——

——封液、介質對動環的作用力；P封、P介—

——摩擦副間液膜總推力；R—

—動環密封接觸端面內、外徑。d1、d2——

對于工作中的機械密封，如果P封增大，那么PC也增大，則摩擦副的摩擦力增大，當摩擦力大于摩擦副材料的許用摩擦力時摩擦副損壞。當摩擦力小于摩擦副的作用摩擦力時，由于摩擦力的方向與相對運動方向相反，其作用是阻礙補償環的運動，這種阻礙同彈簧聯合作用，使軸與補償環之間產生瞬時不同步運動，瞬時不同步運動使補償環通過摩擦力對靜環產生交變的沖擊載荷，隨著時間的積累，摩擦副的表面出現疲勞點蝕，液膜壓力重新分布，直至引起機械密封泄漏。

（）水封壓力過小。根據公式（）可知，當水封壓力21過小時，只有增大彈簧力，才能保證動靜環之間具有合適

收稿日期：2009-12-24

[編輯：李晶晶]

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