泵用機械密封故障原因及對策

1、泵用機械密封故障 原因及對 策密封面磨損 圖像四個方面分析 列舉了泵用 機械密封故障的原 因摘要：本文從機械 損壞、熱 損壞、化學腐蝕、 及應對措施。關鍵詞：機械密封 故障 原因 對策1、概述動設備的維 修工作量有一半以 上是泵的維 修，其中 95是離心泵是平臺的重要流 體輸送設 備，數(shù)量龐大，轉泵，而離心泵的故障中，機 械密封的故障最多。根據(jù)平臺 1998 年2004 年的 不完全統(tǒng) 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

2、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，機封壽命短檢查和測 試。盡量做到實事題進行綜 合、分析、推理，求是、客觀 、完整。 根據(jù)一兩個 最符合實質的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(xiàn)場情況詢問、觀察、1.2.2 綜合分析。對所收集的資料歸納整理，抓住主要問 癥狀做出初步診斷 。1.2.3 初步診斷。根據(jù)故障現(xiàn)象的共性和特殊性進行分析1.2.4 通過維修實踐驗證診斷。注意做好記錄，保存好損、歸納， 找出其間的聯(lián)系和 壞的密封 元件；解體前

3、、后規(guī)律，得出 故障原因。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

4、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.密圭寸裝配不當；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. 密圭寸拆卸或解體時損壞；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(diào)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

5、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(diào)整壓蓋螺栓扭矩至 均勻、合適力 度；b. 調(diào)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?？?機械或人工研磨消 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

6、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 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(xiàn)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.密圭寸面使用較硬的耐 磨材料，如碳化硅、碳化鎢等；b. 采用

7、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，

8、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：O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(jīng)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。2.1.10O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O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。 可 針對具體原因處理 。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

9、大 ；存在共振現(xiàn)象； 轉動件和密 封箱未對中。預防糾正措施有： 消除可能 產(chǎn)生振動的轉子不 平衡、軸彎 曲、軸和聯(lián)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 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；傳原因有：a.密圭寸組件卡??；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d. 檢查軸承；e. 降

10、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 積；正確，彈簧 就會松開、打滑、動凸耳磨損 ；傳動螺釘和卡箍變形、開裂 、斷裂。必須保證失效。動；體顆粒堆積 ；封油氧化、高溫碳化、腐蝕 產(chǎn)物和分解產(chǎn)物沉預防糾正措施有：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(chǎn)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(chǎn)生熱應力 過大，金

11、 屬或陶瓷密封面出 現(xiàn)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(chǎn)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 C，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：

12、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b. 碳石墨環(huán)熱應力過c. 粘性液體摩擦產(chǎn)生d. 碳石墨環(huán)內(nèi)浸漬劑e. 頻繁開停車造成局原因是：a.密封面干磨；局部突然過熱膨脹;大；高熱；破壞。汽化膨脹 造成隆起皰疤；部過熱， 形成高應力，材料 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(tǒng);c. 保持產(chǎn)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.

13、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(xiàn)象。預防糾正措施有：a.采用低壓蒸氣背冷防 止焦蠟產(chǎn)生和 固化；b. 引入沖洗液消除摩 擦副處結焦；c. 采用軸封箱夾套冷去卩；d. 將機圭寸軟環(huán)更換成 耐磨的硬 密圭寸材料。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(shù)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)（O型環(huán)、V型環(huán)或J型環(huán)）過熱變脆、產(chǎn)生開裂、永久變形彈

14、性消失原因有：a.軸和軸承箱過熱；b. 密封面過載產(chǎn)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)Q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(chǎn)品接觸區(qū)受腐蝕作 用侵蝕， 整體呈現(xiàn)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

15、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(nèi)， 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。可改用 抗浸蝕材 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O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、

16、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(chǎn)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?原因是：密 封面研磨不平；由 機械效應造 成密封環(huán)變形；密 封 面間侵入外來雜質 等。

17、2.4.2 硬環(huán)密封面內(nèi)徑處接觸磨損較重，軟環(huán)的內(nèi)緣可能有切邊， 密封面形成錐角。 可能是密封 環(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?？?能的原因是：泵對中不好；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?？?能的原因是：泵軸 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

18、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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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