一、为什么要开展对机械密封的故障分析

国内外的统计表明，机械密封故障占离心泵故障的50%~70%。机械密封故障中老化性故障仅占总数的10%~30%，绝大部分故降属事故性故障。事故性故障是我们分析研究故障的对象。事故性故障是指一个或几个密封零件没达到预计的使用寿命便丧失了功能，泄漏量超过了允许值。需经维修处理，密封性能得到恢复。显然，离心泵的维修工作重点是抓好机械密封的维修。经过长期的实践，人们得出结论:流体机械的可靠性，主要取决于密封的可靠性。提高密封的可靠性，.便可大大减少离心泵的故障率，延长设备使用寿命，提高设备的利用率，维修费用和生产成本均可下降，有利于生产的长期运行，经济效益和社会效益都是显著的。 如何减少故障的发生是个重要的课题。而故障分析是技术改进和减少故障的一种行之有效的科学手段。通过对故障现象和磨损痕迹的分析和研究，找出故障的原因，再做特定的改进，使其日趋完善。因此有人说一切改进来自故障分析，故障分析是技术进步的阶梯。我们要很好地利用故障分析这一工具，借以提高我国的机械密封技术水平。

二、进行故障分析需做好哪些基础工作

【资料图】

首先要了解“问答183”中所列的各项内容。此外还要了解密封的结构型式(如平衡型还是非平衡型)、轴径、各零件的材料和制造厂，密封腔中的压力和温度、采取何种冷却方式、有无冲洗及冲洗的方式、有无过滤器，安装和使用时何及寿命、安装者和操作员的技术水平等。

三、怎样进行故障分析

1)进行故障分析的人员要具备两个条件:一是有一定的基础知识;二是有丰富的实践经验。此外，还要热爱本职工作，深入现场实际亲自开展故障分析，不能道听途说。还要将密封的故障分析和机泵维修工作结合起来，不能将两者割裂开，只有这样才能收到良好的效果。 2)做好机泵维修和故障分析的记录。至少应建立机泵运行台帐、机泵维修台帐和密封故障登记等记录表。按时准确地记录机泵运行和维修情况以及密封失效现象、失效部位，失效时间及寿命、磨损情况、原因分析和改进措施等。 3)密封拆卸时保持零件原貌，不要损坏。分析和检查全部零件。清洗后再逐件检查磨损情况。故障分析主要内容就是通过对摩擦(或磨损)痕迹、磨损程度、位置、大小的分析，确定故障原因并制定改进措拖。 4)将典型的和暂时无法确定失效原因的零件保存起来，并注明时间、泵位号、失效原因(如果知道的话)等，便于今后分析原因时参考。 5)准备必要的工具，如量具、放大镜、平晶和马弗炉等。

四、密封端面上的摩擦痕迹大于密封面的宽度是什么原因

组成摩擦副的两个密封面宽度是不相等的。一般情况下，硬密封面较宽，软面较窄。经过一段时间的运转后，在硬密封面上有清晰的摩擦痕迹，可根据此痕迹的宽度判断故障的原因。造成密封端面上摩擦痕迹大于软环宽度的原因是: 1)泵运转时振动较大，使动环运转中产生径向和轴向振摆，液膜厚度变化较大，有时密封面被推开，造成泄漏量增大。 2)动静环不同心。在一般的旋转型密封中，静环安装在压盖上。压盖和密封腔配合时有个“止口”，以保证两者的同心度。实际上止口间隙往往过大，使静环“下沉”，造成动静环不同心。在静止式波纹管密封中，由于静环组件重量促成静环“下沉”也造成动静环不同心。此外，轴承箱的配合间隙过大，轴弯曲等都能使摩擦痕迹过宽。 克服上述缺陷的方法，首先消除泵的振动。将转子找动平衡;采用不易引起振动的联轴器(例如弹簧片式和齿式联轴器等)；校正泵和电机的同心度;检查泵各止口间隙是否过大，在静止式波纹管中采取在静环下方加支承的方法防止“下沉”。

五、摩擦痕迹小于密封面的宽度是什么原因

动环端面上的摩擦痕迹有时小于静环端面的宽度，或是不连续(局部的)痕迹，其原因是: 1)静环密封端面不平。第一种现象是沿密封面内缘连续的接触痕迹，即所谓的收敛形缝隙。这种密封拆检时往往查不出什么其它的磨损迹象。运转起来就是泄漏量大。有人认为摩擦痕迹窄了，密封面积减小了，比压增大，似乎不应该漏。事实恰好相反，当内缘接触时，密封的缝隙呈现收敛形状，破坏了密封面的平行，液膜压力大大增加，将密封面推开，泄漏量增大(参见图82) 2)静环端面不平的第二种摩擦痕迹是密封面外缘接触，换言之摩擦痕迹的内径大于静环密封面的内径，密封面间呈喇叭口状(见图81b)这种缝隙形状因液膜压力减小，’造成比压增大，磨损加剧，容易出现沟纹，泄漏蛋增大，无法正常运行。 3)在动环端面上的摩擦痕迹不连续，或局部接触，有时大半圆(俗称“马蹄形”)，有时呈三点接触(、俗称“牛蹄形”)。显然，这是动环〔硬环)面不平所致。 解决这些缺陷的方法是:首先将密封环放在平晶下检查平面度，符合标准再安装使用，对不符合要求的查明原因。出现这种缺陷大多是由于研磨密封环的平板(台)不平造成的。必须定期对平板进行修理，保证平板的平面度，只有这样，才能有合格的密封环。对104和B104型密封，静环装列耳盖中后，再次检查平面度，和与之配对的动环在不加任何磨料的情况下，进行相对研磨，.检查石墨环在动环上的接触痕迹是否均匀、连续，如有不良，则继续研磨，直至满意为止。 为减少密封面的变形，普通的机械密封不要用于高压，用于高压场合的密封需要特殊设计；静环密封圈的过盈值不要太大，以免静环变形;高温密封要采取有效的辅助措施(例如冲洗、冷却等)，尽量减少密封环本身的温度差，选用线膨胀系数小的材料制造密封环，如YG6、石墨等，而不锈钢( 1Crl8Ni9Ti等)。铜合金等线膨胀系数较大，从热变形的角度考虑，这些材料不宜制造密封环。

六、密封面上没有摩擦痕迹是什么原因

有时密封面上没有摩擦痕迹，其原因是: 1)传动装置和轴(套)打滑。有的传动座用顶丝固定在轴上，这种传动方式常温下尚可使用，对热油泵在温度和离心力的作用下顶丝松动，传动失效。 2)静环与动环没接触，属于安装失误。 3)在采用镶嵌式动环时，碳化钨环松脱。 处理办法:将传动座由顶丝传动改为键传动，或其它可靠的传动方式;为解决安装失误的问题，可采用事先组装好的集装式密封；采用热膨胀系数小的材料制造环座，并适当加大镶装的过盈值。

七、摩擦痕迹等于密封面的宽度出现泄漏是什么原因

摩擦痕迹等于密封面的宽度出现泄漏的现象是大量的。这时密封端面有磨损的沟坟，金属坏表面变色、甚至出现裂坟等缺陷。如果密封面上没有缺陷，问题可能出在其它零件上。例如，对焊接金属波纹管式密封，是否波纹管裂纹等，其它零件的失效并不罕见。其失效情况下面将分别讨论。

八、石墨环表面出现均匀的环状沟纹是什么原因

石墨环表面呈均匀的环状沟纹，这是机械密封常见的失效形式。与其组合的动环硬度较低时，例如在1Cr13表面堆焊索尔玛依特硬质合金时，表面也出现沟纹。原因如下。 密封面间出现汽化，有的介质工作温度较高，摩擦产生的热量很容易使密封面间的液体汽化;也有的在高温下采用了浸渍合成树脂的石墨，超过了允许使用温度，性能下降，采用了非平衡型密封，载荷系数太大，PV值高，产生大量的摩擦热，使介质汽化;在某些润滑性不良的介质中如液态烃、热水等，尽管温度不很高，也有时出现沟纹;抽空和汽蚀，使密封面上出现干或半干摩擦，其沟纹要深一些。 出现沟纹也有另外的原因，如介质不清洁，或出现结晶及结焦等细小的固体颗粒，这种沟纹往往比出现汽化的沟纹粗一些。 其解决办法如下: 1)采用适量的冲洗和冷却等措施，降低密封面的温度; 2)选用平衡型密封，降低pv值，改善密封端面的润滑状况; 3)选用导热系数高的硬质材料制造密封环，例如碳化钨和碳化硅等; 4)减少抽空和汽蚀(见“问答195、196、197“)。

九、石墨环表面中间有一条深沟是什么原因

这种沟纹经常发生在温度较高的柴油泵密封上，尤以无冲洗的非平衡型密封为多(图108)石墨环表面被“撕裂”下来一小片，在压力和温度的作用下“粘结”在动环表面上。 这种粘结的凸起物运转时磨损石墨环，表面出现深沟。 解决办法: 1)改为平衡型密封; 2)采用冷却和冲洗，降低温度。

十、石墨环内边缘磨损是什么原因

这种情况多发生在高温泵的密封中。压盖有冷却水，冷却水大多为循环水(或新鲜水)。高温下冷却水结垢(图109)，将石墨环内边缘磨掉，同时动环和轴套之间也被水垢塞满失去补偿能力。 解决办法，将现用的冷却水改用软化水或低压水蒸汽。

十一、石墨环的承磨台被磨掉是什么原因

做为软环的石墨环，有一个承磨台和动环接触，其高度2~3mm，超过预计的使用寿命(8000~10000小时)后，承磨台被磨掉(图110中的虚线)。 但是，在没有达到预计的使用寿命时，承磨台有时就被磨掉了。一般情况下，其表面较为光洁。如果弹簧还能补偿，那么动静环还处于贴合状态。由于此时接触面积扩大，同时弹簧力减小，端面比压则大大减少，泄漏量增大。当石墨环磨损到弹簧不能补偿时密封性丧失。 这种情况多大生在丁烯等润滑性较差的介质中，密封腔压力为0.4~0.5MPa，采用非平衡型密封，且没有冲洗和冷却水。产生这类失效的另一个原因是石墨质量差、质地粗、不耐磨。 解决办法：选用优质石墨制造静环；将非平衡型密封改为平衡型密封；增设自冲洗。 十二、石墨环外缘出现缺口是什么原因石墨环外边缘出现缺口，这是由于冲洗量过大，冲洗孔正对着石墨环，石墨环被冲蚀出现缺口。(图111) 冲洗结构和种类很多，这类缺陷发生在径向、单点冲洗中。因为没有控制冲洗量，从泵出口引一Dg15或Dg20的管线，不加限流孔板，直接注入到了密封腔中。 为了避免冲蚀石墨环，径向、单点冲洗进入密封腔的液流速度不要高3m/s。根据冲洗量和该速度确定冲洗孔的直径，但孔径不小于5mm。根据进入密封腔冲洗液流速最高3m/s的要求，不同的冲洗孔径最大允许冲洗量为: 实际应用的冲洗量如超过各孔径的最大冲洗量，就要改变冲洗结构，比如采用切向冲洗或多点冲洗。

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