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减速机机械密封故障原因及对策

泄露是机械设备经常产生的故障之一。

造成泄露的原因主要有两方面:

一是由于机械加工的结果,机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差,因此,在机械零件联接处不可避免地会产生间隙;

二是密封两侧存在压力差,工作介质就会通过间隙而泄露。


减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住,隔离或切断泄露通道,增加泄露通道中的阻力,或者在通道中加设小型做功元件,对泄露物造成压力,与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡,以阻止泄露。减速机故障37%是机械密封故障,31%是轴承失效,32%是其他原因。


一、机械密封的原理及要求


机械密封又叫端面密封,它是一种旋转机械的轴封装置,指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。


它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。


它广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封。减速机一般分为两类,分别为单极传动与多级传动,无论减速机是哪种形式,其内部的结构的组成部分都是由轴、轴承、齿轮、联轴器与机壳等相关的部件组成。


机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转,动环和静环紧密贴合组成密封面,以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用,同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的,机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求,使机械密封发挥它应有的作用。


二、机械密封的故障表现及原因

1、机械密封的零件的故障

旋转设备在运行当中,密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等情况,弹簧用久了也会松弛、断裂和腐蚀。辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。


2、机械密封振动、发热故障原因

设备旋转过程中,会使动静环贴合端面粗糙,动静环与密封腔的间隙太小,由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良,或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质,也会引起机械密封的振动和发热。


3、机械密封介质泄漏的故障原因


3.1—静压试验时泄漏。

机械密封在安装时由于不细心,往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏,清理不净、夹有颗粒状杂质,或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧,机器、设备精度不够,使密封面没有完全贴合,都会造成介质泄漏。如果是轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。


3.2—周期性或阵发性泄漏。

机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大,都会造成泄漏。机械密封的密封面要有一定的比压,这样才能起到密封作用,这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量,给密封端面一个推力,旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压,机械密封要求泵轴不能有太大的窜量,一般要保证在0.25mm以内。但在实际设计当中,由于设计的不合理,往往泵轴产生很大的窜量,对机械密封的使用是非常不利的。


3.3—机械密封的经常性泄漏。

机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。

第一方面,由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。

第二方面,是辅助密封圈引起的经常性泄漏。

第三方面,是弹簧缺陷引起的泄漏。

其他方面,还包括转子振动引起的泄漏,传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏,机械密封辅助机构引起的泄漏,由于介质的问题引起的经常性泄漏等。


3.4—机械密封振动偏大。

机械密封振动偏大,最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因,泵的其它零部件也是产生振动的根源,如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。


三、处理故障采取的措施


如果机械密封的零件出现故障,就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度,提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利。为了提高密封效果,对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求较高。动静环的摩擦面的宽度不大,一般在2~7毫米之间。


1、机械密封振动、发热的处理

如果是动静环与密封腔的间隙太小,就要增大密封腔内径或减小转动外径,至少保证0.75mm的间隙。如果是摩擦副配对不当,就要更改动静环材料,使其耐温,耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。


2、机械密封泄漏的处理

机械密封的泄漏是由于多种原因引起,我们要具体问题具体处理。为了较大限度的减少泄漏量,安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配,同时还要注意以下事项。


2.1装配要干净光洁。

机械密封的零部件、工器具、润滑油、揩拭材料要十分干净。动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。


2.2修整倒角倒圆。

轴、密封端盖等倒角要修整光滑,轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。


2.3装配辅助密封圈时,橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤,以免胀大变形,过早老化。动静环组装完后,用手按动补偿环,检查是否到位,是否灵活;弹性开口环是否定位可靠。动环安装后,必须保证它在轴上轴向移动灵活。


3、泵轴窜量大的处理

合理地设计轴向力的平衡装置,消除轴向窜量。为了满足这一要求,对于多级离心泵,设计方案是:平衡盘加轴向止推轴承,由平衡盘平衡轴向力,由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。


4、增加辅助冲洗系统

密封腔中密封介质含有颗粒、杂质,必须进行冲洗,否则会因结晶的析出,颗粒、杂质的沉积,使机械密封的弹簧失灵,如果颗粒进入摩擦副,会导致机械密封的迅速破坏。因此机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的,它可以有效地保护密封面,起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。


以上简单研究了机械密封在旋转设备上的应用和出现的故障后,以后再遇到机械密封的故障问题,首先要考虑机械密封本身的影响因素,然后还要考虑机械密封外部的一些影响因素。比如:在分析机械密封的质量事故的原因时,要考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响,采取措施不断提高机械密封的效果。


随着材料和制造技术的进步,机械密封的可靠性有了极大的提高,现在机械密封本身可以无故障运转多年。单纯由于机封本身原因造成减速机泄漏的情况并不很多。处理减速机泄漏问题时,我们一定要综合考虑减速机的安装精度、操作运转条件、机封装配精度等方面因素,查清原因,有针对性的解决存在的问题。

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