不銹鋼自吸排污泵的機(jī)械密封的失效及分析

不銹鋼自吸排污泵的機(jī)械密封的失效及分析

一般來說，軸封是泵的薄弱環(huán)節(jié)，它的失效是造成泵維修的主要原因。對(duì)機(jī)械密封的失效原因進(jìn)行認(rèn)真分析，常常能找到排除故障的方案，從而提高密封的使用壽命。

一、密封失效的定義及外部癥狀

1.密封失效的定義被密封的介質(zhì)通過密封部件并造成下列情況之一者，則認(rèn)為密封失效。

1-1從密封系統(tǒng)中泄漏出的介質(zhì)量超標(biāo)。

1-2密封系統(tǒng)的壓力降低的值超標(biāo)。

1-3加人密封系統(tǒng)的阻塞流體或緩沖流體(如雙端面機(jī)械密封的封液)的量超標(biāo)。

2.密封失效的外部癥狀在密封件處于正常工作位置，僅從外界可以觀察和發(fā)現(xiàn)到的密封失效或即將失效前的常見癥狀有以下幾種。

2-1密封持續(xù)泄漏泄漏是密封最易發(fā)現(xiàn)和判斷的失效癥狀。機(jī)械實(shí)際工作中總會(huì)有一定程度的泄漏，但泄漏率可以很低，采用了先進(jìn)材料和先進(jìn)技術(shù)的單端面機(jī)械密封，其典型的質(zhì)量泄漏率可以低于lg/h。所謂“零泄漏”一般是指“用現(xiàn)有儀器測(cè)量不到的泄漏率”，采用帶封液的雙端面機(jī)械密封可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被密封介質(zhì)的零泄漏，但封液向系統(tǒng)內(nèi)的泄漏和向外界環(huán)境的泄漏總是不可避免的。

不同結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械密封判斷泄漏失效的準(zhǔn)則可以不同，但在實(shí)踐中，往往還依賴于工廠操作人員的目測(cè)。就比較典型的滴漏頻率來說，對(duì)于有毒、有害介質(zhì)的場(chǎng)合，即使滴漏頻率降低到很低的程度，也是不允許的;同樣，如果預(yù)計(jì)密封滴漏頻率會(huì)迅速加大，也應(yīng)該判定密封失效。對(duì)于非關(guān)鍵性場(chǎng)合(如水)，即使滴漏頻率大一些，也常常是允許的。目前生產(chǎn)實(shí)踐中判定密封失效，既依賴于技術(shù)，也依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)。

機(jī)械密封出現(xiàn)持續(xù)泄漏的原因主要有:密封端面問題，如端面不平、端面出現(xiàn)裂紋、破碎、端面發(fā)生嚴(yán)重的熱變形或機(jī)械變形;輔助密封問題，如安裝時(shí)輔助密封被壓傷或擦傷、介質(zhì)從軸套間隙中漏出、O形圈老化、輔助密封屈服變形(變硬或變脆)、輔助密封出現(xiàn)化學(xué)腐蝕(變軟或變戮);密封零件問題，如彈簧失效、零件發(fā)生腐蝕破壞、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生腐蝕破壞。

2-2工作時(shí)密封發(fā)出尖叫聲密封端面潤滑狀態(tài)不佳時(shí)，可能產(chǎn)生尖叫聲，在這種狀態(tài)下運(yùn)行，將導(dǎo)致密封端面磨損嚴(yán)重，并可能導(dǎo)致密封環(huán)裂、碎等更為嚴(yán)重的失效。此時(shí)應(yīng)設(shè)法改善密封端面的潤滑狀態(tài)，如設(shè)置或加大旁路沖洗等。

2-3密封面外側(cè)有石墨粉塵積聚可能是密封端面潤滑狀態(tài)不佳，或者密封端面間液膜汽化或閃蒸，此時(shí)應(yīng)考慮改善潤滑或盡量避免閃蒸出現(xiàn)。某些情況下可能是留下殘?jiān)斐墒h(huán)的磨損。也可能是密封腔內(nèi)壓力超過該密封和密封流體允許的范圍，此時(shí)必須糾正密封腔壓力。

2-4工作時(shí)密封發(fā)出爆鳴聲有時(shí)可以聽到密封在工作時(shí)發(fā)出爆鳴聲，這可能是由于密封端面間介質(zhì)產(chǎn)生汽化或閃蒸。改善的措施主要是為介質(zhì)提供可靠的工作條件，包括在密封的許可范圍內(nèi)提高密封腔壓力;安裝或改善旁路沖洗系統(tǒng)，降低介質(zhì)溫度，加強(qiáng)密封端面的冷卻等。

2-5密封泄漏和密封環(huán)結(jié)冰某些場(chǎng)合，觀察到密封周圍結(jié)有冰層，這是由于密封端面間的介質(zhì)汽化或閃蒸。改善的措施同上。應(yīng)注意結(jié)冰可能會(huì)擦傷密封端面(尤其是石墨材料)，汽化問題解決后應(yīng)將密封端面重新研磨或予以更換新。

2-6泵和(或)軸振動(dòng)原因是未對(duì)中或葉輪和(或)軸不平衡、汽蝕或軸承問題。此問題雖然可能不會(huì)立刻使密封失效，但會(huì)降低密封的使用壽命。可以根據(jù)維護(hù)修理標(biāo)準(zhǔn)來糾正上述問題。

2-7密封壽命短在目前技術(shù)水平情況下，一般要求機(jī)械密封的壽命在普通介質(zhì)中不低于1年，在腐蝕介質(zhì)中不低于半年，但比較先進(jìn)的密封標(biāo)準(zhǔn)，如ANSI/API682，要求密封壽命不低于25000h。某些情況下，即使是1年或半年的壽命都難以達(dá)到，形成了機(jī)械密封的過早失效。造成機(jī)械密封過早失效的原因是多方面的，常見的有:設(shè)備整體布置不合理，在極端情況下，可能造成密封與軸的直接摩擦;密封介質(zhì)中含有固體懸浮顆粒，而又未采取消除固體懸浮顆粒的有效措施或未選用抗顆粒磨損機(jī)械密封，結(jié)果導(dǎo)致密封端面的嚴(yán)重磨損;密封運(yùn)行時(shí)因介質(zhì)溫度過高或潤滑不充分而過熱;密封所選形式或密封材料與密封工況不相適應(yīng)。

二、機(jī)械密封的失效分析方法

通常失效原因最好的、最重要的標(biāo)志從目測(cè)檢查開始，一旦失效原因判明，有效解決辦法通常也就清楚了。

必須注意:若征兆或跡象在拆卸時(shí)丟掉，就無法追回。失效分析主要是通過診斷(經(jīng)驗(yàn)的和檢測(cè)的)確定故障的部位，再經(jīng)過調(diào)整或修換進(jìn)行排除。

正確的診斷是預(yù)防和排除故障的基礎(chǔ)。診斷是維修人員將通過現(xiàn)場(chǎng)觀察、詢問、檢查及必要測(cè)試所收集的資料進(jìn)行綜合、分析、推理和判斷，對(duì)設(shè)備的故障做出合乎實(shí)際的結(jié)論的過程，也是透過故障的現(xiàn)象去探索故障的本質(zhì)，從感性認(rèn)識(shí)提高到理性認(rèn)識(shí)，又從理性認(rèn)識(shí)再回到維修實(shí)踐中去的反復(fù)認(rèn)識(shí)的過程。

一般失效分析過程大致可分為四個(gè)步驟:

1.資料收集正確的診斷來源于周密的調(diào)查研究。這個(gè)調(diào)查過程就是通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況的詢問、觀察、檢查及必要的測(cè)試，即收集現(xiàn)場(chǎng)資料(情況)的過程(包括對(duì)歷史的維修記錄及設(shè)備檔案資料的了解和研究)，還要注意資料的真實(shí)性和完整性，必須有認(rèn)真、實(shí)事求是的態(tài)度，深人細(xì)致地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察、詢問及各項(xiàng)檢測(cè)工作，防止主觀臆斷和片面性。

2.綜合分析要完全反映故障的原因及其發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，就必須將調(diào)查所得的資料進(jìn)行歸納整理，去粗取精，去偽存真，抓住主要問題加以綜合、分析和推論，排除那些數(shù)據(jù)不足的表面現(xiàn)象，抓住一個(gè)或兩個(gè)最符合實(shí)質(zhì)的癥狀，做出初步診斷(同時(shí)也要注意那些看來與現(xiàn)時(shí)故障無密切關(guān)系的潛伏故障)。

3.初步診斷從全面研究所得的資料出發(fā)，抓住各種故障現(xiàn)象的共性和特殊性進(jìn)行歸納、分析，找出其相互間的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，得出故障原因的分析結(jié)論，就是故障的初步診斷。初步診斷要列舉已確定的故障部位和進(jìn)行故障機(jī)理分析，包括對(duì)故障零件的材料、故障系統(tǒng)的診斷。排除故障時(shí)，如同時(shí)發(fā)生多種故障，則應(yīng)分清主次，順序排列。對(duì)設(shè)備精度、性能或安全影響最大的故障是主要故障，列在最前;在故障機(jī)理上與主要故障有密切關(guān)系的其他故障，稱為并發(fā)故障，列于主要故障之后，視生產(chǎn)形勢(shì)隨機(jī)排除;與主要故障無關(guān)而同時(shí)存在的其他故障，稱為伴發(fā)故障，排列在最后，視生產(chǎn)情況隨機(jī)排除或列人計(jì)劃排除。

4.在維修實(shí)踐中驗(yàn)證診斷對(duì)故障的認(rèn)識(shí)，需要經(jīng)過“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”的過程。在建立初步診斷之后，欲肯定其是否正確，必須在維修實(shí)踐中和其他有關(guān)檢查中驗(yàn)證，最后確定診斷。由于維修人員的主觀性和片面性，或由于客觀條件所限，或由于故障本身的內(nèi)在問題還沒有充分表現(xiàn)出來等，初步診斷可能不夠完善(甚至還會(huì)有錯(cuò)誤)。所以，做出初步診斷以后，在修理過程中還需注意故障的變化和其波及面的演變，如發(fā)現(xiàn)新的情況與初步診斷不符，應(yīng)及時(shí)做出補(bǔ)充或更正，使診斷更符合于客觀實(shí)際。現(xiàn)場(chǎng)維修人員只有通過反復(fù)的維修實(shí)踐，在技術(shù)上精益求精，不斷地提高對(duì)故障的認(rèn)識(shí)，才能盡快地排除故障，提高維修效率，更好地為企業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

在對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行失效分析時(shí)，應(yīng)注意正確和全面地反映出故障的現(xiàn)象(做好記錄、保存好損壞的密封元件，這點(diǎn)往往被忽視)，應(yīng)注意解體前后有的放矢地拆開密封腔檢驗(yàn)和判斷，切忌急于拆卸而造成不必要的元件損壞和人力浪費(fèi)。