機械密封摩擦副磨損情況及其故障原因
2025-03-20
1、摩擦副端面的磨損痕跡大于軟環(huán)寬度
組成摩擦副的兩個密封面寬度是不相等的。一般情況下，硬密封面較寬，軟面較窄。經過一段時間的運轉后，在硬密封面上有清晰的摩擦痕跡，可根據此痕跡的寬度判斷故障的原因。造成密封端面上摩擦痕跡大于軟環(huán)寬度的原因有如下幾方面：
①泵振動大使動環(huán)運轉中產生徑向和軸向振擺。液膜厚度變化較大，有時密封面被推開，造成泄漏增大。
②動靜環(huán)不同心。在一般的旋轉型密封中，靜環(huán)安裝在壓蓋上，壓蓋和密封腔配合時的同軸度靠止口保證。實際上止口間隙往往過大，使靜環(huán)下沉，造成動靜環(huán)不同心。在靜止式波紋管密封中，由于靜環(huán)組件重量促成靜環(huán)下沉，也造成動靜環(huán)不同心。此外，軸承箱的配合間隙過大、軸彎曲等都能使摩擦痕跡過寬。
克服上述缺陷的方法：首先消除離心泵的振動，將轉子做動平衡；采用不易引起振動的聯軸器；校正泵和電機的同軸度；檢查泵各止口間隙是否過大；在靜止式波紋管中采取在靜環(huán)下方加支承的方法防止下沉。
2、摩擦痕跡小于密封面的寬度
產生這種故障現象的原因有以下幾方面：
①靜環(huán)密封端面不平的第一種現象是沿密封面內緣連續(xù)的接觸痕跡，即所謂的收斂型縫隙。這種密封拆檢時往往查不出其他的磨損跡象。運轉起來就是泄漏量大。有人認為摩擦痕跡窄了，密封面積減小了，比壓增大了，似乎不應該漏。事實恰好相反，當內緣接觸時，密封的縫隙是呈現收斂形狀，破壞了密封面的平行，液膜壓力大大增加，將密封面推開，泄漏量增大。
②靜環(huán)端面不平行的第二種摩擦痕跡是密封面外緣接觸。即摩擦痕跡的內徑大于靜環(huán)密封面的內徑，密封面間呈喇叭狀，這種縫隙形狀因液膜壓力減小，造成比壓增大，磨損加劇，容易出現溝紋，泄漏量增大，無法正常運行。
③在動環(huán)端面上的摩擦痕跡是不連續(xù)的。或局部接觸，有時大圓或點狀接觸，顯然這是由動環(huán)面不平所致。
解決這些缺陷的方法是：檢查動、靜環(huán)的平面度，對不符合要求的要進行研磨，直到合格。為減小密封面的變形，靜環(huán)密封圈的過盈值不要太大，以免靜環(huán)變形，高溫密封要采取有效的輔助措施，如沖洗、冷卻等，盡量減少密封本身溫度差。
3、密封面上沒有摩擦痕跡而出現泄漏
有時密封面上沒有摩擦痕跡，其原因有以下幾方面：
①傳動裝置的打滑。有的傳動座有頂絲固定在軸套上，這種傳動方式常溫下尚可使用，對熱油泵在溫度和離心力的作用下，頂絲打滑，傳動失效。
②靜環(huán)與動環(huán)沒接觸，屬于安裝失誤。
③在采用鑲嵌式動環(huán)時，碳化鎢環(huán)松脫。
處理辦法：傳動座由頂絲傳動改為鍵傳動或其他可靠的傳動方式。為解決安裝失誤，應仔細復查壓縮量。采用線脹系數小的材料制造環(huán)座，并適當加大鑲裝的過盈值。
4、摩擦痕跡等于密封面的寬度而出現泄漏
這種現象在機械密封的故障中是十分普遍的。這時密封端面有磨損的溝紋，金屬環(huán)表面變色，甚至出現裂紋等缺陷。如密封面上無缺陷，問題可能出在其他零件上，如波紋管裂紋等。
5、石墨環(huán)表面出現均勻的環(huán)狀溝紋
石墨環(huán)表面出現均勻的環(huán)狀溝紋，這是機械密封常見的失效形式。原因如下：密封面間出現汽化，有的介質工作溫度較高，摩擦產生的熱量很容易使密封面間的液體汽化；也有的在高溫時采用浸漬合成樹脂的石墨，超過了允許使用的溫度，性能下降；采用了非平衡型密封，載荷系數太大，pv值高，產生大量的摩擦熱，使介質汽化，在某些潤滑性不良的介質中，如液態(tài)烴、熱水等，盡管溫度不很高，有時也出現溝紋;抽空和汽蝕使密封面上出現干或半干摩擦，其溝紋要深些。
另外，介質不清潔或出現結晶及結焦等時，也會出現溝紋，但這種溝紋較粗。其解決辦法如下：
①采用沖洗如冷卻，降低密封溫度。
②選用平衡型密封，降低pv值，改善密封端面的潤滑狀況。
③選用熱導率高的硬質材料制造密封環(huán)，如碳化鎢、碳化硅等。
④減少抽空和汽蝕。
6、石墨環(huán)表面中間有一條深溝
這種密封故障經常發(fā)生在溫度較高的柴油泵密封上，尤其是從無沖洗的非平衡型密封為多，石墨環(huán)表面被撕裂下來一小片，在壓力和溫度的作用下黏結在動環(huán)表面上，這黏結的凸物運轉時磨損石墨環(huán)，表面出現深溝。
解決辦法：改為平衡型密封。采用冷卻和沖洗，降低溫度。
7、石墨環(huán)內邊緣磨損
這種情況多發(fā)生在高溫泵的密封中。壓蓋有冷卻水，冷卻水多數為循環(huán)水或新鮮水，高溫下冷卻水結垢，將石墨環(huán)內邊緣磨損，同時動環(huán)和軸套之間也被水垢塞滿后失去補償能力。
解決辦法：將現用的冷卻水改用軟化水或低壓水蒸氣。
8、石墨環(huán)的承磨臺被磨掉
作為軟環(huán)的石墨環(huán)，有一個承磨臺和動環(huán)接觸。其高度為2～3mm，超過預 計劃工作使用壽命(800-1000h)后，承磨臺會被磨掉，但是，在沒能達到預計的使用壽命時，承磨臺有時就被磨掉了。一般情況下，其表面較為光潔，如彈簧不能補償，那么動靜環(huán)還處于貼合狀態(tài)，由于此時的接觸面積擴大，同時彈力減小，端面比壓大大減小，泄漏量增大。
解決辦法：選用優(yōu)質石墨制造靜環(huán)，將非平衡型密封改為平衡型密封，增設自沖洗。
9、石墨環(huán)斷裂
這種故障常發(fā)生在烴類直徑較大的密封中。由于泵未采用沖洗等輔助設施，pv值較大，摩擦熱不易散失，密封面問汽化，使石墨環(huán)溫度升高。因此石墨環(huán)導熱性良好，使靜環(huán)輔助密封圈溫度也升高。聚四氟乙烯的線脹系數為鋼鐵的10倍左右，但向外徑伸長已不可能，因為壓蓋是鋼的，只好向內徑方向膨脹，結果對密封圈附近的石墨環(huán)形成一個很大的擠壓力。與此相反，密封端面附近存在一個使外徑膨脹的熱應力，在上述兩種力的作用下，使石墨環(huán)最終產生斷裂。
處理措施：加自沖洗。
10、硬質合金表面灼燒和裂紋
當密封腔中的介質已經汽化或抽空，即摩擦副處于干或半干摩擦狀態(tài)，密封表面溫度急劇升高，摩擦副過熱，一旦液體重新出現，摩擦被急劇冷卻，產生大的溫度應力。對于導熱性好和強度高的材料出現擦亮和變色的痕跡，對于導熱性差和強度低的材料則在其表面出現徑向裂紋。
解決辦法：穩(wěn)定操作，防止抽空；加自沖洗。
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