主要介绍机械密封的结构原理，分析机械密封失效和泄漏的原因，总结正确安装和使用机械密封以延长其使用寿命的经验和方法。
1前言
机械密封是一种防止流体泄漏的装置，由至少一对垂直于旋转轴的端面组成，在流体压力、补偿机构的弹力(或磁力)和辅助密封的配合作用下保持贴合并相对滑动。
机械密封结构(典型结构原理见图1)主要由静环(静环)组成。
1.旋转环(移动环)
2.弹性元件
3.弹簧座
4.固定螺丝
5.旋转环辅助密封圈
6.静环辅助密封圈
等等。防转销7固定在压盖9上，以防止固定环转动。
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图1机械密封结构示意图
机械密封具有密封性能可靠、泄漏量小、使用寿命长、功率损耗低、应用范围广等优点。广泛应用于各种技术领域，尤其适用于高转速、高压差的工况和价格昂贵或有毒、腐蚀性强的工艺介质。同时，机械密封也是设备最薄弱的环节之一。
为了延长其使用寿命，除了选择合适的摩擦副材料和合适的端面比压外，正确的安装和维护也能起到重要作用。
通过日常维护实践，分析了机械密封失效和泄漏的主要原因，总结了如何延长机械密封使用寿命的方法。
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机械密封失效和泄漏的原因分析
化工设备中使用的机械密封有多种类型和型号，但主要有五个泄漏点:
①轴套与轴之间的密封；
②动环与轴套之间的密封；
③动静环之间的密封；
④静环与静环座之间的密封；
⑤密封端盖与泵体之间的密封。
机械密封中流体泄漏的可能方式如图1中的四个通道A、B、C和D所示。
2.1
静、动环端面磨损引起的机械密封泄漏。
无论哪种类型的机械密封，最重要的特点是密封面是垂直于旋转轴的端面，即把容易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。因此，机械密封失效的主要形式是静环和动环之间的磨损失效。动静环端面的摩擦副主要靠弹簧推力压紧，防止泄漏。动静环压得越紧，越不容易泄漏，但它们之间的摩擦力也随之增大。在较大摩擦力的作用下，动静环的接触端镜面会很快磨损，最终失效泄漏。
2.2
工艺条件不稳定和安装不良导致机械密封泄漏。
工艺条件不稳定和安装不良引起的振动，抽空过程中设备汽化的瞬间中断，都会导致机械密封动静环之间液膜的破坏，使机械密封在无润滑的“干态”下运行。密封圈的温度会迅速升高，有的会直接被烧伤，有的会在泵恢复正常工作状态时急剧冷却，产生热冲击而开裂。不良的冲洗液和冲洗条件也会形成热冲击，导致密封环产生径向裂纹，加剧动静环的磨损和失效。同时，当石墨环超过使用温度时，其表面会析出晶体，在温度较高的摩擦副附近发生碳化，其颗粒进入摩擦副，使动静环迅速磨损。
2.3
机械密封的密封圈失效也是密封泄漏的主要原因。
静、动密封环装配歪斜；与密封圈配合的轴或轴套表面光洁度不够，或配合尺寸过小；与密封圈的密封介质发生物理或化学反应、腐蚀变形、老化等。都可能导致泄漏。
2.4
组装不当会导致机械密封泄漏。
组装机械密封前，机械密封部件清洗不干净，部件碰伤或划伤；组装不到位；弹簧偏压，紧固螺钉未紧固；拆卸过程中的损坏等。，是机械密封过早失效的原因。
2.5
机械密封选型设计不当造成的机械密封泄漏
由于化工厂工艺介质特性的多样性，机械密封设计选择不当，使密封端面比压变小或变大，或密封材料冷缩较大等。，容易导致机械密封失效和泄漏。
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3个解决方案
根据以上分析，应采取以下措施和维护方法来延长机械密封的使用寿命。
3.1
弹簧压缩调整
调节弹簧的压缩量就是调节机械密封端面的比压，这是关系到密封性能和使用寿命的重要参数，与密封结构、弹簧尺寸和介质压力有关。端面比压过大会损坏摩擦副；如果压力太小，就容易泄漏，所以厂家往往会给出一个合适的范围，数值一般为3 ~ 6 kg/cm2。弹簧的自由长度a、弹簧刚度k(产生单位压缩时所承受的载荷)和规定的比压p都是厂家给出的参数。压缩尺寸为B，则P/(A-B)=k，B=A-P/k，即为弹簧安装的压缩尺寸。如果安装后的弹簧尺寸过大，可以在弹簧座和弹簧之间增加调整垫的厚度；如果尺寸太小，可以减小调整垫的厚度，用千分尺测量调整垫的厚度。
3.2
动环密封圈的紧密度
过紧的动密封圈有害无益。首先，它加剧了密封圈和轴套之间的磨损，导致过早泄漏；其次，增加了动环轴向调整和运动的阻力，在工况变化频繁时不能及时调整；三是弹簧容易因过度疲劳而损坏；第四，动环密封圈变形，影响密封效果。为了保证动环的浮动性，其内径比轴径大0.5 ~ 1 mm，以补偿轴的振动和偏斜，但间隙不能太大，否则动环的密封圈会被卡住，机械密封的机械性能会受到损害。密封圈的紧密度取决于涂上润滑剂后可以用一只手按压。
3.3
静密封环的紧密度
静密封环基本处于静止状态，比较紧的话密封效果会更好，但是太紧的话会导致:一是静密封环过度变形，影响密封效果；二是静环的材质多为石墨，一般比较脆，应力过大容易造成开裂；三是安装拆卸困难，容易损坏静环。因此，静环内径一般比轴径大1 ~ 2mm，密封圈的松紧以涂上润滑剂后可用双手按压为准。能轻压就太松，双手不能用力就太紧。
3.4
新旧密封的拆卸和更换
相对来说，使用新机械密封的效果要比旧的好。但是，当新型机械密封的质量或材料选择不当时，较大的配合尺寸误差会极大地影响密封效果。在聚合物和深渗透介质中，如果静环没有过度磨损(当密封面有裂纹、拐角、划痕、凹坑、飞边和偏磨，且划痕和凹坑贯穿整个密封端面时，称为过度磨损)，最好不要更换。由于静环在静环座内长期处于静止状态，聚合物和杂质沉积成一体，起到良好的密封作用。
3.5
拆除和修复
机械密封一旦泄漏，不要急于拆修。有时密封可能没有损坏。只需调整工况或适当调整密封即可消除泄漏。如调整弹簧的压缩量，消除运转设备的振动，清除使弹簧失去弹性的水垢，动静环摩擦副上的水垢等。这样既避免了浪费，又解决了实际问题。同时可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验，提高维修质量。
3.6
机械密封是精密部件，其制造和安装精度非常严格。装配不当会影响密封性能，缩短使用寿命，因此必须注意以下要求:
3.6.1安装机械密封的轴(或轴套)的径向跳动公差见表1。表面粗糙度Ra值应不大于3.2um，外径尺寸公差h6。带有机械密封的泵或其它类似的旋转机械工作时，转子的轴向位移不应超过0.3毫米。密封端盖结合的空腔定位端面到轴(或轴套)表面的跳动公差见表1。
表1轴(或套筒)的径向跳动公差
轴(或套筒)的外径毫米
径向跳动公差毫米
10~50
0.04
>50~120
0.06
3.6.2安装旋转环辅助密封环的轴(或套筒)端部应按图2倒角，使其光滑。
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图2安装密封圈的转轴端面倒角图
3.6.3安装机械密封静环的密封端盖(或壳体)的孔端应符合图3和表2的规定。密封端盖(或壳体)与辅助密封圈接触部分的表面粗糙度如图3所示。
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图3密封端盖(或外壳)的安装要求
表2密封端盖(或外壳)孔端的安装要求
轴(或套筒)的外径毫米
c毫米
10~16
1.5
>16~48
2
>48~75
2.5
>75~120
三
3.6.4密封部件、轴面和密封腔必须清洗干净，密封端面的冲洗液管道应畅通。
3.6.5安装前，应确认产品型号、规格与设备要求一致。当输送介质温度过高或过低，或有异物颗粒，易燃易爆有毒时，必须采取相应的堵塞、冲洗、冷却、过滤等措施。
3.6.6在轴、腔体、压盖等接触部位均匀涂油。安装密封的地方，以及辅助密封圈(注:在不允许向乙丙橡胶或介质中注入润滑油的情况下，可用植物油或肥皂水)。
3.6.7安装密封环时，禁止涂抹不允许涂抹油脂的密封环，否则会使密封环膨胀，使机械密封泄漏。
3.6.8安装时，应检查密封安装尺寸。一般情况下，单个弹簧密封轴向安装尺寸的最大公差为1.0毫米，多个弹簧的最大公差为0.5毫米
3.6.9机械密封套在轴上，并按设计工作高度安装到位。
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3.6.10通孔对角拧紧，整个密封和密封腔(泵盖)用螺栓拧紧。
3.6.11当密封配有辅助系统时，根据标签正确连接管道。
3.6.12安装后，用手转动吊环，保证转动灵活，并有一定的浮动性。然后经过静压试验和动压试验后才能投入使用。
3.7
容器机械密封的安装
对于集装化的机械密封，机械密封压力在出厂时已经调整好，并且已经进行了机械运转试验，所以当我们在现场安装时，不允许拆卸机械密封或重新调整机械密封压力。
3.8
波纹管机械密封的安装
安装前，必须用煤油检测波纹管的泄漏情况，确认波纹管完好无泄漏后，方可安装波纹管的机械密封。同时，由于波纹管机械密封的波纹管容易损坏，安装时必须小心。
3.9
严格控制工艺操作和工艺指标。
调节流量和启停泵时，应避免喘振、泵抽空和冲洗液切断现象。对于密封介质中的杂质，应合理采用自平衡冲洗或外部强制循环冲洗，以改善冲洗和冷却条件。同时，应加大冲洗系统限流孔板的孔径，增加冲洗液的量，保证冲洗液的平稳、充足供应，以改善机械密封的润滑和散热，防止机械密封因过热而烧、裂、裂、结晶，延长机械密封的使用寿命。
3.10
机械密封的选择
在选择机械密封时，我们必须向机械密封的制造商提供详细的工艺参数和设备运行的技术要求，以免因所选机械密封不适合现场工况而降低其使用寿命。
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4结论
综上所述，只要严格按照技术要求安装、维护和使用机械密封，不仅可以达到良好的密封效果，还可以大大延长机械密封的使用寿命。
