機(jī)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(gè)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(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，在硬密封面上有清晰的摩擦痕跡，可根據(jù)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(dòng)大使動(dòng)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生徑向和軸向振擺。液膜厚度變化較大，有時(shí)密封面被推開(kāi)，造成泄漏增大。
②動(dòng)靜環(huán)不同心。在一般的旋轉(zhuǎn)型密封中，靜環(huán)安裝在壓蓋上，壓蓋和密封腔配合時(shí)的同軸度靠止口保證。實(shí)際上止口間隙往往過(guò)大，使靜環(huán)下沉，造成動(dòng)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(dòng)靜環(huán)不同心。此外，軸承箱的配合間隙過(guò)大、軸彎曲等都能使摩擦痕跡過(guò)寬。
克服上述缺陷的方法：首先消除離心泵的振動(dòng)，將轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡；采用不易引起振動(dòng)的聯(lián)軸器；校正泵和電機(jī)的同軸度；檢查泵各止口間隙是否過(guò)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(chǎn)生這種故障現(xiàn)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(xiàn)象是沿密封面內(nèi)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(shí)往往查不出其他的磨損跡象。運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)就是泄漏量大。有人認(rèn)為摩擦痕跡窄了，密封面積減小了，比壓增大了，似乎不應(yīng)該漏。事實(shí)恰好相反，當(dāng)內(nèi)緣接觸時(shí)，密封的縫隙是呈現(xiàn)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(kāi)，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(nèi)徑大于靜環(huán)密封面的內(nèi)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(xiàn)溝紋，泄漏量增大，無(wú)法正常運(yùn)行。
③在動(dòng)環(huán)端面上的摩擦痕跡是不連續(xù)的。或局部接觸，有時(shí)大圓或點(diǎn)狀接觸，顯然這是由動(dòng)環(huán)面不平所致。
解決這些缺陷的方法是：檢查動(dòng)、靜環(huán)的平面度，對(duì)不符合要求的要進(jìn)行研磨，直到合格。為減小密封面的變形，靜環(huán)密封圈的過(guò)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(méi)有摩擦痕跡而出現(xiàn)泄漏
有時(shí)密封面上沒(méi)有摩擦痕跡，其原因有以下幾方面：
①傳動(dòng)裝置的打滑。有的傳動(dòng)座有頂絲固定在軸套上，這種傳動(dòng)方式常溫下尚可使用，對(duì)熱油泵在溫度和離心力的作用下，頂絲打滑，傳動(dòng)失效。
②靜環(huán)與動(dòng)環(huán)沒(méi)接觸，屬于安裝失誤。
③在采用鑲嵌式動(dòng)環(huán)時(shí)，碳化鎢環(huán)松脫。
處理辦法：傳動(dòng)座由頂絲傳動(dòng)改為鍵傳動(dòng)或其他可靠的傳動(dòng)方式。為解決安裝失誤，應(yīng)仔細(xì)復(fù)查壓縮量。采用線脹系數(shù)小的材料制造環(huán)座，并適當(dāng)加大鑲裝的過(guò)盈值。
4、摩擦痕跡等于密封面的寬度而出現(xiàn)泄漏
這種現(xiàn)象在機(jī)械密封的故障中是十分普遍的。這時(shí)密封端面有磨損的溝紋，金屬環(huán)表面變色，甚至出現(xiàn)裂紋等缺陷。如密封面上無(wú)缺陷，問(wèn)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(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋
石墨環(huán)表面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋，這是機(jī)械密封常見(jiàn)的失效形式。原因如下：密封面間出現(xiàn)汽化，有的介質(zhì)工作溫度較高，摩擦產(chǎn)生的熱量很容易使密封面間的液體汽化；也有的在高溫時(shí)采用浸漬合成樹(shù)脂的石墨，超過(guò)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(shù)太大，pv值高，產(chǎn)生大量的摩擦熱，使介質(zhì)汽化，在某些潤(rùn)滑性不良的介質(zhì)中，如液態(tài)烴、熱水等，盡管溫度不很高，有時(shí)也出現(xiàn)溝紋;抽空和汽蝕使密封面上出現(xiàn)干或半干摩擦，其溝紋要深些。
另外，介質(zhì)不清潔或出現(xiàn)結(jié)晶及結(jié)焦等時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)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(rùn)滑狀況。
③選用熱導(dǎo)率高的硬質(zhì)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(jīng)常發(fā)生在溫度較高的柴油泵密封上，尤其是從無(wú)沖洗的非平衡型密封為多，石墨環(huán)表面被撕裂下來(lái)一小片，在壓力和溫度的作用下黏結(jié)在動(dòng)環(huán)表面上，這黏結(jié)的凸物運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)磨損石墨環(huán)，表面出現(xiàn)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(nèi)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(shù)為循環(huán)水或新鮮水，高溫下冷卻水結(jié)垢，將石墨環(huán)內(nèi)邊緣磨損，同時(shí)動(dòng)環(huán)和軸套之間也被水垢塞滿后失去補(bǔ)償能力。
解決辦法：將現(xiàn)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(tái)被磨掉
作為軟環(huán)的石墨環(huán)，有一個(gè)承磨臺(tái)和動(dòng)環(huán)接觸。其高度為2～3mm，超過(guò)預(yù) 計(jì)劃工作使用壽命(800-1000h)后，承磨臺(tái)會(huì)被磨掉，但是，在沒(méi)能達(dá)到預(yù)計(jì)的使用壽命時(shí)，承磨臺(tái)有時(shí)就被磨掉了。一般情況下，其表面較為光潔，如彈簧不能補(bǔ)償，那么動(dòng)靜環(huán)還處于貼合狀態(tài)，由于此時(shí)的接觸面積擴(kuò)大，同時(shí)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(zhì)石墨制造靜環(huán)，將非平衡型密封改為平衡型密封，增設(shè)自沖洗。
9、石墨環(huán)斷裂
這種故障常發(fā)生在烴類(lèi)直徑較大的密封中。由于泵未采用沖洗等輔助設(shè)施，pv值較大，摩擦熱不易散失，密封面問(wèn)汽化，使石墨環(huán)溫度升高。因此石墨環(huán)導(dǎo)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(shù)為鋼鐵的10倍左右，但向外徑伸長(zhǎng)已不可能，因?yàn)閴荷w是鋼的，只好向內(nèi)徑方向膨脹，結(jié)果對(duì)密封圈附近的石墨環(huán)形成一個(gè)很大的擠壓力。與此相反，密封端面附近存在一個(gè)使外徑膨脹的熱應(yīng)力，在上述兩種力的作用下，使石墨環(huán)最終產(chǎn)生斷裂。
處理措施：加自沖洗。
10、硬質(zhì)合金表面灼燒和裂紋
當(dāng)密封腔中的介質(zhì)已經(jīng)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(guò)熱，一旦液體重新出現(xiàn)，摩擦被急劇冷卻，產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力。對(duì)于導(dǎo)熱性好和強(qiáng)度高的材料出現(xiàn)擦亮和變色的痕跡，對(duì)于導(dǎo)熱性差和強(qiáng)度低的材料則在其表面出現(xiàn)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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