[摘 要]机械密封是指有至少一对垂直于旋转轴线的端面在流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。本文简要介绍了离心泵机械密封的结构和各部分的工作原理，列举了机械密封常见的失效形式并分析其失效原因，结合双兰线投产期间机械密封产生的故障，分析一些基本的处理办法。
　　[关键词]机械密封；原理；选材；失效
　　中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0046-01
　　1 机械密封的基本结构和作用原理
　　1.1 机械密封的基本结构
　　机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的：“有至少一对垂直于旋转轴线的端面在流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”。机械密封安装在旋转轴上，密封腔由弹簧、动环密封圈、动环等构成，它们随轴一起旋转。其他机械密封零件包括静环、静环密封圈等，安装在端盖内，端盖与密封腔体用螺栓连接。
　　1.2 机械密封的作用原理
　　轴转动时，通过传动座和推环，带动动环旋转，静环固定不动，依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合，在贴合面形成一层极薄的液体膜，阻止介质泄漏。摩擦副表面磨损后，在弹簧的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄漏，装有动环密封圈。静环密封圈阻止介质沿静环和压盖之间泄漏。
　　1.3 机械密封的辅助设施
　　机械密封辅助设施是许多元件的统称，它的作用是可以改善机械密封的工作环境，提高密封效果。包括过滤器、旋液分离器、限流孔板、冷却器、各种检测仪表及机械密封冲洗管路等。在实际的应用中，根据具体的情况来选择相应的设施。在所有的辅助设施中，最主要的是冲洗设施。对于冲洗液的过滤和分离，通常选用的是过滤器和旋液分离器。旋液分离器工作原理是，含杂质的介质沿分离器切线方向进入，以一定的速度沿分离器旋转，利用固体颗粒和液体的比重差，洁净的液体从分离器顶部流出，去冲洗密封，含杂质的液体从底部流回泵的入口。
　　1.3.1 端面密封副
　　由动环和静环组成端面密封副，它的作用是防止介质泄漏，使密封面紧密贴合。它要求静、动环要有非常好的耐磨性，动环可以沿轴向灵活移动，密封面的磨损自动补偿，与静环使之一直保持良好的贴合。为此，密封面对所用材料以及其加工质量有较高的要求，确保密封副有良好的贴合性能。
　　1.3.2 弹性元件
　　弹性元件主要用弹簧和波纹管。它要求起预警、补偿和缓冲作用，要求始终保持足够的弹力来克服动环等元件的惯性、传动件和辅助密封的摩擦，保证端面动环的追随性和密封副良好的贴合。材料要求耐疲劳、耐腐蚀。
　　1.3.3 辅助密封
　　辅助密封有O 型圈、V 型圈、U 型圈等。它主要起密封动环和静环的作用，同时也起到缓冲和浮动的作用。要求能够保证静环的密封元件使压盖与静环之间的密封的同时，对静环也要求有一定的浮动性；动环的密封元件能保证动环的浮动性和动环与轴套或者轴之间的密封性。材料要求能与介质相容并耐寒、耐热。
　　1.3.4 传动件
　　传动元件主要有传动销、传动环、传动座、传动键等。它的作用是将轴的转矩传给动环。材料要求耐磨、耐腐蚀。
　　2 机械密封失效机理
　　机械密封的失效主要有几种主要形式，如静试泄漏、运转泄漏等。运转泄漏又包括持续泄漏、突发泄漏，再运行泄漏等。
　　2.1 安装静试泄漏
　　安装调试结束后须对机械密封进行静试，通过观察泄漏量分析泄漏原因。如泄漏量较大时，则表存在问题明于静、动环摩擦副间；泄漏量较小，存在的问题多为静环或动环密封圈。在判断泄漏部位、初步观察泄漏量的基础上，若泄漏量再手动盘车观察，无明显变化，则静、动环密封圈有问题；如沿轴向喷射泄漏介质，则居多为动环密封圈存在问题，泄漏介质从水冷却孔中漏出或向四周喷射，则静环密封圈多为失效；如盘车时泄漏量有明显变化，则可断定是动、静环摩擦副存在问题。
　　2.2 运转时泄漏分析
　　导致持续性密封泄漏的原因较多，主要表现为密封端面问题，如端面变形不平、端面出现裂纹。端面比压过大、摩擦热引起热变形，强度不够产生变形，安装时零件受力不均引起变形；工作介质中有颗粒状物质，运转中进入摩擦副，擦伤动、静环密封端面；动环或静环的密封圈与轴的垂直误差过大；辅助密封问题，如安装时辅助密封被压伤或擦伤，O 形圈出现化学腐蚀、老化；弹簧偏心、比压过小或弹簧失效；防转销端部未顶住防转槽；转轴振动过大；泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；轴套表面在密封圈处有轴向沟槽、凹坑或腐蚀。突发性
　　泄漏主要由几种因素导致，如设备强烈振动，抽空破坏了摩擦副；弹簧断裂；防转销脱落或传动销断裂；安装错误或不符合要求。再运行泄漏也是常见的机械密封失效形式。
　　3 典型案例分析
　　3.1 故障现象
　　在泵启动瞬间，非驱动端机械密封处有烟雾冒出，并伴有油品泄漏。或停止时泵腔内的压力瞬时升高而引起，在结焦的过程中伴随有烟雾。
　　3.2 原因分析
　　从解体后的情况来看，动静环内壁都堆积比较多的结焦物。高温经常会出现结焦故障，少量的泄漏就会在密封靠近大气一侧发生碳化。动环传动处和传动套之间发生了摩擦。动环表面出现金属粉磨的痕迹，说明密封运转时间短，动环面磨损严重。静环表面有正常的磨损痕迹。
　　3.3 解决途径
　　3.3.1 选型
　　原油具有黏度大、凝点高、杂质多、含硫高的特點。为了防止弹簧由于原油结晶、杂质卡住而失效，选用的是静止式机械密封，即静环为补偿环；当发生粘着磨损或磨粒磨损时，材料越硬越耐磨，为了减少磨损率和因为磨损而导致密封失效，选用的是碳化硅-碳化硅的端面硬摩擦组对；辅助封圈选用的是氟橡胶，具有耐高温、耐油、耐化学腐蚀的优点。
　　3.3.2 冲洗
　　必须设计合理的冲洗管路，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉淀，使机械密封动、静环失去浮动性，弹簧失灵。更严重的是颗粒、杂质进入摩擦副会加剧摩擦的磨损，导致机械密封的迅速破坏。
　　3.3.3 维护
　　定期清洗冲洗管路，使之保持畅通；启动泵前充分排气。失效的机械密封总之，处理机泵泄漏问题时，一定要综合考虑泵的安装精度、操作运转条件、机封装配精度等方面因素，查清原因，有针对性地解决存在的问题。文中内容对机械密封的选型使用和维修保养提供帮助，保证机械密封长周期稳定、可靠地运转。
　　参考文献
　　[1]樊铭.离心泵机械密封泄漏原因分析及处理. 能源研究与管理，2011（4）。
　　[2]肖军.谈离心泵的机械密封及其控制.液压气动与密封，2010（5）。