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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(jīng)過一段時間的運轉(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泵振動大使動環(huán)運轉(zhuǎn)中產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子做動平衡;采用不易引起振動的聯(lián)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(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。這種密封拆檢時往往查不出其他的磨損跡象。運轉(zhuǎn)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(nèi)緣接觸時,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,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(xiàn)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(shù)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(xiàn)泄漏

這種現(xiàn)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(xiàn)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(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,這是機械密封常見的失效形式。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(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,也會出現(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,改善密封端面的潤滑狀況。

③選用熱導率高的硬質(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(jié)在動環(huán)表面上,這黏結(jié)的凸物運轉(zhuǎn)時磨損石墨環(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(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(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(shù)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(nèi)徑方向膨脹,結(jié)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(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)生大的溫度應力。對于導熱性好和強度高的材料出現(xiàn)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(xiàn)徑向裂紋。

解決辦法:穩(wěn)定操作,防止抽空;加自沖洗。

來源:網(wǎng)絡

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