针对机械密封失效的影响因素研究

尹金峰

针对机械密封失效的影响因素研究

尹金峰

（山东省鲁南地质工程勘察院山东省华鲁工程总公司，山东济宁272100）

本文以机械密封失效问题为研究主题，简要从三个方面对机械密封失效的原因进行分析，根据分析的结果和各个原因的交叉点，选择行之有效的灾害预防措施，并以科学的管理方法规范措施的执行。

机械；密封；失效；影响因素

机械密封失效主要有三方面的原因：外界环境影响、操作不规范影响和装备生产误差影响，这三点都对机械的密封性造成较大的破坏。机械作业人员应针对上述问题进行深入分析，积极解决机械密封失效问题。

1 影响因素

1.1 外界环境因素

1.1.1 腐蚀质

在机械参与生产工作的过程中，尤其是在参与化工生产活动的过程中，机械表面会吸附较多种类的腐蚀性物质，这些腐蚀性物质对机械表面产生较大的损害，若腐蚀物质间产生较为强烈的化学反应，其对机械表面的危害更大，甚至会透过机械的保护层，破坏其密封性，对机械受保护部位的重要构件产生较大的危害。

许多机械为保证其设备的灵活操作，其构件的连接处设置的保护层多为柔性材料，抗腐蚀性、抗疲劳性和耐久性都较差，有的机械甚至在关节处不设置保护层以保证关节处的灵活操作。这种情况下的机械防护能力几乎为零，一旦本应被密封的构件与化学制剂产生较为强烈的电化学反应，其构件的工作性能将大打折扣。

1.1.2 温控

生产外部环境温度过高会加大机械设备发生火灾、电路短路、主板损坏等灾害的可能，较高的温度会加重物质粘附在机械外部的可能性，不但加速其腐蚀的灾害情况还在一定程度上增加了机械的自重，使机械无法更好的完成精度要求较高的任务，无论是腐蚀质的损害还是自重引起的偏移都会严重影响机械的密封性能，造成生产上的损失。

机械内部温度过高会对加工的材料产生一定的性能影响，对温度较为敏感的材料会因机械内部温度的升高而发生质的改变，并且较高的温度很有可能引起机械设备其他部件的连锁反应，在串联性较强的生产线上，一个机械的故障会导致整条生产线的瘫痪。

外部温度较低会使机械的材料产生力学性能的变化，对于生产要求延性较大的机械构件来说，这无疑是个灾难，一旦在生产过程中，机械构件受弯或受拉压强度过大时，尤其是受到的冲击荷载过大时，极有可能导致机械受力构件的断裂，造成生产过程中的重大损失。

精度要求较高的机械多会采取弹簧和液压系统进行水平调节，过高的温度会使液压调节系统失灵的可能性增大，过低的温度会使弹簧的活动范围降低。

1.2 使用因素

1.2.1 摩擦

在生产过程中，难免会有较多的微细颗粒进入机械关键部位的缝隙之中，在告诉运转的机械设备中，这种微细颗粒一旦积累到一定程度，会对机械的关节部位产生巨大的磨损危害，使缝隙部位的误差越来越大，滚轴的活动范围越来越大，产生更加严重的二次伤害，如撞击、剪力增大等灾害，严重的可能导致机械生产过程的突然停车，在力学性能要求极高的设备中，突变荷载或者突发停车事故会给机械带来巨大的伤害，甚至瞬间断裂或者崩塌。

密封层对这种颗粒的摩擦更为敏感，密封层一般在设计时会预留一部分的缝隙供机械正产运转，但这种缝隙给微细颗粒提供了进入机械关节点的通道，同时由于机械关节处发生上述灾害形式，其密封层也承受着高频率的撞击和剪力破坏，严重影响机械密封层的稳定性，在大量的损害后，密封层脱落，失去密封效果。

1.2.2 疲劳效应

机械在工作状态下会有与其工作功率成正比的工作振动频率，较大的振动频率会对密封层造成较大的损害，机械振动的特点决定了密封层手受到的振动应力不会是单方向的，而是多方向且有一定规律的共振破坏，密封层在这种情况下会不断遭受疲劳载荷的影响，使整个密封层的位置产生误差，密封层的缝隙逐渐扩大，密封层的力学性能尤其是其延展性能逐渐降低，并且会成为一种新的振动因素加载在机械柱体上，是机械手打更大的伤害。

1.2.3 荷载

对于经常受到拉压循环的机械来说，其液压系统的高频工作在一定程度上相当于不断对机械自身施加高频的冲击荷载，其承受荷载的构件变形程度加大，牵连部位的密封层也随之发生较大的形变。对于轴承构件的密封层，其轴承在不断的工作中会一直处在疲劳损伤的过程中，长此以往会逐渐扩大轴承周围密封层与轴承之间的缝隙，提高了密封层脱落的风险。

1.3 制造因素

机械的制造误差和计算误差也会影响其密封层的性能。机械设计过程中，设计人员都会根据机械设计规范预留一定的缝隙和误差范围供机械正常运转，并能在一定程度上消除人工安装和制造误差带来的不利影响。但是设计人员考虑不周或者施工工艺较差所带来的较大的制造误差会使机械在关键部位的尺寸达不到设计要求的标准。构件尺寸不配套、安装困难、密封层失效等问题也随之而出，这些因制造和安装而引发的问题都是人为因素，在设计和生产人员的可控范围之内。

工艺条件不达标的限制是制造误差产生的主要原因，较差的工艺会导致整个构件的力学性能达不到机械使用的要求，其抗弯、抗剪、抗拉压的性能明显下降，变形趋势较快，受外力影响较大，断裂风险较高。

2 预防措施

2.1 环境防备措施

机械生产过程中应选用恒温车间，保证机械的力学性能达到设计标准，避免机械构件在生产之初就出现较大的性能偏差。构件安装环境也应选择适当的温度，避免安装过程中的构件产生较大的位移，尤其是精密仪器的构件，安装过程中还要注意建筑的抗震性能，保证密封层安装的严丝合缝。

生产建筑内部的温度要保持恒温，保证生产过程中无论是产品还是机械构件的质量都能够尽量与设计要求相符，严格控制厂房内的温度影响因子，保证密封层受到外界影响的程度降到最低，并且定期检查构件的性能，及时检修和替换。

2.2 使用防备措施

根据实际的生产情况，针对生产中可能被机械吸附的腐蚀性物质及其可能发生的腐蚀性物质化学反应，与机械生产上进行沟通，在密封层上涂装相应的防腐涂层，保护密封层的材料。同时对于密封层易于吸附腐蚀物质的过程进行充分的分析，制定行之有效的预防措施，并根据生产工序制定相应的生产过程制度规范，约束生产工人的操作，使厂区内部的生产过程形成标准化和规范化较强的工序设计方案，不断针对预见的灾害形式优化生产工序，尽最大可能阻断腐蚀性物质的传播途径。

2.3 制造防备措施

机械设计单位应当组织经验丰富的设计人员对每一个机械设备的总图和详图进行反复的审核，确保机械设备的合理性和精确性。机械设备设计图纸应当详细标明生产环境条件和工艺水平，安装图纸亦要标明设备的安装环境和安装顺序，保证机械从设计到生产再到安装有一整套完备的标准，保证机械密封层安装的准确性。施工工艺要符合国家规定的标准，并且应当充分听取设计单位和生产单位的意见，对工艺条件进行必要的改进。

机械密封失效的原因有很多，生产和设计人员应当采取行之有效的措施保证人为失误的严格管控，确立科学的、严密的、紧凑的、高效的机械运用、检修和维护保障体制，避免密封失效的风险，保障机械的正常使用性能，为高效的生产环境提供坚实的基础。

[1]图尔德胡勒·阿不都拉，阿达依·谢尔亚孜旦.机械密封失效的影响因素与影响机制研究[J].设计与研究.2016（4）.

[2]王晓青.机械密封失效的影响因素与影响机制研究[J].建材与装饰.2011（9）.

Study on the Influencing Factors of Mechanical Seal Failure

YIN Jin-feng
（Shandong Province Lunan Geological Engineering Investigation Institute Shandong Province Huaru Engineering Corporation，Jining Shandong 272100，China）

In this paper，the problem of mechanical seal failure is taken as the research topic.The reason of mechanical seal failure is analyzed from three aspects.According to the analysis result and the intersection of each reason，the effective disaster prevention measures are selected.Implementation of regulatory measures.

machinery；seal；failure；influencing factors

TU247.3

A

1672-545X（2017）07-0270-03

2017-04-11

尹金峰（1969－），男，山东阳谷人，中专，机械工程师，研究方向：机械。