长沙天欧FSA机械密封技术：延长机械密封寿命

我们认为提高泵送系统效率的系统中能源浪费的最常见根源是相对于目前的应用来说大小不够适当的泵，造成泵流量的过度节流和泵在最佳效率点(BEP)之外运行。这种类型的运行可以产生高水平的振动，最终导致损坏和缩短轴承和机械密封的功能寿命。在这些应用中，机械密封可以作为由于泵设备的非设计工况而产生的其他维修问题的先兆。

引发密封失效的原因？

在过去20年中，机械密封平均寿命显著增加，仅在过去10年中，机械密封平均寿命50%失效的平均时间有所改善。然而，如果密封暴露在预期运行环境之外的条件下，密封的使用寿命可能达不到预期。在大多数情况下，这些条件是由于泵在其设计应用范围之外运行所造成的。文章的一个关键要点是，如果没有对整个系统进行选择和适当地运行整个系统，那么经过适当设计、选择和安装的机械密封的寿命将会远低于其最佳使用寿命。在采用系统方法评估和优化现有泵送系统的运行时，必须透过由于不当系统设计和运行而导致的故障模式，并深入分析故障的根源，这一点很重要。

根源

在早期机械密封失效的情况下，应研究并减轻几个常见的根源，以确保整个系统的最佳性能。对工艺装置的泵故障的分析中，找出了一组常见的故障模式，其中密封装置是最先被发现故障的最常见的泵部件。几家主要机械密封制造商的研究汇编指出，转动设备的非设计工况的运行是导致这些密封装置故障的主要原因。非设计工况下泵运行可能导致使用寿命降低的最通常的情况是通过泵接口输入到密封部件的过度振动，以及密封面之间的润滑不良而造成的。导致泵故障的部件和故障类型。

振动

泵系统的振动来自若干原因。泵离开其在泵曲线上的最佳效率点BEP的运行可以引起回流和汽蚀，形成了通过叶轮和泵轴传递到机械密封的振动源。当使用允许在超过一定速度范围运行的变频驱动时，泵不应在其临界转速附近运行，以避免泵系统或部件的自然共振。

在使用过程中，泵系统磨损和劣化也会导致不可接受的振动水平。往往是由于非设计工况运行而引起的汽蚀而导致的旋转部件如叶轮的不对称磨损的会引发不平衡。这种不平衡和导致的偏心旋转会磨损轴承和耐磨环的接触表面，导致径向间隙增大，使得轴“抽打”产生了传递到密封区域的振动。泵送系统中另一个常见的振动原因是联轴器或吸入管和排放管的不重合。

无论原因，如何，振动都可以通过多种方式传递给密封体，并在故障模式中表现出来。一些最常见的故障模式是：

• 动态O形密封圈表面的磨损，导致柔性安装的密封圈轴向跟踪定位的丢失。

• 密封面之间的润滑膜刚度衰竭，导致表面磨损和产生碎屑

• 金属波形密封焊缝的疲劳失效

• 驱动机构-包括销、凸耳销-和配套槽、沟槽或孔的磨损，导致轴向跟踪定位丢失和密封圈损坏

• 驱动环紧钉螺钉的松弛，造成传递到旋转部件的扭矩的损失

密封面润滑

保持表面润滑是对泵机械密封系统的关键要求。湿式接触机械密封依靠密封面之间存在润滑油膜，以尽量减少磨损和摩擦，并提供可靠的性能。为实现这一目标，选择了机械密封支持系统，通过保持密封面之间的润滑油膜特性，为密封腔体提供合适的环境，使密封以最佳的性能运行。

泵在远离其最佳效率点的运行可能导致造成润滑油膜衰减或损失的情形。这导致面接触，由此引发高摩擦力，局部升高的温度并加速磨损。密封经历了快速的表面衰退和最终的失效。造成润滑油膜衰退或损失的一些常见情形是：

• 由于气蚀、回流或不对称磨损而传递到密封腔的过度振动

• 密封腔中流体的汽蚀(汽化)(因此，润滑油膜的汽化)

• 在低流量条件下密封腔温度升高，导致密封室内流体蒸发

• 机械密封支持系统的冷却流量不足(如工艺冲洗或隔离液循环)

重要密封部件

在密封设计中，对振动和润滑不足最敏感的部件通常是密封圈的匹配。密封圈材料根据所确定的密封环境的条件进行选择。这些条件包括诸如温度、包含的介质、系统压力和界面表面速度等因素.

由于受到振动、密封表面润滑不足或其他扰动情况的影响，密封部件的界面条件会发生迅速而剧烈的变化。虽然密封系统的设计包含了调节界面条件的功能，但当非设计工况下的泵运行迫使它们进入非设计的设置时，密封面可能会损坏。轻微损坏会导致密封界面处发生泄漏，该种泄漏是由与材料或密封设计无关的系统问题引起的。

结论

密封性能衰退往往是由于不适当的泵设备的运行造成的。如果采取积极主动的系统办法来提高泵送系统效率，并在工艺改造和系统升级方面进行投入，以减轻这些故障的根源问题，就可以节省能源和维护费用以及减少意外的停机时间。虽然正确选择机械密封设计有助于提高密封的耐受性，但最可靠的方法是采用致力于消除或尽量减少导致机械密封使用寿命下降的根源问题的泵送系统。

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