前言

當(dāng)買方或用戶決定購買新的泵、攪拌器或其它類型的旋轉(zhuǎn)設(shè)備時(shí)，經(jīng)常會問：“在必須拆卸維修之前，我的設(shè)備能夠運(yùn)行多長時(shí)間？”在某些情況下，用戶可以考慮升級其現(xiàn)有泵，以提高其可靠性、生產(chǎn)量和效率，或使其符合聯(lián)邦或地方排放法規(guī)。問題通常是相同的。

在許多工業(yè)泵應(yīng)用中，密封是最關(guān)鍵的部件。由于泄漏量不可接受，或者在某些情況下，液位或壓力報(bào)警，密封通常會迫使泵停止運(yùn)行。雖然密封經(jīng)常被認(rèn)為是設(shè)備故障的原因，但真正的原因通常出在泵的運(yùn)行和機(jī)械條件或密封的環(huán)境控制系統(tǒng)。

已成功實(shí)施提高平均維修間隔時(shí)間（MTBR）計(jì)劃的公司，實(shí)現(xiàn)了三年或更長的平均密封壽命，從而降低了泵組的生命周期成本（LCC）。泵應(yīng)用的LCC預(yù)測可能因密封MTBR的不同而不同。在故障風(fēng)險(xiǎn)較高的情況下，謹(jǐn)慎的做法是尋求專家建議，因?yàn)閴勖烙?jì)中的錯(cuò)誤可能會產(chǎn)生代價(jià)高昂的后果。

任何密封MTBR預(yù)測的關(guān)鍵是了解最可能影響密封性能的因素。機(jī)械密封的關(guān)鍵性能指標(biāo)通常是泄漏量和功耗。

預(yù)測一下機(jī)封壽命？

預(yù)測機(jī)械密封的使用壽命不是一項(xiàng)容易的事情，因?yàn)楹暧^上的密封性能受到微觀層面許多現(xiàn)象的影響。

密封的可靠性，在很大程度上取決于其在配合面之間的間隙中保持穩(wěn)定液膜的能力，同時(shí)最大限度地減小這些面的摩擦區(qū)域機(jī)械接觸的持續(xù)時(shí)間和程度。接觸過多可能會使材料過熱；接觸不足可能導(dǎo)致高泄漏量。

關(guān)鍵零部件

機(jī)械密封面的工作原理與軸承非常相似。主要區(qū)別在于，潤滑劑通常是泵送液體本身，在壓力下、有時(shí)在高溫下可能是臟的、易揮發(fā)的、粘性的、有毒的或爆炸性的。

顯然，密封面是任何機(jī)械密封中最脆弱的部件，但其它部件，如輔助密封元件（O形環(huán)、波紋管）或金屬部件，如彈簧、驅(qū)動(dòng)銷或固定螺釘，在過度移動(dòng)或高溫高壓下也可能影響密封的壽命。本文重點(diǎn)討論影響密封面壽命的因素。

為了對端面密封的預(yù)期壽命進(jìn)行合理評估，需要了解有關(guān)機(jī)械密封功能的一些基本知識。記住五個(gè)關(guān)鍵性能因素可以指導(dǎo)確定機(jī)械密封的最佳更換周期。

密封面磨損

首先，必須知道密封很少出現(xiàn)過度泄漏，除非密封面已經(jīng)完全磨損。如果發(fā)生這種情況，兩個(gè)面中較窄的面將磨損到失去接觸的程度，并為流程液體泄漏到大氣中形成泄漏路徑。事實(shí)上，密封面的正常磨損率極低，因此不是過度泄漏的典型原因。

在高壓應(yīng)用和引起密封面材料磨蝕磨損的流體中，可能會發(fā)現(xiàn)磨損的密封件。在大多數(shù)需要對密封組件進(jìn)行解體檢查的情況下，密封面確實(shí)顯示出損壞的跡象。在這些情況下，較窄的密封面的磨損仍有足夠的材料，但表面的摩擦區(qū)域受到損壞，導(dǎo)致泄漏量達(dá)到不可接受的程度。這些損壞癥狀可能會有所不同 - 從肉眼幾乎看不見到嚴(yán)重的損傷，如密封面破裂。

常見的損傷癥狀是點(diǎn)蝕、起泡、碎裂、劃痕和熱沖擊裂紋。機(jī)械密封的正常更換是例外情況，因?yàn)樵谶@種情況下，設(shè)備很可能因與密封無關(guān)的其它原因或僅僅是出于預(yù)防性維護(hù)原因而停止使用。機(jī)械密封出現(xiàn)過度泄漏的癥狀，是設(shè)備、流程或控制系統(tǒng)中存在更深層問題的明顯證據(jù)。

密封失效的類型

根據(jù)MTBR，密封失效可分為初期型、磨損型或隨機(jī)型。從統(tǒng)計(jì)學(xué)來講，隨機(jī)失效（也稱為偶然失效或壽命中期失效）是主要類型。初期故障通常是由不正確的密封選擇、安裝或啟動(dòng)引起的，并且隨著集裝式設(shè)計(jì)的機(jī)械密封的廣泛應(yīng)用，初期故障實(shí)際上已基本消除。

在運(yùn)行相當(dāng)長的時(shí)間后，隨機(jī)故障往往會意外發(fā)生，其典型特征是密封的泄漏行為從正常到過度的快速變化。在運(yùn)行工況下，這可能表現(xiàn)為在高壓或高速應(yīng)用中從不可見的泄漏量變化為滴流，或從穩(wěn)定滴流變化為少量泄漏。

隨機(jī)故障很難預(yù)測，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ枪に嚥僮骰蛟O(shè)備引起的瞬態(tài)的結(jié)果，而這是密封面材料無法容忍的。瞬態(tài)運(yùn)行工況可能是有意引起的，也可能是泵中部件故障或意外工藝偏差的結(jié)果。驗(yàn)證密封是否能夠處理預(yù)期的瞬態(tài)是使用壽命評估中的關(guān)鍵步驟，因?yàn)樗矐B(tài)工況很可能對密封面產(chǎn)生破壞性影響。

與循環(huán)（非穩(wěn)定工況）應(yīng)用相比，本質(zhì)上連續(xù)、穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用相對容易。事實(shí)上，可以安全地假設(shè)，如果密封面處的潤滑膜始終保持穩(wěn)定，則密封面幾乎將永久保持完好無損，因此密封將不會成為設(shè)備使用壽命的驅(qū)動(dòng)因素。

在估算機(jī)械密封的壽命時(shí)，還必須考慮應(yīng)用限制、最小泄漏要求和密封環(huán)境。在離心泵基礎(chǔ) - 機(jī)械密封能使用多長時(shí)間（下）中，將討論影響密封壽命和后續(xù)更換需求的其它三個(gè)關(guān)鍵因素。