造成機械密封失效主要原因是:設計缺陷、裝配誤差或工藝操作使用不當。根據(jù)該泵密封使用情況和失效后的損壞情況, 除密封失效及壽命短外, 其余一切情況正常, 因此, 可以排除裝配誤差, 大致可以認為是設計缺陷、工藝操作的因素引起的密封失效。初步判斷其機械密封失效有如下幾點:

(1)動、靜環(huán)材料選擇不合適。原機械密封使用的靜環(huán)的材質(zhì)為浸樹脂石墨, 在高溫下膨脹量過大、膨脹不均勻?qū)е蚂o環(huán)密封面和動環(huán)密封面不平行, 在運轉(zhuǎn)的過程中加劇了動、靜環(huán)的磨損, 同時這種摩擦產(chǎn)生大量的摩擦熱, 造成了靜環(huán)的熱裂, 這種情況在密封解體檢查過程中多次出現(xiàn), 是造成密封泄漏的主要原因。

(2)密封的自沖洗水量太小。由于循環(huán)熱水溫度高, 而通過密封的沖洗水量太小、流速過慢, 對動、靜環(huán)起不到很好的冷卻效果。密封腔內(nèi)溫度高易使密封端面間液膜產(chǎn)生汽化, 液膜承載能力降低, 液膜減薄, 摩擦副在不穩(wěn)定的似汽相狀態(tài)下工作, 摩擦熱增加, 端面溫升過大, 進而引起更多的組分汽化。如此循環(huán), 最終摩擦副在干摩擦狀態(tài)下工作, 使石墨靜環(huán)磨損加劇。同時, 過大的端面溫升使碳化鎢動環(huán)出現(xiàn)徑向熱裂紋, 輔助密封圈老化, 介質(zhì)泄漏增加,密封壽命大為縮短, 最終使機械密封迅速失效。

(3)彈簧選擇不合適。彈性元件在機械密封主要起補償、預緊及緩沖作用, 要求始終保持彈性, 才能保證端面摩擦副緊密貼合和動環(huán)補償。因為彈簧的彈性和高溫穩(wěn)定性直接決定端面密封比壓的大小, 比壓過大, 一方面會造成密封面之間的潤滑液膜厚度減小, 磨損加劇, 另一方面也由于密封端面產(chǎn)生大量的摩擦熱, 破壞了動、靜環(huán)端面材料原有的性能, 從而進一步加劇了密封端面的摩擦, 造成熱裂。端面比壓過小, 密封端面處于液體摩擦狀態(tài), 彈簧在高溫作用下, 彈力降低、甚至完全失去彈性, 以致不能保證端面摩擦副貼合, 此時機械密封的密封性能將無法保證。所以, 正確選擇彈簧材料, 特別是彈簧的高溫強度和穩(wěn)定性, 才能保證合適的彈簧比壓, 從而使機械密封處于最佳的工作狀態(tài)。

(4)泵抽空。由于熱水循環(huán)泵輸送的介質(zhì)為高溫高壓飽和水, 溫度達到258℃, 壓力達到416MPa, 在這種苛刻的工作環(huán)境下極易造成泵抽空, 當泵抽空時, 泵體產(chǎn)生劇烈振動和噪聲, 泵內(nèi)壓力波動較大, 機械密封端面比壓隨之變化, 使密封環(huán)面開啟、間歇振蕩、干摩擦、敲擊造成密封面擊潰、嚴重磨損, 炸裂、不接觸、傾斜等情況。此現(xiàn)象必然導致密封出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài), 密封失效泄漏的可能性將大大增加。