平顺机械密封失效、液膜空化与密封检测

　　一、平顺机械密封失效

　　对于平顺机械密封元件来说，使用平均寿命为2~3年，平顺机械密封失效会降低试件的使用寿命。失效主要原因为动环与静环的挤压磨损故障。平顺机械密封失效原因包括化学损坏、热损坏和机械损坏，表现为磨损、腐蚀和过热等。

　　密封冲洗系统存在的问题及密封腔温度过高是造成平顺机械密封失效的主要原因，应及时进行工件检测(压力、温度、磨损)、维护管理，改善工作环境。主要的问题有：寿命难以预测、突发性失效等，摩擦平顺机械密封的实际磨损情况和端面状态还未得到有效的解释研究。

　　二、液膜空化

　　液膜是端面间维持一层极薄的液体膜，具有密封的作用，同时具有液膜动压力与静压力，起到平衡压力润滑端面作用。液膜空化指液膜局部气化形成气泡，进一步产生空蚀。液膜空化的产生对液膜压力的载荷、分布及稳定性有较大影响。密封界面间膜厚分布说明密封端面综合变形在径向上不是线性分布。

　　对于液膜空化的研究：空化现象在一定程度上存在，这是端面张开的重要原因，对减少端面泄漏和摩擦有一定作用。李振涛等基于JFO空化模型和坐标变换建立其数学模型，并利用有限体积法离散解，表明空化压力的增加可以提高液膜承载力，但增加幅度较小，对摩擦力矩的影响可以忽略。然而，在液膜发生严重气蚀时，会导致流体动力润滑失效和壁面气蚀，影响密封性能和密封材料的使用寿命。孟祥凯等分析了扰动条件下空化对平顺机械密封动力学的影响。刘鸣等基于马尔可夫空化算法求解了考虑空化效应的动载滑动轴承液膜动态特性，证实了空化因子会影响液膜的动态特性。平顺机械密封空化的理论模型和实验研究还很不成熟和完善。为了有效控制气蚀程度，提高密封性能，避免气蚀引起的失效和气蚀，必须深入研究气蚀的影响因素及其相互关系。

　　三、密封检测

　　由于平顺机械密封件装配复杂，不能多次拆卸，如何在不影响作业前提下进行密封检测。首先,要明确发生泄漏的几个常见阶段：测试时的泄漏量、运转时的周期性泄漏量、突发情况时的泄漏量。对于密封的检测，主要通过振动信号频谱，从外部检测内部的压力温度变化，在使用前工件运行的参数要在规定值以下，并监测回转体本身偏差在运转中引起的渗漏，有必要了解操作条件、温度、压力等，以及对辅助密封膨胀的具体影响。依据密封介质的形状、状态和工作条件进行选择后，制定相应的操作规程，规定冲洗时间、介质和温度控制范围。试运行过程中，根据试运行效果进行合理的参数调整，在端面间通过气压或循环液进行密封检测;可结合关闭泵的阀门形成封闭腔室进行密封测试。引入有限差分法、有限元、流体力学等方法进行模拟测试。实际检测方法有热电偶测温法(温度)、微型压力传感器(压力)、电容法(间隙)。在正常运行状态下继续观察密封效果和存在的问题，进一步进行调整，充分考虑各种因素，综合分析介质、压力、密封面、密封形式等条件。根据磨损痕迹分析故障原因，并考虑腐蚀、橡胶密封圈失效等因素。