作者：赵林源
出版社：石油工业出版社
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机械密封故障分析100例试读：
图书在版编目（CIP）数据
机械密封故障分析100例／赵林源编.
北京：石油工业出版社，2011.9
ISBN 978-7-5021-8644-9
Ⅰ．机…
Ⅱ．赵…
Ⅲ．机械密封－故障诊断
IV . TH 136
中国版本图书馆CIP数据核字（2011）第169620号
出版发行：石油工业出版社（北京安定门外安华里2区1号 100011）网 址：www.petropub.com.cn编辑部：（010）64523582 发行部：（010）
64523620
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2011年9月第1版 2011年9月第1次印刷
787×1092毫米 开本：1/16 印张：8.25
字数：120千字
定价：20.00元（如出现印装质量问题，我社发行部负责调换）
版权所有，翻印必究前 言
机械密封是石油化工企业设备的薄弱环节，机械密封泄漏是造成设备维修的主要原因。根据对多家炼厂、化工厂泵用机械密封的调查，大约有60%～70%左右的泵维修都与机械密封有关。
如何提高和改进机械密封的可靠性，一直是困扰机械工程人员和维修人员的难题，尤其是机械密封的故障处理和判断一直是行业难题。机械密封故障类型比较复杂，所以，正确地对机械密封故障判断分析，是解决密封故障的有效途径。
本人从事机械密封维修工作20多年，积累和总结了一些经验，现将多年遇到的机械密封问题进行梳理，汇聚了100种密封故障。这些案例来自生产实践，有些故障是工作中经常遇到的，供生产一线技术人员和青年工人参考。
由于本人知识水平有限，错误及不当之处在所难免，欢迎读者批评指正。编 者2011年8月第一部分机械密封的磨损与端面变形案例1 机械密封泄漏，摩擦副无接触痕迹◆故障现象
密封出现泄漏，但摩擦副的两个密封面虽然经过一段时间的运转，却没有摩擦痕迹。◆原因分析（1）固定在轴和轴套的传动座顶丝打滑，传动失效。（2）静环与动环没接触或端面比压过小，属于设计或安装失误。（3）在采用镶嵌结构时，环片松脱。（4）悬臂式离心泵的叶轮螺母松脱，轴套退出，没有压缩量。◆解决办法（1）镶嵌结构的密封，在允许的情况下可以采用整体结构。（2）叶轮的背帽松脱，可采用放松设计。给叶轮的背帽下面加个反相锁紧垫片，同时给锁紧垫片做个支口，卡在叶轮的键槽中。叶轮和轴的配合间隙不当也能使轮的背帽松动，检查配合间隙。（3）对于用顶丝固定的密封，可采用拨叉传动或销钉及键传动。（4）端面未贴合，安装失误时，需要准确测量密封的定位尺寸，可以用标记的方法，在轴或轴套上加工定位线，减少安装失误。案例2 机械密封泄漏，摩擦副有两处接触痕迹◆故障现象
机械密封环的磨损痕迹在两个外凸区逐渐消失，如果动环旋转，则可能出现钢丝刷式的磨痕（图1、图2）。无论静止和旋转，密封均有持续的泄漏。图1 密封环的两点变形图2 密封环的四点变形◆原因分析
密封面不平直，主要是应力变形和温度变形所致。◆解决办法（1）检查是否由于密封螺栓紧力过大造成密封压盖变形（一般出现在两点锁紧的密封压盖上）。（2）用光学平晶检查密封平面度。（3）检查在高温条件下的密封冲洗介质是否中断、冷却系统是否失效。（4）控制高温泵的预热时间。案例3 机械密封泄漏，石墨环表面呈均匀的环状沟纹◆故障现象
密封泄漏，石墨环表面呈均匀的环状沟纹。◆原因分析（1）介质温度较高，摩擦产生的热量很容易使密封面的液膜汽化；如果是采用了浸渍合成树脂的石墨，工作温度超过了允许值，导致石墨环性能下降。[1]（2）采用了非平衡型密封，载荷系数太大，PV值高，产生大量的摩擦热，使介质汽化；在某些润滑性能不良的介质中工作，如液态烃、热水等，尽管温度不很高，石墨环有时也出现沟纹。（3）抽空和汽蚀，使密封面产生干摩擦或半干摩擦，产生沟纹。（4）介质不清洁，或出现结晶及结焦等细小的固体颗粒，磨粒磨损造成沟纹。◆解决办法（1）采用适量的冲洗和冷却等措施，降低密封面的温度，改善密封工作环境。（2）选用平衡型密封，降低PV值，改善密封端面的润滑状况。（3）选用导热系数高的硬质材料制造密封环，例如碳化钨和碳化硅等。案例4 石墨环内缘磨损泄漏◆故障现象
石墨环内缘磨损，密封泄漏。◆原因分析
这种情况多发生在高温泵的密封中。压盖有冷却水，冷却水多数为循环水或新鲜水，高温下冷却水结垢，将石墨环内缘磨损，同时动环和轴套之间也被水垢塞满，失去补偿能力。◆解决办法（1）可用软化水解决；冲洗冷却温度过高时降低冷却温度，选择合适的冲洗方案。（2）也可以采用磁化水，它可以将水中很多游离状态的分子经过磁化变成分子链，减少结成水垢的几率。（3）对碱泵等易结晶泵，可采用硬对硬的摩擦副来减少此类故障。案例5 机械密封泄漏，硬质环表面出现细小裂纹或断裂◆故障现象
密封的动环和静环出现微小的裂纹（图3、图4），导致密封泄漏。图3 硬质合金出现微小裂纹图4 硬质合金断裂◆原因分析（1）硬质环端面的细小径向裂纹是由于端面以外的介质汽化或抽空，端面间出现干或半干摩擦，端面温度急剧上升、过热导致。一旦液体重新出现，端面被急剧冷却，产生巨大的温度冲击应力，导热性好的材料会出现摩擦副变色的痕迹，导热性不好的材料表面会出现细小裂纹，甚至环片断裂。此类故障一般发生在高温泵，如渣油泵、回炼油泵、常减压的塔底泵等。（2）安装失误，压缩量过大、端面比压过大所导致。◆解决办法（1）校核密封的端面比压，检查辅助措施的冲洗管线是否畅通、是否堵塞，冲洗管线的阀门是否完全打开或开度太小等。（2）检查冲洗液是否不足，必要时可以增大冲洗量。（3）检查生产工艺，如泵的流量、工艺管线的入口阀开度、泵的入口过滤网畅通程度等。（4）检查密封的冷却水管线是否堵塞。案例6 非金属环受化学腐蚀，密封泄漏◆故障现象
石墨环与介质接触受到腐蚀，造成石墨环总体材质发生变化，产生凹坑，软化解体，导致密封泄漏。◆原因分析（1）强酸或高浓度碱会造成石墨环总体腐蚀，在此情况下密封无论静止和运转都会持续泄漏。（2）浸渍树脂的石墨环，当端面过热，温度大于180℃时，浸渍的树脂被析出，使其耐磨性下降，或树脂浸渍深度不够，当磨去浸渍层后，石墨环耐磨性下降。（3）石墨环与介质不相容。◆解决办法（1）更换材质，按照介质条件来确定材料。（2）建立密封冷却系统，降低石墨环的工作温度。（3）选择耐蚀的浸渍树脂，采用高压浸渍，增加石墨环浸渍深度。案例7 橡胶圈受化学腐蚀，密封泄漏◆故障现象
介质对橡胶圈产生化学侵蚀，使其体积发生很大变化，弹性体可能膨胀，也可能缩小，造成密封泄漏。◆原因分析（1）体积膨胀造成挤压破坏，造成石墨环变形或同轴度误差。（2）由于体积收缩，辅助密封圈失去过盈配合的作用，失去传动功能，O形圈腐蚀，造成密封泄漏。◆解决办法
检查密封介质的成分与密封材质是否合适，检查O形圈材质是否无误。选择合适材质的O形圈。案例8 密封干运转、泄漏◆故障现象
密封环有严重的磨损和凹槽，金属环表面有擦亮的伤痕，有的是径向裂纹、热裂，变黄，严重的变蓝和变黑。辅助密封O形环老化、硬化、炭化和开裂等，石墨环上有唱片状的同心纹理等（图5）。图5 密封干运转，端面磨损◆原因分析
泵抽空、吸入量不足，以及汽蚀、泵的入口阀开度太小、入口管堵塞、吸入管线太长造成管路阻力增大等都会使密封面间液体不足或无液体，导致密封干运转。◆解决办法（1）检查冲洗液入口和过滤器否堵塞。（2）检查循环线是否堵塞，检查泵的入口管线是否过长。（3）调整工艺，稳定操作。由于工艺问题引起的抽空和汽蚀很难用机械方法解决，只有从工艺上调整。案例9 颗粒磨损造成密封泄漏◆故障现象
密封泄漏，硬环被磨损，呈同心分布的圆周沟槽，有时有颗粒沉积在O形圈上。◆原因分析
输送的介质中如果含有颗粒，就会渗透到密封面间，导致密封面迅速磨损，造成密封失效。◆解决办法（1）配置耐磨的密封面，如碳化钨和碳化硅组对，碳化钨与碳化钨组对。（2）采取外冲洗阻断介质颗粒进入密封腔，利用漩涡分离器过滤密封液，有些场合可采用两级密封。案例10 密封泄漏，石墨环冲刷磨损◆故障现象
密封泄漏，石墨环冲刷磨损。◆原因分析
高的冲洗速度或冲洗孔的位置不当，以及冲洗液中含有颗粒都能使密封环受到冲刷磨损（图6）。图6 密封环冲刷磨损◆解决办法
改变冲洗位置，或增加折流板（图7），或采用多点冲洗的办法。图7 增加折流案例11 密封泄漏，密封环变形◆故障现象
密封泄漏，密封环变形。◆原因分析
在很多场合下，密封的泄漏都是由于密封面变形所引起的，而且密封面泄漏的概率是很高的。如果泵在启动时就发生密封泄漏，而拆开检查密封面时看不见有损坏的地方，这时就应该用平晶检查密封的变形情况。如果发生变形，用平晶检查密封面的干涉带的变化情况。密封面的变形存在于动环和静环之间。
其中，石墨环变形的原因是安装问题，石墨环安装时与压盖的配合过盈太大会产生应力变形。
在实际使用中，会发现密封环端面磨损不均匀，有的靠内径处磨损严重，有的靠外径处磨损较大。究其原因，这种现象是由于温度分布不均匀或作用在环上的压力不均匀，造成密封环变形所产生的。◆解决办法（1）对于高温泵，增加冷却冲洗措施。（2）采用平衡型密封。（3）检查设计强度。（4）改变密封环的结构，减少内应力，镶嵌的密封环可加工成消除应力的槽型。案例12 石墨环端面变形泄漏◆故障现象
石墨环（窄环）外缘高（上张口），端面间隙呈喇叭形（图8）；石墨环的内缘（下张口）高（图9），摩擦痕迹不连续，或局部接触，有时出现大半圆（俗称马蹄形），密封泄漏。图8 石墨环外缘高图9 石墨环内缘高◆原因分析
产生端面变形的主要原因是，机械变形、温度变形、应力变形，加工工艺的选择、热处理原因等。尤其在高温热油泵中，如果辅助系统选择不当，密封腔无法散热，造成密封腔温度过高，使密封圈变形；还有操作问题，若更换密封暖泵时间太短，升温速度过快，容易使密封环产生热变形。图10是温升过快造成的密封端面变形。图10 石墨环上张口变形◆解决办法（1）针对相应介质工况选择合适的密封环材料；对于镶嵌结构，尽量选取优质的镶嵌材料，增加材料的自然时效时间，让材料的内应力充分释放。（2）采用镶嵌结构时，镶嵌端面可以选用强度更高的硬质合金面，使端面密封抵抗变形能力提高。（3）在工况允许的情况下，环座和环片尽量采用线膨胀系数相差较小的材料，这样可以使环座与环片的过盈量很小（既保证能传递扭矩，又不会因过盈量而产生对环的挤压应力过大，使环变形）。（4）静环采用整体加工制造，可以基本消除应力变形。（5）提高设备及安装精度，使密封环受力均匀，就会减少密封端面的变形量。（6）密封使用时，选择合适的密封辅助系统，采用有效的散热、冷却和冲洗方式，降低密封腔的温度，改善机械密封使用环境，减少因温度而产生的端面热变形。案例13 干气密封端面变形，密封泄漏◆故障现象
干气密封端面运转基本没有磨损，但是有时由于工艺和操作问题，密封端面也会发生各种情况的变形，造成密封泄漏现象（图11）。图11 密封磨损图（一）◆原因分析（1）安装失误。如图12所示，安装时将气槽方向装错，造成密封工作时没有打开端面，磨损变形。图12 密封磨损图（二）（2）操作不当，使干气密封端面进入润滑油等杂质（图13）。图13 端面进入润滑油◆解决办法（1）重新确认干气密封旋转方向，正确安装。（2）正确操作，干气密封的端面是不允许进入润滑油和杂质的。（3）干气密封在装配时，用镜头纸和酒精擦拭密封端面，不可有任何杂质。案例14 密封泄漏，硬环和软环表面磨出深槽◆故障现象
密封硬环高度磨损，软环使硬环磨出凹形的均匀深槽（图14、图15）。硬环表面热裂。软环高度磨损，有石墨粉末堆积，外缘可能有切边。◆原因分析（1）密封干运转，密封面间无液体润滑。工艺上介质断流。图14 硬环高度磨损（一）（2）密封环未能导走热量，介质温度高，导致密封摩擦或间歇汽化。图15 硬环高度磨损（二）◆解决办法（1）检查密封腔放空、过滤循环、冲洗管线是否堵塞。（2）用冲洗和冷却，降低密封工作温度。（3）检查密封压缩量是否过大。案例15 密封泄漏，摩擦痕迹大于端面宽度◆故障现象
动环接触面宽于静环的端面宽度，轴静止时，密封并不泄漏，但转动时密封出现泄漏。◆原因分析（1）泵运转时振动太大，使动环运转中产生径向和轴向振摆，液膜厚度变化大，有时密封面被推开，造成泄漏量增大。（2）窄环与轴不同心，压盖止口间隙太大，因自重下沉。（3）轴承损坏或间隙过大，同轴度偏移。（4）管路变形，造成挤压力，使泵变形，改变泵的同轴度和垂直度，密封压盖支口与轴的垂直度和同轴度都会发生偏移。（6）轴弯曲。◆解决办法（1）检查密封压盖支口的配合精度，压盖支口与密封腔内壁直径间隙配合一般为不低于H7/g6。机械密封压盖与密封腔间的垫片厚度一般为1～3mm。（2）检查轴的直线度，轴允许弯曲值：转速不大于1800r/min时不大于0.10mm；转速大于3000r/min时不大于0.08mm。（3）管线连接前用千分表测量是否变形，然后再连接管线。案例16 密封泄漏，石墨端面出现均匀的环状沟纹◆故障现象
静环磨损严重，甚至有裂纹，在360°范围均有严重磨损，并有唱片状的刻槽，这时密封呈泄漏状态（图16、图17）。图16 石墨环端面有环状深沟（一）图17 石墨环端面有环状深沟（二）◆原因分析（1）介质工作温度高，端面液膜汽化。（2）端面过热，浸树脂石墨性能下降。（3）非平衡型机械密封，PV值高，大量摩擦热使端面液膜汽化。（4）介质润滑性不良（如液态烃、热水）。（5）抽空和汽蚀，引起密封干摩擦或半干摩擦。（6）端面过热过载（易发生在温度较高的平衡型和非平衡型机械密封上），石墨撕裂附在硬环上，磨损石墨，发生粘着磨损。高温下冷却水结垢，磨掉石墨内缘，补偿环失去补偿性。◆解决办法（1）降低PV值。（2）改用软化水或低压水蒸气。（3）启动前检查冷却水是否畅通。（4）抽空和汽蚀属于工艺问题，只有通过工艺调整才能解决。案例17 密封泄漏，石墨环内缘磨损、外缘损坏◆故障现象
石墨环内缘或外缘出现缺口式磨损，端面有明显的磨痕，密封流漏。◆原因分析
急冷式冲洗，冷却水遇到高温后结垢，磨掉石墨环内缘，同时动环堵塞，造成石墨环内缘磨损。冲洗量过大，冲洗孔正对着石墨环，石墨环被冲蚀，外缘出现缺口（图18）。图18 石墨环磨损◆解决办法（1）改善水质，最好用软化水或低压水蒸气。（2）改变密封结构，采用波纹管密封可以有效防止石墨环内缘磨损，如果介质温度过高，应采取有效的冷却措施，防止冷却水堵塞波纹管的波峰和波谷。案例18 密封大量泄漏，承磨台被磨掉◆故障现象
机械密封设计中石墨环的承磨台高度一般在2～3mm，寿命一般在800～1000h，有时没到寿命承磨台就全部被磨掉了（图19），在此情况下弹簧力减小，端面比压减少，泄漏量增大。图19 石墨环承磨台被磨掉◆原因分析（1）介质润滑性差（如丁烯等），介质含有颗粒，高温积炭，工艺变化大，如压力变化、流量变化、温度变化等。（2）石墨质量差，质地粗，不耐磨。（3）非平衡型机械密封，无冲洗、冷却。◆解决办法（1）在设计时选用耐磨的石墨环材料或采用平衡型密封。（2）选用合适的冲洗方案，减少颗粒磨损，改善工作环境。可选用API 682《机械密封》的31、32、41方案，其中31方案是带旋液分离器的正向冲洗方案，它适用于含固体重质颗粒的流体，带走端面摩擦热，去除固体颗粒。32方案是注入式冲洗方案，适用于含固体颗粒介质，或易汽蚀、抽空的流体。41方案是带换热器、旋液分离器的正向冲洗方案，适用于含固体重质颗粒的流体。图20是31方案，图21是32方案，图22是41方案。图20 带旋液分离器的正向冲洗F—冲洗；V—排气孔；Q/D—急冷排液图21 注入式冲洗F—冲洗；V—排气孔；Q/D—急冷排液图22 带换热器、旋液分离器的正向冲洗F—冲洗；V—排气孔；Q/D—急冷排液（3）对于含有颗粒介质的密封，摩擦副可采用硬对硬的材料，比如硬质合金和硬质合金组对，硬质合金和碳化硅组对等。案例19 石墨环断裂◆故障现象
由于受力不同，石墨环断裂方向有径向断裂和轴向断裂两种，图23是径向断裂，图24是轴向断裂。图23 石墨环径向断裂图24 石墨环轴向断裂◆原因分析（1）高温和过载造成石墨环断裂，有时也是安装不当造成石墨环断裂，如与石墨环配合的密封圈过盈太大也会造成石墨环开裂。对于镶嵌的密封环，有可能在镶嵌的结合面泄漏。（2）轻烃类介质，没有冲洗等辅助设施，PV值大，摩擦热不易散失，密封面间汽化，使石墨环温度升高。因石墨传热好，使辅助密封圈升温膨胀，挤压力大，同时密封端面附近存在膨胀热应力，二力作用，使石墨环断裂。（3）平衡型密封，由于安装失误，轴套台阶顶住动环台阶，轴向力太大，造成石墨环断裂（图25）。图25 安装失误致石墨环断裂◆解决办法（1）采用整体结构的石墨环，但是在设计上要考虑设计度强度，以防止石墨环在载荷和高温下断裂。（2）对于平衡型密封，在安装时，应检查安装尺寸是否合适。轴套台阶和密封环轴向间隙应控制在2～3mm（图26）。图26 轴向间隙（3）O形圈的材质与介质不能相溶，过盈不能太大，应检查石墨环的质量等。案例20 新安装的密封泄漏◆故障现象
新安装的机械密封，打开泵的入口阀就发生泄漏，一般为滴漏或流漏，甚至大量泄漏。大量流漏就得拆泵检查密封。◆原因分析（1）大约有60%的密封泄漏是端面泄漏。（2）新更换的机械密封发生泄漏是比较常见的，尤其是镶嵌的石墨环，变形的几率很大。因为石墨环在与一些金属镶嵌的过程中，都是过盈镶嵌，存在应力问题。镶嵌后的石墨环经过研磨，密封的表面达到了使用标准，可是密封在放置一段时间后，镶嵌的石墨环存在残余应力，内应力继续释放，会造成密封的表面变形。石墨环在高温介质环境下工作，由于温度的作用，石墨环还会产生温度变形，这时机械密封有可能会发生轻微的泄漏，但是运转一段时间后，密封变形的表面会逐渐磨合，达到无泄漏状态。浮装式的机械密封，石墨环在高压下也会产生变形。
一般机械密封磨损有3个阶段（图27）。图27 机械密封磨损阶段
机械密封安装后，打开泵的入口阀，密封有轻微的泄漏，建议不要更换新的密封，应该启动泵，使密封进入跑合阶段，如果泄漏逐渐减少，说明是在磨合过程中，一般24h就能达到完全磨合。◆解决办法（1）一般情况下新安装的机械密封发生轻微泄漏或滴漏，不要急于拆泵更换密封，经过磨合后泄漏会逐渐减少直至完好。如果泵经过一段时间运转后，密封泄漏增大，就要考虑更换密封。（2）对于大量流漏，必须拆泵更换密封。（3）在密封使用之前要进行密封平面度的检查，如果不合格，必须经过研磨，合格后方可使用。案例21 密封泄漏，摩擦副显示正常磨损图像◆故障现象
密封泄漏，摩擦副磨损很小或测量不出。图28 正常磨损图像◆原因分析
机械密封，密封面全面接触磨损图像见图28，其中软环的环带比硬环窄，硬环密封面上的磨损宽度与软（窄）环宽度相等，一个环上有轻微磨损或无明显磨损。有时磨损的表面非常光滑，干涉仪检查只有轻微的变形。◆解决办法（1）检查辅助密封在安装时是否损伤或擦伤。如果是这样，检查安装倒角是否正常，在去除毛刺后更换新的密封。（2）检查辅助密封是否有气孔、热损伤、化学腐蚀。（3）检查O形圈的压缩变形。（4）检查密封浮动性。案例22 石墨环变形◆原因分析
石墨环端面变形的原因主要是其弹性模量低，易变形。另外，设计强度问题也造成石墨环变形。第三，石墨环一般作为静环使用，装入压盖时易变形。◆解决办法（1）应更换O形圈的材料，比如，丁腈橡胶在二甲苯的介质中会产生溶胀，造成石墨环变形，因此可改成4-F、F-26材料，效果比较好。（2）检查石墨环设计结构，校核设计强度。（3）静环装入密封压盖后应检查其是否变形，方法是：用合格的密封动环与静环相对研磨，然后检查磨合的痕迹，来判断变形情况。[1] PV值指端面比压和圆周速度的乘积。第二部分机械密封的辅助系统案例23 多级泵入口侧密封泄漏◆故障现象
某装置泵，介质温度380℃，介质为渣油，电动机转速为2950 r/min，密封形式为单端面波纹管密封，两侧密封都采用了急冷冲洗API 682《机械密封》62方案，见图29。冲洗介质为清水（常温）。图29 API 682的62方案F—冲洗；Q—急冷；D—排液
该泵在运转的几年中，入口侧机械密封经常泄漏，最长寿命3个月，最短10天。◆原因分析
密封损坏的原因是水质结垢，波纹管的波峰和波谷被水垢填死，密封失去弹性，多次更换密封的结构形式还是出现类似的问题。经过查看泵的结构图，大家一直认为的泵的平衡管的管线实际是一个反向旁通自冲洗（图30）。也就是API 682的13方案，如图31。这样一来，该泵入口侧密封就有了两种冲洗方案，即API 682的13方案+62方案。图30 泵的平衡管图31 API 682的13方案V—排气孔；F—冲洗；Q/D—急冷排液
所以误将反向旁通自冲洗当成泵的平衡管。反向旁通自冲洗将380℃介质直接注入密封腔，破坏密封的工作环境，造成密封腔温度升高，常温冷却水遇到高温后结垢。◆解决办法
取消入口侧的反向旁通自冲洗。案例24 高温泵冲洗方法选用错误导致密封泄漏◆故障现象
一台悬臂式离心泵，用作重芳烃塔底泵，介质温度215℃，泵出10口压力1.1MPa，介质为C重芳烃，电动机转速2950r/min，机械密封为金属波纹管密封，冲洗方案是API 682的11方案，即正向旁通直冲洗（图32），多次发生密封泄漏。图32 API 682的11方案◆原因分析
这种冲洗方案是将215℃流体直接注入密封腔，密封的摩擦热、搅拌热加上介质的温度，使密封的工作温度不断升高，已经超过215℃，最后导致摩擦副变形、液膜汽化、介质结焦、密封失效泄漏。◆解决办法
在介质高于150℃时，就应加冷却冲洗。选用API 682的21方案2（图33），即带换热器的正向冲洗，选用换热面积为0.3～0.9m的换热器，冷却后的密封工作温度控制在80℃左右。图33 带换热器的正向冲洗V—排气孔；F—冲洗；Q/D—急冷排液
API 682的21方案适用于较高温度、易结焦、聚合和润滑不好的流体，单端面密封。选用这个方案后，密封运转良好。案例25 换热器面积选择错误造成密封泄漏◆故障现象8
某装置二甲苯塔底泵，介质为C芳烃，温度253℃，泵型号为ZE200-5400A，电动机转速2960r/min，机械密封采用DBM-85DE波纹管密封。密封频繁泄漏，一年就更换机械密封19套。◆原因分析
密封冲洗采用API 682的21方案+62方案，换热器的换热面积为20.3m，换热后的介质温度为160℃，由于冲洗温度过高，造成冷却水结垢，波纹管的波峰、波谷被结垢物质堵塞，波纹管失去弹性，失去补偿性。◆解决办法
为防止冷却水结垢，只有降低密封的工作温度。选用换热面积为21.2m的换热器，密封冲洗温度降至60℃。冲洗量用压力表调控，进入密封腔的压力高于密封圈压力0.05～0.15MPa。采用以上措施后，密封使用寿命达到两年以上。案例26 密封在泄漏时发出爆鸣声◆故障现象
运转中密封发生间断性泄漏，发出爆鸣声。◆原因分析
密封在泄漏时发出爆鸣声的原因是整个密封面间的流体汽化和（或）闪蒸。◆解决办法（1）如有可能在密封工作范围内提高密封箱压力。（2）精确测定轴封腔压力、温度，检查并选用合适的端面比压。（3）改进密封的设计，降低介质的温差。（4）考虑安装旁管冲洗管路或控制冲洗量。（5）采用合适的冷却和冲洗方式，此项最为重要，并注意检查密封腔的压力，测量密封腔温度。（6）保证冷却水管路畅通，防止堵塞。案例27 没有冲洗，密封泄漏◆故障原因
某重整装置的一台预加氢进料泵，密封介质是汽油，温度是110℃，密封经常泄漏，泄漏状态为流漏状态。经过检查发现，压盖温度高于泵体的温度。经过检查，密封没有任何辅助措施。◆原因分析（1）由于没有冲洗措施，密封压盖温度逐渐升高，摩擦热不能及时导走，摩擦副温度高，密封端面易汽化。（2）密封腔机械杂质易进入端面，端面出现沟纹而失效。◆解决办法
增加一个正向冲洗，就是在泵的出口加一个冲洗线，经过孔板减压后，控制冲洗压力高于密封腔压力0.05～0.10MPa，目的是带走密封的摩擦热，改善密封的工作环境。案例28 冲洗量不合适，密封反复泄漏◆故障现象
一台泵介质温度是240℃，密封是API 682的21方案+62方案（图34、图35）。进入密封腔的冲洗油温度为100℃，压力为0.4MPa，密封腔的压力为0.3MPa。由于冲洗温度偏高，密封没有到达使用周期，为了改善密封的工作环境，控制冲洗量，降低冲洗温度，在冲洗管线上加一个φ1.5mm孔板。加孔板后冲洗温度为25℃，但密封只运转一周就又开始泄漏，一个月更换3次密封。图34 API 682的62方案F—冲洗；Q—急冷；D—排液图35 API 682的21方案V—排气孔；F—冲洗；Q/D—急冷排液◆原因分析（1）在冲洗管线上加一个φ1.5mm孔板，冲洗温度降下来了，但是冲洗量减少了，密封腔温度还是没有降下来。（2）密封腔温度过高致使冷却水结垢严重，波纹管堵塞。（3）冲洗量与密封端面温度的关系见图36。冲洗量小温度高，但是也不是越大越好，冲洗量过大搅拌功率增加，发热量大，要控制一个最佳的冲洗量，在这个冲洗量下，密封端面温度最低。图36 冲洗量与密封端面温度的关系◆解决办法（1）拆除φ1.5mm孔板，换为直径为4～6mm的孔板。2（2）加大冷却系统，采用换热面积为1.2m换热器。（3）控制冲洗压力，冲洗压力调到高于密封腔压力0.05～0.15MPa。（4）密封冲洗温度控制在60℃左右。案例29 蒸汽冷却造成的密封事故◆故障现象
一台泵低于最小稳定流量运行，导致泵振动达8mm/s，严重超标。操作中改用1.0MPa的蒸汽作为机械密封背冷，部分蒸汽窜入泵循环水冷却系统，使轴承箱、泵大盖、泵支座被加热，导致对中不良，加剧了泵振动。在机泵出现振动异常后，未及时采取措施，最终导致机械密封损坏，泄漏出高温蜡油（蜡油自燃点在280～300℃），遇空气自燃着火。◆原因分析
蒸汽窜入冷却系统。
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