北海機械密封失效、液膜空化與密封檢測

　　一、北海機械密封失效

　　對于北海機械密封元件來說，使用平均壽命為2~3年，北海機械密封失效會降低試件的使用壽命。失效主要原因為動環與靜環的擠壓磨損故障。北海機械密封失效原因包括化學損壞、熱損壞和機械損壞，表現為磨損、腐蝕和過熱等。

　　密封沖洗系統存在的問題及密封腔溫度過高是造成北海機械密封失效的主要原因，應及時進行工件檢測(壓力、溫度、磨損)、維護管理，改善工作環境。主要的問題有：壽命難以預測、突發性失效等，摩擦北海機械密封的實際磨損情況和端面狀態還未得到有效的解釋研究。

　　二、液膜空化

　　液膜是端面間維持一層極薄的液體膜，具有密封的作用，同時具有液膜動壓力與靜壓力，起到平衡壓力潤滑端面作用。液膜空化指液膜局部氣化形成氣泡，進一步產生空蝕。液膜空化的產生對液膜壓力的載荷、分布及穩定性有較大影響。密封界面間膜厚分布說明密封端面綜合變形在徑向上不是線性分布。

　　對于液膜空化的研究：空化現象在一定程度上存在，這是端面張開的重要原因，對減少端面泄漏和摩擦有一定作用。李振濤等基于JFO空化模型和坐標變換建立其數學模型，并利用有限體積法離散解，表明空化壓力的增加可以提高液膜承載力，但增加幅度較小，對摩擦力矩的影響可以忽略。然而，在液膜發生嚴重氣蝕時，會導致流體動力潤滑失效和壁面氣蝕，影響密封性能和密封材料的使用壽命。孟祥凱等分析了擾動條件下空化對北海機械密封動力學的影響。劉鳴等基于馬爾可夫空化算法求解了考慮空化效應的動載滑動軸承液膜動態特性，證實了空化因子會影響液膜的動態特性。北海機械密封空化的理論模型和實驗研究還很不成熟和完善。為了有效控制氣蝕程度，提高密封性能，避免氣蝕引起的失效和氣蝕，必須深入研究氣蝕的影響因素及其相互關系。

　　三、密封檢測

　　由于北海機械密封件裝配復雜，不能多次拆卸，如何在不影響作業前提下進行密封檢測。首先,要明確發生泄漏的幾個常見階段：測試時的泄漏量、運轉時的周期性泄漏量、突發情況時的泄漏量。對于密封的檢測，主要通過振動信號頻譜，從外部檢測內部的壓力溫度變化，在使用前工件運行的參數要在規定值以下，并監測回轉體本身偏差在運轉中引起的滲漏，有必要了解操作條件、溫度、壓力等，以及對輔助密封膨脹的具體影響。依據密封介質的形狀、狀態和工作條件進行選擇后，制定相應的操作規程，規定沖洗時間、介質和溫度控制范圍。試運行過程中，根據試運行效果進行合理的參數調整，在端面間通過氣壓或循環液進行密封檢測;可結合關閉泵的閥門形成封閉腔室進行密封測試。引入有限差分法、有限元、流體力學等方法進行模擬測試。實際檢測方法有熱電偶測溫法(溫度)、微型壓力傳感器(壓力)、電容法(間隙)。在正常運行狀態下繼續觀察密封效果和存在的問題，進一步進行調整，充分考慮各種因素，綜合分析介質、壓力、密封面、密封形式等條件。根據磨損痕跡分析故障原因，并考慮腐蝕、橡膠密封圈失效等因素。