碭山機(jī)械密封失效、液膜空化與密封檢測(cè)

　　一、碭山機(jī)械密封失效

　　對(duì)于碭山機(jī)械密封元件來說，使用平均壽命為2~3年，碭山機(jī)械密封失效會(huì)降低試件的使用壽命。失效主要原因?yàn)閯?dòng)環(huán)與靜環(huán)的擠壓磨損故障。碭山機(jī)械密封失效原因包括化學(xué)損壞、熱損壞和機(jī)械損壞，表現(xiàn)為磨損、腐蝕和過熱等。

　　密封沖洗系統(tǒng)存在的問題及密封腔溫度過高是造成碭山機(jī)械密封失效的主要原因，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行工件檢測(cè)(壓力、溫度、磨損)、維護(hù)管理，改善工作環(huán)境。主要的問題有：壽命難以預(yù)測(cè)、突發(fā)性失效等，摩擦碭山機(jī)械密封的實(shí)際磨損情況和端面狀態(tài)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(shí)具有液膜動(dòng)壓力與靜壓力，起到平衡壓力潤(rùn)滑端面作用。液膜空化指液膜局部氣化形成氣泡，進(jìn)一步產(chǎn)生空蝕。液膜空化的產(chǎn)生對(duì)液膜壓力的載荷、分布及穩(wěn)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(duì)于液膜空化的研究：空化現(xiàn)象在一定程度上存在，這是端面張開的重要原因，對(duì)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(biāo)變換建立其數(shù)學(xué)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(duì)摩擦力矩的影響可以忽略。然而，在液膜發(fā)生嚴(yán)重氣蝕時(shí)，會(huì)導(dǎo)致流體動(dòng)力潤(rùn)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(dòng)條件下空化對(duì)碭山機(jī)械密封動(dòng)力學(xué)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(yīng)的動(dòng)載滑動(dòng)軸承液膜動(dòng)態(tài)特性，證實(shí)了空化因子會(huì)影響液膜的動(dòng)態(tài)特性。碭山機(jī)械密封空化的理論模型和實(shí)驗(yàn)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(guān)系。

　　三、密封檢測(cè)

　　由于碭山機(jī)械密封件裝配復(fù)雜，不能多次拆卸，如何在不影響作業(yè)前提下進(jìn)行密封檢測(cè)。首先,要明確發(fā)生泄漏的幾個(gè)常見階段：測(cè)試時(shí)的泄漏量、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的周期性泄漏量、突發(fā)情況時(shí)的泄漏量。對(duì)于密封的檢測(cè)，主要通過振動(dòng)信號(hào)頻譜，從外部檢測(cè)內(nèi)部的壓力溫度變化，在使用前工件運(yùn)行的參數(shù)要在規(guī)定值以下，并監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)體本身偏差在運(yùn)轉(zhuǎn)中引起的滲漏，有必要了解操作條件、溫度、壓力等，以及對(duì)輔助密封膨脹的具體影響。依據(jù)密封介質(zhì)的形狀、狀態(tài)和工作條件進(jìn)行選擇后，制定相應(yīng)的操作規(guī)程，規(guī)定沖洗時(shí)間、介質(zhì)和溫度控制范圍。試運(yùn)行過程中，根據(jù)試運(yùn)行效果進(jìn)行合理的參數(shù)調(diào)整，在端面間通過氣壓或循環(huán)液進(jìn)行密封檢測(cè);可結(jié)合關(guān)閉泵的閥門形成封閉腔室進(jìn)行密封測(cè)試。引入有限差分法、有限元、流體力學(xué)等方法進(jìn)行模擬測(cè)試。實(shí)際檢測(cè)方法有熱電偶測(cè)溫法(溫度)、微型壓力傳感器(壓力)、電容法(間隙)。在正常運(yùn)行狀態(tài)下繼續(xù)觀察密封效果和存在的問題，進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整，充分考慮各種因素，綜合分析介質(zhì)、壓力、密封面、密封形式等條件。根據(jù)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。