这是最核心的外部条件,直接决定了密封材料的选择。
腐蚀性: 酸、碱、溶剂等化学物质会腐蚀密封元件(如动静环、金属部件、弹簧),导致材料失效、失去弹性或强度。
粘度: 粘度过高(如重油、胶类)会影响润滑膜的形成,导致干摩擦和过热;粘度过低(如轻烃、溶剂)则难以形成足够的润滑膜,同样加剧磨损。
固体颗粒: 介质中含有颗粒(如浆料、污水、粉尘)会进入密封面,充当磨料,急剧磨损密封面,甚至堵塞弹簧等辅助机构。
汽化压力/沸点: 对于易汽化的介质(如液化气、热水),在密封面处因摩擦升温或压力下降可能发生闪蒸(部分液体瞬间汽化),汽化会破坏液膜,导致干摩擦,而气泡破裂(汽蚀)又会冲击损坏密封面。
污染性/毒性: 对于有毒、有害、放射性或要求绝对纯净的介质(如食品、药品),密封的可靠性要求极高,任何微量的泄漏都是不可接受的。
压力:
密封腔压力: 压力过高会对密封面产生巨大的载荷,加剧磨损和变形,对密封的承压能力提出挑战。
压力波动: 系统的压力剧烈波动或频繁启停,会反复冲击密封面,导致密封面分离和碰撞,产生“气锤”效应,损坏密封。
温度:
高温: 会导致密封圈老化(如橡胶硬化、熔化)、辅助密封失效、介质结焦碳化(堵塞密封)、产生热应力使密封环变形。
低温: 会使橡胶密封圈失去弹性、脆化,介质可能凝固,润滑性变差。
温度波动: 引起机械密封组件热胀冷缩不一致,导致配合失效或密封面变形。
转速(线速度): 高转速会产生大量的摩擦热,对密封面的散热能力是巨大考验。同时,高离心力可能影响弹簧等元件的功能,导致动环补偿失效。
轴(或轴套)的跳动和振动: 设备主轴的径向跳动、轴向窜动以及整体振动过大会使机械密封处于不断的变化载荷中,导致密封面无法良好贴合,加速磨损和疲劳失效。
安装对中精度: 如果泵轴与电机轴对中不良,或者密封压盖安装不正,会给机械密封带来额外的应力,导致偏磨和早期失效。正确的安装是保证密封寿命的关键。
轴(或轴套)的表面质量: 动环密封圈与轴(或轴套)接触的区域如果存在锈蚀、磨损、划痕或毛刺,会导致该处泄漏。
泵的汽蚀: 泵发生汽蚀时,会引发剧烈的振动和压力波动,严重冲击机械密封,常常是导致密封突然损坏的原因。
对于大多数苛刻工况,机械密封都需要外部辅助系统来改善其工作环境。
冲洗与冷却: 目的是带走摩擦热、降低密封腔温度、防止介质汽化或结晶。冲洗方案(如API Plan 01, 02, 11, 13, 21, 23, 32, 41, 52等)的选择和执行至关重要。冷却水不通或流量不足是高温工况下密封失效的常见原因。
过滤: 如果介质含颗粒,必须采用过滤装置(如旋液分离器、过滤器)或采用外冲洗液(Plan 32)来清洁密封面环境。
加热/保温: 对于高粘度或易凝固的介质(如沥青),需要对密封腔进行加热或保温,以保持介质的流动性。
缓冲/阻封液系统(双端面密封): 采用双端面密封时,需要向两套密封之间注入压力适宜的缓冲液(通常为洁净、润滑性好的液体),它起到阻隔、润滑和冷却的作用。该系统的压力控制和液体品质直接影响密封效果。
环境温度: 极端的环境温度会影响密封周围介质的特性。
操作规范: 开停机顺序是否正确(如是否先开冲洗液再启泵)、是否在干磨状态下运行、是否经历了非正常工况(如憋泵)等,都会严重影响密封寿命。