工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明:新型機(jī)械密封技術(shù)具有零泄漏、安全可靠、使用壽命長、封油消耗量少以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
目前,國內(nèi)外煉油行業(yè)熱油泵普遍采用接觸式波紋管單端面機(jī)械密封。國產(chǎn)波紋管機(jī)械密封的使用壽命平均 1 a左右,進(jìn)口波紋管機(jī)械密封可達(dá) 2 a以上,且必須采用各種沖洗和冷卻等措施,以降低摩擦溫升,防止結(jié)焦、熱裂、波紋管失彈、波紋管斷裂、泵抽空、密封件老化等而導(dǎo)致的密封失效。為此,必然消耗大量的沖洗油和冷卻水,造成運(yùn)行費(fèi)用高 （初步估計(jì),1臺熱油泵年沖洗冷卻所需運(yùn)行費(fèi)用超過 10萬元）,能耗量大,而且密封可靠性差,安全性低,維修成本高。
1、普通波紋管機(jī)械密封失效形式目前采用的波紋管機(jī)械密封及其輔助系統(tǒng)造成密封失效形式主要有以下幾種。
（1）波紋管失彈或斷裂引起的密封失效。波紋管在使用過程中,其剛度或彈性會慢慢減小,這種彈性減小的現(xiàn)象通常稱之為失彈。實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用表明,當(dāng)波紋管的失彈量超過設(shè)計(jì)初始壓縮量的 18%～20%時(shí),整個波紋管機(jī)械密封就會發(fā)生泄漏。金屬波紋管機(jī)封在溫度低于 200℃時(shí)失彈現(xiàn)象不明顯,但在高溫 （超過 300 ℃）下使用,開車后泵很快就發(fā)生泄漏,將使用的機(jī)封拆下測量發(fā)現(xiàn)金屬波紋管組件高度較安裝前平均降低 2～3mm。波紋管失彈主要由于永久變形或應(yīng)力松弛,還有一種情況是工作介質(zhì)結(jié)晶沉淀或凝固在波紋管的縫隙中,使波紋管變形能力減小或喪失變形能力。因此,高溫和載荷是造成波紋管失彈的主要原因[1]。另外,在高溫及波紋管壓縮量或接觸比壓較大的情況下,波紋管會發(fā)生斷裂;溫度越高,載荷越大,波紋管發(fā)生斷裂的概率就越高。
（2）配對摩擦副中石墨環(huán)的過度磨損引起的密封失效。通常,將失效的機(jī)封拆下檢查發(fā)現(xiàn)石墨密封環(huán)磨損嚴(yán)重。通過分析和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),金屬波紋管機(jī)封的端面比壓受波紋管的有效直徑的影響,而有效直徑是隨壓力的變化而改變。由于壓力過大,導(dǎo)致摩擦副摩擦嚴(yán)重,石墨環(huán)過度磨損引起泄漏。
（3）配對摩擦副中硬質(zhì)合金環(huán)的表面熱裂引起的密封失效。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),密封摩擦副的硬質(zhì)合金環(huán)出現(xiàn)由硬面中心向外發(fā)散的許多粗細(xì)不一的徑向裂紋,這是熱裂導(dǎo)致的密封失效。熱裂產(chǎn)生的主要原因是過高的局部熱應(yīng)力,其中硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座兩種材料的線膨脹系數(shù)差別,采用堆焊結(jié)構(gòu)還是整體結(jié)構(gòu),密封冷卻沖洗系統(tǒng)中沖洗液的類型、沖洗方式和流量的大小是否合適都可能引起密封端面的熱裂。