前言

当买方或用户决定购买新的泵、搅拌器或其它类型的旋转设备时，经常会问：“在必须拆卸维修之前，我的设备能够运行多长时间？”在某些情况下，用户可以考虑升级其现有泵，以提高其可靠性、生产量和效率，或使其符合联邦或地方排放法规。问题通常是相同的。

在许多工业泵应用中，密封是最关键的部件。由于泄漏量不可接受，或者在某些情况下，液位或压力报警，密封通常会迫使泵停止运行。虽然密封经常被认为是设备故障的原因，但真正的原因通常出在泵的运行和机械条件或密封的环境控制系统。

已成功实施提高平均维修间隔时间（MTBR）计划的公司，实现了三年或更长的平均密封寿命，从而降低了泵组的生命周期成本（LCC）。泵应用的LCC预测可能因密封MTBR的不同而不同。在故障风险较高的情况下，谨慎的做法是寻求专家建议，因为寿命估计中的错误可能会产生代价高昂的后果。

任何密封MTBR预测的关键是了解最可能影响密封性能的因素。机械密封的关键性能指标通常是泄漏量和功耗。

预测一下机封寿命？

预测机械密封的使用寿命不是一项容易的事情，因为宏观上的密封性能受到微观层面许多现象的影响。

密封的可靠性，在很大程度上取决于其在配合面之间的间隙中保持稳定液膜的能力，同时最大限度地减小这些面的摩擦区域机械接触的持续时间和程度。接触过多可能会使材料过热；接触不足可能导致高泄漏量。

关键零部件

机械密封面的工作原理与轴承非常相似。主要区别在于，润滑剂通常是泵送液体本身，在压力下、有时在高温下可能是脏的、易挥发的、粘性的、有毒的或爆炸性的。

显然，密封面是任何机械密封中最脆弱的部件，但其它部件，如辅助密封元件（O形环、波纹管）或金属部件，如弹簧、驱动销或固定螺钉，在过度移动或高温高压下也可能影响密封的寿命。本文重点讨论影响密封面寿命的因素。

为了对端面密封的预期寿命进行合理评估，需要了解有关机械密封功能的一些基本知识。记住五个关键性能因素可以指导确定机械密封的最佳更换周期。

密封面磨损

首先，必须知道密封很少出现过度泄漏，除非密封面已经完全磨损。如果发生这种情况，两个面中较窄的面将磨损到失去接触的程度，并为流程液体泄漏到大气中形成泄漏路径。事实上，密封面的正常磨损率极低，因此不是过度泄漏的典型原因。

在高压应用和引起密封面材料磨蚀磨损的流体中，可能会发现磨损的密封件。在大多数需要对密封组件进行解体检查的情况下，密封面确实显示出损坏的迹象。在这些情况下，较窄的密封面的磨损仍有足够的材料，但表面的摩擦区域受到损坏，导致泄漏量达到不可接受的程度。这些损坏症状可能会有所不同 - 从肉眼几乎看不见到严重的损伤，如密封面破裂。

常见的损伤症状是点蚀、起泡、碎裂、划痕和热冲击裂纹。机械密封的正常更换是例外情况，因为在这种情况下，设备很可能因与密封无关的其它原因或仅仅是出于预防性维护原因而停止使用。机械密封出现过度泄漏的症状，是设备、流程或控制系统中存在更深层问题的明显证据。

密封失效的类型

根据MTBR，密封失效可分为初期型、磨损型或随机型。从统计学来讲，随机失效（也称为偶然失效或寿命中期失效）是主要类型。初期故障通常是由不正确的密封选择、安装或启动引起的，并且随着集装式设计的机械密封的广泛应用，初期故障实际上已基本消除。

在运行相当长的时间后，随机故障往往会意外发生，其典型特征是密封的泄漏行为从正常到过度的快速变化。在运行工况下，这可能表现为在高压或高速应用中从不可见的泄漏量变化为滴流，或从稳定滴流变化为少量泄漏。

随机故障很难预测，因为它们通常是工艺操作或设备引起的瞬态的结果，而这是密封面材料无法容忍的。瞬态运行工况可能是有意引起的，也可能是泵中部件故障或意外工艺偏差的结果。验证密封是否能够处理预期的瞬态是使用寿命评估中的关键步骤，因为瞬态工况很可能对密封面产生破坏性影响。

与循环（非稳定工况）应用相比，本质上连续、稳态的应用相对容易。事实上，可以安全地假设，如果密封面处的润滑膜始终保持稳定，则密封面几乎将永久保持完好无损，因此密封将不会成为设备使用寿命的驱动因素。

在估算机械密封的寿命时，还必须考虑应用限制、最小泄漏要求和密封环境。在离心泵基础 - 机械密封能使用多长时间（下）中，将讨论影响密封寿命和后续更换需求的其它三个关键因素。