王偉

（南京林業大（dà）學，南京　210037）

　　摘　要：機械（xiè）密封是不少旋轉（zhuǎn）機械不可缺少的組成部分，機械（xiè）密封失效（xiào）輕則必須停機維修，重則（zé）造成機器毀損甚至重大事（shì）故。船尾軸用機械密封裝置正常運行對（duì）船舶的航行至關重要。船尾軸機械密（mì）封裝（zhuāng）置和其他陸上機械密封裝置不同，它需要同時密封極性相差很大的海水和（hé）潤（rùn）滑（huá）油。通常有缺少潤滑油、散熱不均等造成溫度過高；漁網、繩子（zǐ）等外物或長時間倒車使細沙等雜質進入密封裝置破壞密封麵；螺旋槳的過度抖動，引起密封裝置損壞、提早疲（pí）勞老化；密封裝置螺栓腐蝕或者退出鬆動其原因（yīn）主要是建造或安（ān）裝存在質量問題；在尾軸安（ān）裝時，安裝工藝不到位，有些船（chuán）發生剛出廠就出現漏油等現象往往跟機械密封安裝不好導致機械密封失效有關係；在吊裝尾軸時，吊裝的鋼絲等器物刮傷了尾軸表麵（miàn），以及密封裝置設計不當導致機械密封失效（xiào）等幾種密封失（shī）效形式。

　　關鍵字：船尾軸用；機械密封；失效

　　一、引（yǐn）言（yán）

　　機械密封是不少旋轉機（jī）械不可缺少的組成（chéng）部分，機械密封失效輕則（zé）必須（xū）停機維修，重則造（zào）成（chéng）機器毀（huǐ）損甚至重大事故。船尾軸用機（jī）械密（mì）封裝置正常運行對船（chuán）舶的航（háng）行至關重要（yào）。船（chuán）尾軸機械密封（fēng）裝置和其他陸上機械密封裝置不同，它需要同時密封極性相差很大的海水和潤滑油。機械密封失效將造成泄（xiè）漏、汙染（rǎn）環境，還會影（yǐng）響機器的運行安全。船尾（wěi）軸用機械密封因其（qí）受力情況複雜，工作（zuò）環境惡（è）劣．尾軸的直徑小而長（zhǎng）度較長，即長徑比較大，有（yǒu）些尾軸短則幾（jǐ）米（mǐ），長（zhǎng）則十幾米，整體校中難度大；加上螺旋槳軸轉速快，而且還要受負載影響和動力裝置本身振（zhèn）動的（de）影響，以及頻繁（fán）的倒順車所導致的軸（zhóu）向竄動跳動、軸係撓曲變形（xíng）；江河、湖海含（hán）沙量大和受漁（yú）線、漁網纏繞等。又限於船舶的尾軸艙空間狹小及尾軸密封（fēng）所處在的特殊部位，要在船舶運行過（guò）程中對其進（jìn）行有效的維護管理十分不易。所以是軸係中Z薄弱的環節之一。若密封失效將給航運和海上作業帶來相當大的經（jīng）濟損失，還會嚴重汙染環境。

　　長期以來，尾（wěi）軸“徑向密封”一直是（shì）船舶采用的傳（chuán）統使用方式（shì），因“徑向密封”其本身所固有缺（quē）陷，暴露出越來越嚴重的不適應性，會產密封件對尾軸軸（zhóu）體的嚴重磨損，必（bì）須（xū）定期（qī）抽軸更換防磨襯套或對尾軸的磨痕進（jìn）行堆焊、光車，導致維修和換件成本的提高；由於“徑向密封”的結構形式，密封件會損耗軸功率（lǜ）；適應尾軸徑向跳動的能力差，又加之密封材料容易老化磨損，使（shǐ）用壽命短（duǎn），一旦失效將會造成漏油汙染水域等原因促使了船尾用機械密封的產生與發展（zhǎn）。

　　二、船尾軸用機械密封原理^[1]

　　船尾軸用（yòng）機械密封原理與普通的機械密封原（yuán）理基本相同，但使用要求（qiú）較為苛刻。

　　一般的（de）機械密封裝置由圖1中的（de）各個部件構成，各個部件一環扣一環，環環相（xiàng）扣。傳動裝置的核心部件動環被安裝在傳（chuán）動軸上，隨（suí）軸轉動，靜環則是用防轉銷來防止轉動，它與動環一起都屬於動密封元件。機械裝置在作業時，隻有動環隨傳動軸的轉動而（ér）轉動，靜環則保持原位置（zhì）不變，在彈簧和密封液體（tǐ）的雙重壓力作用下二者緊（jǐn）密貼合在（zài）一起，形成相對的徑向轉動，轉動時在密（mì）封圈內的兩（liǎng）端麵形（xíng）成兩個油膜，能起到密封作用。在一（yī）般的（de）密封裝置內，動環內還鑲嵌有動環輔助（zhù）密封圈，該裝置與傳動軸套（tào）合在一起隨軸一起轉動，當壓縮量升到10%左右時，就可以有效地防（fáng）止動環與傳動軸之間液體泄露（lù），從而起到較好的（de）密封效果。靜環輔助密封圈緊壓在靜環上與壓（yā）蓋固定，用來防止靜環與壓蓋的泄露，並起到一（yī）定的緩衝作用。

　　盡管機械密封裝置的組成部件和工作機理較簡單，但當機械裝置高速運轉後，一切（qiē）穩定的因素，都會隨著（zhe）溫度、壓強等的變化而變得不穩定，使其難以控製。因此，對機械密（mì）封機（jī）理的研（yán）究還需持續開展下（xià）去。

　　三、船尾軸用（yòng）機械密封失效原因

　　1.高溫引起（qǐ）的機械密封失效

　　若軸封中缺少潤滑油、散熱不均則導致摩擦熱無法及時散去，導致機械密封（fēng）裝置溫度升高。大量實踐研究（jiū）表明，當（dāng）機械密封裝（zhuāng）置的密封腔內（nèi）的溫（wēn）度超過150℃時，可能引發諸多密封故障，這些故障（zhàng）都有可能造（zào）成機械的密封（fēng）失（shī）效。①如果端（duān）麵摩擦產生（shēng）的熱（rè）量不能及時傳輸出去，就會傳導到（dào）密封環（huán）上，使密封（fēng）端麵溫度過高，造成因兩密封端麵失去潤滑膜而失效；②如果機械密（mì）封材料（liào）導熱係數低或者脆弱性較強，那麽密封端麵在回轉過程（chéng）中產（chǎn）生大量的摩擦熱就會造成接觸麵凹凸不平，摩擦進一步擴大，可能會產生貫穿整個徑向（xiàng）端麵的裂紋及微裂紋，並且由於所產生（shēng）的熱裂都是徑向的，這就（jiù）為（wéi）密封載荷的泄漏提供了渠道，引起接（jiē）觸端麵（miàn）間壓力的均勻性發生改變，使得其密封性能喪失；③機（jī）械運轉的高溫（wēn）會造成密封麵出現點蝕或是穿（chuān）透，導致機械密封失效。此（cǐ）外，高溫（wēn）引（yǐn）起的（de）輔助（zhù）密封（fēng）圈迅速老化、龜裂、變硬和失去彈性，以及彈簧疲勞強度降低（dī）等，都會造成機械密封失效。

　　2.外物（wù）、雜（zá）質造成機械（xiè）密封失效

　　船舶（bó）螺旋槳纏了漁網或繩子之類的東西，靠著螺旋槳的“甩”力，漁（yú）網卷進油封的保護套裏麵（miàn），導致械密封失效；過長（zhǎng）時間的倒車，導致細沙等物質進入了尾軸套（tào）裏麵，一旦機械密封裝置開始高速運轉，那麽這些雜質不可避免地會進入密封端麵，在高溫情況下會劃傷密封麵或破（pò）壞液膜的連續性，降低（dī）密封的（de）效果，並且雜質還會對補（bǔ）償環的浮動性（xìng）產生（shēng）阻礙作用，對彈簧的（de）作用性能產生抑（yì）製作用（yòng），這都會降低其密封效用，導致密封不嚴。此外（wài）海水具有一定腐蝕性，會（huì）對摩擦副表麵產（chǎn）生（shēng）腐蝕，腐蝕的後果（guǒ）是使接觸麵變得粗糙，從而引起（qǐ）泄漏量過大、密封失效的（de）情況出現（xiàn）^[2]。

　　3.其他原因造成的機械（xiè）密封失效^[3]

　　除上述原因（yīn）之外，螺旋槳的（de）過（guò）度抖動，引起密封裝置損壞（huài）、提早疲勞老化；密封裝置螺栓腐蝕或者退出鬆動其原因主要是建造或安（ān）裝存在質量問（wèn）題；在尾軸安裝時，安裝工藝不到位，密封（fēng）令方向裝反，應該兩道水封令朝著船尾方向，一道油封向著船頭方向，有（yǒu）些船發生剛（gāng）出廠就出現漏油（yóu）現象往往跟機械密封安裝不好導致機械（xiè）密封失效有關係；在吊裝尾軸時（shí），吊裝（zhuāng）的鋼絲等器物刮傷了尾軸表（biǎo）麵，導致機械密封失效；此外還有密（mì）封裝（zhuāng）置設計不當導致其失效等。

　　四（sì）、改進措施

　　1.在船尾加裝“割網刀（dāo）”，利用航修和年度修船時，在尾軸封裝置的尾部附裝上防魚網裝置，一（yī）般能防（fáng）止較粗的繩索纏入（rù）。但防魚網裝置較（jiào）難防止較細的魚網纏入，特別是近些年來，魚網的（de）材質（zhì）有所（suǒ）改進，細小的魚網由化（huà）纖改為鋼絲構成，一旦纏入尾軸封（fēng）會造成更大的損害。

　　2.在拋（pāo）錨前或者靠泊時，除非緊急情況，避免過度用倒車引起細沙（shā）等進入尾軸管，破壞機械密（mì）封。解決的措施在於：①設計的兩端麵寬度（dù）應該相等（děng），這（zhè）樣可以減少磨粒在密封圍停留的機會；②經常對密封腔的各零部件進行（háng）衝洗，減少雜質沉積的機會；③采用單彈簧；④設置過濾器（qì）或旋液分離器。

　　3.因海水（shuǐ）腐蝕導致的機械密封失效解決的措施在於：①對彈（dàn）簧采取隔（gé）離（lí）措施（shī），減小（xiǎo）其接觸的幾率（lǜ）；②提（tí）高零部件（jiàn）的抗腐蝕性，如（rú）選（xuǎn）用（yòng）耐腐蝕材料、塗抹抗腐蝕（shí）性保護（hù）層等（děng）；③改進密封裝置結構，采取雙端麵（miàn）密封結構，並引入（rù）隔離液（yè）保護。實踐表明，合適的密封（fēng）材料和填（tián）充（chōng）添劑具（jù）有良好（hǎo）的密（mì）封（fēng）效果。因泥沙等雜質導致的機械密封失效。

　　4.解決高溫引起機械密封（fēng）失效的關鍵措施在於選取新型耐高（gāo）溫密封材（cái）料、改進冷卻室結構，提高其熱傳導效率、選取膨脹係數相近的材料作為有（yǒu）裝配關（guān）係的材料。此外，要提高輔助（zhù）密（mì）封圈的（de）耐熱能力（lì）。

　　5.在尾軸年檢或者更換尾軸套時，機艙部的同誌要（yào）嚴格把關，確認工人清潔到位，安（ān）裝正（zhèng）確，機械密封工作正常。

　　五（wǔ）、結語

　　船尾軸密封裝置（zhì）和其他陸上機械密封裝（zhuāng）置不同，它需要同時密封極性相差很大的海水和潤滑油，對其使用（yòng）要求較高。大量實踐表明，引起船尾軸用密封失效的原因（yīn）是複雜的，多方麵（miàn）的。因此，對其失效（xiào）的維修要在正確（què）診斷失效原因的基礎上，采取針（zhēn）對性的措施進行維修，並且要詳細分析各種影響機械密封（fēng）效用的因素，按照規定的使用條件和範圍選用機械密封，才能保證機械密封的良好運行。不論故障原因（yīn）為何，使用機械密封時應該詳（xiáng）細掌握影響密封效用的各種參數、結構、形式、材料、標準及其特點，這樣才能減少故障出現的幾率，延長其的使用壽命。

　　參考文獻（xiàn）

　　[1]趙昕.機械密封失效的原因及（jí）其改（gǎi）進策略[J].機械研究與應用，2011，01（04）

　　[2]王海明，林少衡.淺談船舶尾軸油封漏（lòu）油的成因和應（yīng）對措施[J].中國水運，2011，11（6）

　　[3]王海明，林少衡.淺談船舶尾軸油封漏油的成因和應對措（cuò）施[J].中國水運，2011，11（6）

　　[4]王曉青.機械密封失效的影響因素與影響機製研（yán）究[J].石油化工設備，2011，40（5）