目前，振動對機械密封的影響，可根據統計數據和動力學理論分析得到。但還不能說明其確切原因。例如：觀察發現多級泵驅動端密封所處的工況要比非驅動端所處的工況惡劣，其原因可能是由于兩端的液體壓力波動情況不同，也可能是兩端的軸或殼體振幅及頻率不同。

　　一、機械密封的強迫振動和自激振動

　　1.強迫振動

　　強迫振動的起因可能是磨擦副接合面與旋轉軸線不垂直，以及軸產生軸向振動，同時也可因密封面波度過大而產生振動。

　　2.自激振動

　　自激振動是由摩擦副間隙內流體膜失穩引起。實際中最常見的自激振動是在摩擦副間隙內液體汽化時產生，這種振動的表象是產生強烈噪聲。在減壓高溫精餾底循環泵的機械密封上就出現過此類現象。該泵輸送介質的溫度隨精餾釜的溫度和真空度升高，摩擦副上的液膜極易汽化，產生了自激振動，使得摩擦副潤滑情況變差。后改用背靠背雙端面機械密封，并且自帶高沸點正壓封液系統，使問題得到了解決。此外，產生軸向自激振動的原因還有密封縫隙的流體由層流向紊流過渡或由亞音速流過渡到超音速流的過程中出現。

　　二、引起振動的原因

　　1.泵自身構體引起的振動

　　離心泵的基本結構包括軸、軸承及安裝在軸上的葉輪，相應的驅動裝置如電機、汽輪機、燃氣輪機驅動等。其中任何一種或幾種因素組合都可導致振源的產生，如泵軸振動、轉子不平衡、驅動軸不同心、軸承缺陷、葉片及軸上其他部件松動等。通過振動監測裝置測得的單個振動頻率，可分析這些振源類型。

　　裝在泵軸上的機械密封有不同的振動頻率，低時可在泵轉速以下，高時可達每秒數千次。若振動頻率恰好與機械密封中的彈性元件固有頻率相同，就可造成摩擦副磨損加快或疲勞損傷。當然，這種損傷還有其他因素。所以在設計或選型時，必須保證可預測的共振頻率不要與激勵頻率重合，應采取可靠減振措施，設計的臨界轉速不能與工作轉速相距太近;在操作溫度下，安裝誤差應減至最小，因為這些誤差會導致密封彈性裝置的位移;轉子要充分平衡;垂直安裝軸上的軸承，其承受的載荷應使滾動件打滑的可能性減至最小。

　　需要說明的是：

　　(1)機械密封的彈性元件(包括單彈簧和多彈簧)，彈簧本身可承受大部分振動載荷，輔助密封也有一定減振效果，如楔形環、O形圈、膨脹石墨等;

　　(2)對于支承在彈簧上的質量較小的密封，如石墨密封環的結構，其固有頻率相對較大;

　　(3)支承在低彈性彈簧上的質量較大的密封，其固有頻率相對較小，且腔體內壓力較低情況下出現共振可能性較小，金屬波紋管型密封根據不同的強度設計，其彈性有高有低;

　　(4)由于沒有滑動的輔助密封，所以依靠密封端面上的液膜或液體減振，當然也可以設計帶滑動的輔助密封，提高它的穩定性和剛性;

　　(5)大多數機械密封的固有頻率都遠高于正常的操作轉速，對于金屬波紋管型機械密封，要特別注意避免軸向共振，異常振動會加劇波紋管疲勞斷裂。如泵軸上軸承的軸向游隙調整不當就容易出現這現象。

　　另外根據密封環材料的不同，特別是當采用碳化鎢類高密度材料時，更應注意共振問題。因此，當支承在彈性元件的密封環需要采用硬質材料時，條件允許情況下一般都選用密度相對較低的碳化硅、陶瓷等材料。

　　2.在正常及擾動條件下產生的振動

　　泵運行時，其轉子及機械密封會受到液力振動影響，當流量發生變化時，葉輪入口處液體會產生波動，若不是在最佳效率下運行，葉輪入口及擴壓管處的流體壓頭會增大。低于或高于最佳效率點的流量時，或輸送介質無法達到泵的氣蝕余量時，都可能產生氣蝕現象，則密封激振就更明顯。另外，入口處介質的流動還會受到泵內介質自循環的干擾。

　　轉子系統的振動及作用在密封上壓力狀況的變化，所引起的振動的振幅和頻率是隨機的。在設計系統和選擇泵時，應使其在最佳效率狀態下運行，保證泵在負壓情況下工作穩定，即保證泵有足夠氣蝕余量，防止介質在機械密封的表面氣蝕產生激振。

　　3.溫度及壓力變化使泵變形而產生的振動

　　泵運行過程中，溫度發生變化時，泵的各部件會產生熱變形，這時泵相對于驅動裝置會發生偏移，引起機械密封振動。此外，溫度對殼體和轉子的影響程度不一樣，一般情況下，轉子要比殼體變化迅速。當運行溫度波動時，密封除了要承受部件錯位產生的振動外，還要承受低頻率大振幅的振動。由于機械密封的一側固定在殼體上，而另一端固定在轉軸上，所以必須有吸收這兩種不同振動的能力。

　　壓力也能使泵體變形，從而多機械密封產生干擾。當密封腔內壓力發生變化時，作用在密封端面上的載荷也會隨之發生變化，從而產生突變載荷引起振動。

　　4.制造安裝原因產生的振動

　　密封端面粗糙度過大，不能保證很好的貼合性，密封的穩定性就會受到影響，影響程度不僅取決于密封的具體結構，而且取決于密封運行參數。密封每旋轉一周其補償環都要作相應的運行，從而保證密封端面的貼合性。對于滑動輔助密封件，如O形圈或楔形環，密封面上的載荷沿圓周變化，應盡量防止不受載荷的一側發生泄漏，受載荷的一側出現過度磨損的現象。泄漏會使流體的雜粒滲到端面液膜中，從而加速密封端面磨損。

　　密封件在加工過程中，一般不能用機械方法加以平衡。在設計中要盡量減少不平衡因素，如單彈簧就會造成不平衡，特別是在制造粗糙的動環或向密封件傳遞的動力具有“尾隨脈沖”情況時，更應注意不平衡問題。

　　在采用內裝式機械密封時，作用在密封上的沖擊力常常是由泵送介質的自循環造成的。為確保密封性能，自循環液體應從兩密封端的外側通過。若流量過大，則作用在密封環上的沖擊力可能會使密封端錯位，其后果自然是振動。

　　為減輕振動的影響，可以使自循環流體，由切向入口;如有可能，循環流量可以通過密封腔內襯套的配合間隙加以控制，或者將密封腔內的吸入管和排出管反接，使流向改變而形成逆循環。后一種方法常在立式泵中采用，因為它同時解決了密封腔上部的排氣問題;但是，這常被人們所忽視，甚至在臥式泵的設計中，密封腔內由于逆循環產生的壓差而會顯著改善密封效果。

　　三、結論

　　由于目前很難定量地確定各種振源對密封性能的影響，也沒有這方面的統一標準。密封是泵的一個主要部件，又受到泵系統的制約，因此，在分析各密封裝置時，應考慮整個系統而不是單純地把密封件看作安裝在軸上的一個部件，盡可能避免各種原因引起機械密封振動，這對密封的穩定性及壽命有很大作用。

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