机械密封相关知识

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1、机械密封基本知识 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 轴封定义 由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然 有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空 气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置，以达到密封和防 止进气引起泵气蚀的目的。 轴封的形式：液体介质主要的轴封形式包括带有骨架的橡 胶密封、填料密封和机械密封。目前最主要采用机械密封。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1、机械密封的介绍 2、密封辅助系统 3、机械密封的安装与修理 4、机械密封失效形式 5、机械密封故障分析 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1、机械密封的介绍 1.1机械密封的工作原理 机

2、械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在 流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封 而达到阻漏的轴封装置。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1.2机械密封的分类 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1.3机械密封的结构 常用机械密封结构如 图所示。由6静环（非转 动件）、 1动环（转动 件）、 3弹性元件、 4 弹簧座、 5紧定螺钉、2 动环辅助密封圈和7静环 辅助密封圈等元件组成 ，8防转销固定在密封压 盖上以防止静环转动。 旋转环和静止环往往还 可根据它们是否具有轴 向补偿能力而称

3、为补偿 环或非补偿还。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1.4 机械密封泄漏途径 机械密封中流体可能泄漏的途径有1、2、3、4四个通道。 3、4泄漏通道分别是静环与压盖、压盖与壳体之间的密封 ，2通道是动环与轴之间的密封，三者均属静密封。静密封元 件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的 动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封 性能和寿命的关键。 机械密封安装之初，依靠弹力元件的弹力克服动环辅助密 封圈与轴之间的摩擦阻力，形成初始闭合力。主机工作后， 密封腔充满压力流体，进而产生

4、压向动环的轴向推力，使密 封面贴合的更紧密。 由于密封端面平面度高，表面粗糙度小，压力流体很容易 就在相对滑动的密封面间形成液膜，使密封处于边界摩擦或 半液体摩擦状态，既防止泄露，又不易磨损。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1.5机械密封要求 机械密封对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端 面间保持必要的润滑液膜，必须严格控制端面上的单位面积 压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的 磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性 能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端 面单位面积压力值在最适当的范围。 在中高压场合，应使用载荷系数0K1的平衡型密

5、封，以 减少流体压力变化对液膜的影响。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 1.6机械密封材料 机械密封材料包括摩擦副材料、辅助密封材料、弹性元件 材料和其他结构件材料等，合理各种材料对保证机械密封工 作稳定性，延长使用寿命，降低成本起到重要作用。 摩擦副：碳石墨、硬质合金、工程陶瓷、填充聚四氟乙烯 等。强刚度、热力性能、耐磨、耐腐蚀。 辅助密封材料：合成橡胶、填充聚四氟乙烯、柔性石墨、 金属等。良好弹性、耐腐蚀、耐老化、耐温。 弹性元件材料：不锈钢弹簧、合金波纹管等。耐腐蚀、耐 疲劳、耐温。 其他结构件材料：机械强度、耐腐蚀。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 2、密封辅助系统 v

6、整个机械密封装置是由密封和密封辅助系统组成的。密封用 于封堵工作介质，而辅助系统主要是为密封提供良好的周围 环境，保证密封在最佳工作条件下工作。 v密封辅助系统有压力控制（压力罐、增压管）、温度控制（ 换热器、冲洗管）以及空气和杂质清除（过滤器）等系统。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 2.1密封辅助系统作用 v带走热量，保持良好润滑状态： 1.液膜气化、磨损加剧； 2.动静环热变形、泄露增大； 3.加剧介质腐蚀； 4.辅助密封圈老化、变质失效； 5.使碳石墨环失效泄露。 v保证压力，避免介质气化。 v带走颗粒、减少腐蚀、保护密封表面。 v保温或供热。 机械密封基本知识 津滨石化设备有

7、限公司 2.2 密封的冲洗 v冲洗是将密封流体引入到密 封腔内，完成密封的润滑、 冷却、净化等功能，将不利 的环境改变为密封能接受的 工作环境。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 按冲洗流体的来源可以分作：注入式冲洗、自冲洗和 循环式冲洗（外循环)。 注入式冲洗:从外部注入另一种液体到密封腔内，以改 善密封工作条件。适于单端面高温泵、易结晶或含颗 粒及腐蚀介质的泵体。 自冲洗：利用泵本身的压差，使密封介质通过密封腔 形成闭合回路实现冲洗。按密封流体方向分为正向冲 洗、反向冲洗、两向冲洗和贯穿冲洗。 2.3冲洗方式 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 自冲洗 1）正向冲洗:从泵出口经限

8、流孔板到密封腔。 2）反向冲洗:从密封腔经限流孔板到泵入口。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 3）两向冲洗:对双支撑泵可采用两向冲洗。出口端密封 腔压力高于入口端，将两密封腔用管线连接起来，对 于泵出口端是反向冲洗，对于入口端是正向冲洗。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 4）贯穿冲洗:冲洗液从泵出口经孔板引入密封腔，冲洗 后流向泵入口。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 循环式冲洗:利用泵送装置使外加密封流体进行循环。 也叫外循环。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 v对于注入式冲洗由于介质与冲洗流体成分不同。因而对冲 洗流体提出了一些要求。 1） 冲洗液应清洁、无

9、腐蚀、润滑性好，与泵内介质相容。 2） 冲洗液进入泵内不影响产品质量，无污染环境及其它不 影响。 3） 冲洗液进入泵内不影响泵的正常运转。如不引起泵的抽 空和气蚀。 4）冲洗液有良好的导热性，能及时将热量导出。冲洗温度 要符合工作要求。 2.4外冲洗液的选择 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 2.5密封的冷却 冷却是将冷却流 体引入在密封内部 ，主要作用在静环 内圈上，对密封进 行冷却、净化和泄 漏收集 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 2.6密封冷却方式 冷却可分为直接和间接冷却两种方式。 所谓直接冷却就是冷却流体直接和密封端面接触达到冷却 的目的。一种方法是在压盖的大气端通以冷

10、却液体（一般 为水），主要冷却静环的内圈，这种方法一般称为“急冷 ”(或背冷)。这种冷却兼有稀释和收集泄漏介质的功能。 另外，就是在泵盖、泵体以及密封压盖中通以冷却水对密 封腔内的介质进行间接冷却，如水夹套等。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 3、机械密封的安装与修理 3.1零件检修 由于机械密封关系到化工设备运行的安全性、经济性及环 保型，因此极为重要，每次机组机组过程中，都应对机械密 封进行检查。 动、静环：硬质合金密封面不得有划痕；软质材料不允许有 内外贯通的划道，密封端面高度不小于2mm；其平面度可通 过重新研磨达到要求（直线反复、3角形、8字）。 密封圈：最好更换。 弹簧：无

11、卡涩、弹力变化小于20%时，可继续使用。 轴套：内外与密封圈接触处无磨损、凹槽，可继续使用。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 3.2密封安装 v安装前准备： 1）核实型号、零件数量； 2）检查配合尺寸、动静环粗糙度； 3）弹性元件刚度、长短是否一致； 4）各零件（动、静环、轴套）有无损坏。 5）清洁零件，适当润滑。 6）检查转子跳动、窜量、密封函垂直度等。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 v装配：1）静环、静环密封圈及压盖的组装； 适当润换、V环朝向（压力高处）、水平装入、对准 防转销（销子不可过长，避免压碎或失效）、端面与压盖 中心线垂直度（4点测量，差值小于0.1mm）。

12、机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 v装配：2）动环、动环密封圈及传动座的组装； 密封圈装入动环、传动座装入轴套、动环套入轴套、 适当润换、V环朝向（压力高处）。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 v装配：3）机械密封定位； 即确定动环在轴上或轴套上的位置，锁紧紧定 螺钉。 L1静环座总高、L2动环自由高度、S压缩量 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 v装配： 4）紧固及检查； 均匀紧固各连接部位，盘车无卡涩及摩擦。 正确连接辅助密封系统，如冲洗、冷却水管。 打开入口阀，缓慢盘车，排除密封腔气体，检 查静压密封情况。 如无泄漏或范围内微露，即可备用。 机械密封基本知识 津滨石化

13、设备有限公司 4、机械密封失效形式 4.1磨损失效： 耐磨性差、摩擦因数大、端面比压大、密封面磨粒。 合理选择摩擦副、平衡型、减小弹性力。 4.2热损伤失效： 高温导致端面热变形、热烈、炭化、失弹、老化、龟裂等 。 持续冲洗、冷却，改善散热。 4.3腐蚀失效： 点、面、缝隙腐蚀、应力腐蚀断裂、电化学腐蚀。 采用耐腐蚀元件。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 5、机械密封故障分析 5.1静压泄露：主要原因为安装不良。 1）动静环表面不平、碰伤； 2）密封圈尺寸不对、损坏或未压紧； 3）动静环间有异物； 4）V环装反，或翻边； 5）紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退； 6）静环压紧不均或防转销顶住后

14、压偏； 7）轴套泄露为密封圈未装，或未压紧； 8）盘车泄露有方向性，即弹簧力不均，单弹簧不垂直， 多弹簧长短不一或缺失；或密封腔与轴垂直度不够。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 5.2运转后经常性泄露： 1）动静环变形（比压过大过热、强度不够、残余应力变 ） 2）动静环镶装接缝处泄露（工艺不合理、用材不当、过 盈量不足、粘接剂变质等） 3）摩擦副有颗粒（杂质、结晶等） 4）比压过小 5）密封圈选材不对 6）弹簧失效、卡涩，无法补偿 7）轴套与密封圈间有磨损、凹槽。 8）辅助系统有问题。 机械密封基本知识 津滨石化设备有限公司 5.3运转中周期性泄露： 轴窜量超标、周期性振动、工艺压力不稳定等。 5.4突发性泄露： 1）泵剧烈振动、破坏摩擦副 2）弹簧断裂 3）防转销脱落或折断 4）辅助系统故障，导致摩擦副冷热骤变 5）介质突然冷凝或结晶 6）停泵一段时间后开启式突然泄露：介质凝固结晶，水 垢，弹簧锈蚀、阻塞、失去弹性等。