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1、水泵密封基础知识 安徽淮南平圩电力检修工程有限责任公司黄剑 一 密封的作用 密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施 对于水泵而言 密封的作用在于减小叶轮与泵体之间的泄漏损失 以及防止泵内液体流出或防止空气漏入泵内 入口为真空时 二 水泵的密封装置 水泵的密封装置分为外密封和内密封 内密封包括密封环 也称口环和卡圈 外密封包括填料密封 机械密封 浮动环密封 迷宫密封和螺旋密封 1 密封环 由于离心泵叶轮出口的液体是高压 入口是低压 高压液体经过叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸入处 所以需要安装密封环 其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏
2、损失 另一方面可保护叶轮 避免与泵体摩擦 密封环的形式 2 填料密封 又称为压紧填料密封 俗称盘根 填料装入填料腔以后 经压盖螺丝对它作轴向压缩 当轴与填料有相对运动时 由于填料的塑性 使它产生径向力 并与轴紧密接触 与此同时 填料中浸渍的润滑剂被挤出 在接触面之间形成油膜 为此 需要经常对填料的压紧程度进行调整 以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后 再挤出一些润滑剂 同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛 显然 这样经常挤压填料 最终将使浸渍剂枯竭 所以定期更换填料是必要的 此外 为了维持液膜和带走摩擦热 有意让填料处有少量泄漏也是必要的 填料密封材料特性 有一定的弹性 在压紧力作用下
3、能产生一定的径向力并紧密与轴接触 有足够的化学稳定性 不污染介质 填料不被介质泡胀 填料中的浸渍剂不被介质溶解 填料本身不腐蚀密封面 自润滑性能良好 耐磨 摩擦系数小 轴存在少量偏心的 填料应有足够的浮动弹性 制造简单 装填方便 3 机械密封机械密封工作原理 机械密封是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置 它是靠弹性构件 如弹簧或波纹管 或波纹管及弹簧组合构件 和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面 端面 上产生适当的压紧力 使这两个端面紧密贴合 端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的 这层液膜具有流体动压力与静压力 起着润滑和平衡压力的作用 机械密封的作用1 提高机
4、器效率 降低能耗 2 节约原材料 3 提高机器可靠性 4 安全和环境保护 机械密封原理图 机械密封特点泄漏量可以限制到很少 我国 机械密封技术条件 中规定 常温清水试验 平均泄漏量轴 或轴套 外径大于50mm时不超过5mL h 轴 或轴套 外径不大于50mm时 泄漏量不大于3mL h 耐振性比径向密封好 一般在转速3000r min下 最大振幅不超过0 05mm 运转中不用调整 由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合 在运转中自动保持接触 装配后就不用像普通软填料那样需要调整压紧 寿命长 在机械密封中 主要磨损部分是密封摩擦副端面 因为密封端面的磨损量在正常工作条件下不大 一般可以连续使用
5、1 2年 结构复杂 拆装不便 与其它密封比较 机械端面密封的零件数目多 要求精密 结构复杂 特别是在装配方面较困难 拆装时要从轴端抽出密封环 必须把机器部分 联轴器 或全部拆除 现在已多采用集装式机械密封来解决这类问题 平衡式与平衡式机械密封a 平衡式 b 非平衡式 机械密封的分类机械密封按结构型式分类 其基本类型有 1 平衡式和非平衡式机械密封平衡式机械密封 适用于高压密封 结构复杂 成本高 非平衡式机械密封 适用于低压密封 介质压力小于0 7MPa时广泛作用 结构简单 成本低 2 单弹簧式和多弹簧式机械密封单弹簧式机械密封 机械密封端面上的弹簧压力分布不够均匀 常用于较小轴径 d 80 1
6、50mm轴径 多弹簧式机械密封 弹力簧压力分布则相对比较均匀 适用于大轴径高速密封 单弹簧式和多弹簧式机械密封a 单弹簧式 b 多弹簧式 机械密封拆卸 装配应注意的事项 1 拆卸时注意事项1 在拆卸机械密封时 严禁动用手锤和扁铲 以免损害密封元件 2 如果在泵两端都有机械密封时 则在拆卸过程中必须小心谨慎 防止顾此失彼 3 对工作过的机械密封 如果压盖松动时密封面发生移动的情况 则应更换动静环零件 不应重新上紧继续使用 因为在松动后 摩擦副原来运转轨迹会发生改变 接触面的密封性就很容易遭到破坏 4 如密封元件被污垢或凝聚物粘结 应清除凝结物后再进行机械密封的拆卸 2 安装时注意事项1 安装前要
7、认真检查集结密封零件数量是否足够 各元件是否有损坏 特别是动 静环有无碰伤 裂纹和变形等缺陷 如果有问题 需进行修复或更换新备件 2 检查轴套或压盖的倒角是否恰当 如不符合要求则必须进行修整 3 检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙 及同心度 必须保证四周均匀 用塞尺检查各点允差不大于0 10毫米 4 机械密封各元件及其有关的装配接触面 在安装前必须用丙酮或无水酒精清洗干净 安装过程中应保持清洁 特别是动 静环及辅助密封元件应无杂质 灰尘 动 静环表面涂上一层清洁的机油或透平油 5 上紧压盖应在联轴器找正后进行 螺栓应均匀上紧 防止压盖断面偏斜 用塞尺或专用工具检查各点 其误差不大于0 05毫米
8、6 弹簧压缩量要按规定进行 不允许有过大或过小的现象 要求误差 2 00毫米 过大会增加断面比压 加速断面磨损 过小会造成比压不足而不能起到密封作用 弹簧装上后在弹簧座内要移动灵活 用单弹簧时要注意弹簧的旋向 弹簧的旋向应与轴的转动方向相反 7 动环安装后须保持灵活移动 将动环压向弹簧后应能自动弹回来 8 先将静环密封圈套在静环背部后 再装入密封端盖内 注意保护静环断面 保证静环断面与端盖中心线的垂直度 且将静环背部的防转槽对准防转销 但勿使其中互相接触 9 安装过程中决不允许用工具直接敲打密封元件 需要敲打时 必须使用专用工具进行敲打 以防密封元件的损坏 机械密封的密封失效原因分析 一 泵用
9、机械密封种类繁多 型号各异 但泄漏点主要有五处 l 轴套与轴间的密封 2 动环与轴套间的密封 3 动 静环间密封 4 对静环与静环座间的密封 5 密封端盖与泵体间的密封 二 失效原因1 由于腐蚀而引起的机械密封失效密封面点蚀 甚至穿透 由于碳化钨环与不锈钢座等焊接 使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀 焊接金属波纹管 弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂 2 由于高温效应而产生的机械密封失效热裂是高温油泵 如油渣泵 回炼油泵 常减压塔底泵等最常见的失效现象 在密封面处由于干摩擦 冷却水突然中断 杂质进入密封面 抽空等情况下 都会导致环面出现径向裂纹石墨炭化是使用碳 石墨环时密封失效的主要原因之
10、一 由于在使用中 如果石墨环一旦超过许用温度 一般在 105 250 时 其表面会析出树脂 摩擦面附近树脂会发生炭化 当有粘结剂时 会发泡软化 使密封面泄漏增加 密封失效辅助密封件 如氟橡胶 乙丙橡胶 全橡胶 在超过许用温度后 将会迅速老化 龟裂 变硬失弹 现在所使用的柔性石墨耐高温 耐腐蚀性较好 但其回弹性差 而且易脆裂 安装时容易损坏 3 由于密封端面的磨损而造成的密封失效 摩擦副所用的材料耐磨性差 摩擦系数大 端面比压 包括弹簧比压 过大等 都会缩短机械密封的使用寿命 对于含有固体颗粒介质 密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因 固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用 使密封发生剧烈磨
11、损而失效 密封面合理的间隙 以及机械密封的平衡程度 还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因 机械密封的平衡程度 也影响着密封的磨损 4 因安装 运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏由于安装不良 造成机械密封泄漏 主要表现在以下几方面1 动 静环接触表面不平 安装时碰伤 损坏 2 动 静环密封圈尺寸有误 损坏或未被压紧 3 动 静环表面有异物 4 动 静环V型密封圈方向装反 或安装时反边 5 轴套处泄漏 密封圈未装或压紧力不够 6 弹簧力不均匀 单弹簧不垂直 多弹簧长短不一 7 密封腔端面与轴垂直度不够 设备在运转中 机械密封发生泄漏的原因主要有 1 泵叶轮轴
12、向窜动量超过标准 转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定 密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏 2 摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏 3 密封圈材料选择不当 溶胀失弹 4 大弹簧转向不对 5 设备运转时振动太大 6 动 静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损 7 密封环发生龟裂等 泵在停一段时间后再启动时发生泄漏 这主要是因为摩擦副附近介质的凝固 结晶 摩擦副上有水垢 弹簧腐蚀 阻塞而失弹 泵轴扰度太大 4 浮动环密封靠浮动金属圆环与轴或壳体间的极小间隙限制流体泄漏的非接触式动密封 浮环可在壳体内自由浮动 因此轴高速旋转和产生振动时对密封的影响较小 摩擦 磨损也很小 浮环密
13、封是一种高速密封 可用以密封气体和液体 密封气体时 浮环装置中应充满润滑油 以利密封和润滑 浮环密封有下列优点 1 密封结构简单 只有几个形状简单的环 销 弹簧等零件 多层浮动环也只有这些简单零件的组合 比机械密封零件少 2 对机器的运行状态并不敏感 有稳定密封性能 3 的密封件不产生磨损 密封可靠 维护简单 检修方便 4 因密封件材料为金属 固耐高温 5 浮环可以多个并列使用 组成多层浮动环 能有效的密封10MPa以上的高压 6 能用于10000 20000r min的高速旋转流体机械 尤其使用于气体压缩机 其许用速度高达100m s以上 这是其他密封所不能比拟的 7 只要采用耐腐蚀金属材料
14、或里衬耐腐蚀的非金属材料 如石墨 作浮动环 可以用于强腐蚀介质的密封 8 因密封间隙中是液膜 所以摩擦功率极小 在 使机器有较高的效率 浮环密封的缺点 密封件的制造精度要求高 环的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度对密封性能有明显的影响 此外 这种密封对液体不能做到封严不漏 对气体虽然可做到封严 但需要一套复杂而昂贵的自动化供油系统 5 迷宫密封迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿 齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔 被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的 6 螺旋密封用螺纹阻止液体泄漏的非接触式动密封 又称螺纹密封 见图 通常是在密封部位的旋转轴上加工出螺纹 工作时泄漏的液体充满螺纹和壳体所包含的空间 形成 液体螺母 轴上螺纹的方向使 液体螺母 在轴旋转时产生轴向运动 促使液体不断地返回高压端 螺旋密封适用于液体粘度较大 压差较小和中等转速的场合 基本不受液体的温度限制 谢谢
