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1、第一章 密 封 原 理,第一节 绪论,机械密封是通过结构转换,将 伸出轴与静止部件的密封结构，由 填料的径向接触、转换成轴向接触 的一种结构。,它的优点是,二个接触平面可以做得很精确. 平面磨损后，可以自动补偿。 转轴的跳动对平面影响较少，可维持很好的接触。 平面易于加工，可选用很耐磨、很硬的材料。 可以精确控制二个平面的压紧力,机械密封这些优点，已在泵.压 缩机、釜等得到广泛应用。 它的泄漏率远比填料、浮环、迷宫 等密封要少。,第二节 结构,机械密封的结构型式很多，但结构原理都一样，通常由四部份组成： 一对摩擦环:由二个精密的平面接触来达到非常小的泄漏率。 次级密封圈,通常是橡胶O形圈或四氟
2、圈。 弹簧 : 保持二平面的可靠接触。 结构、传动件。,密封的型式很多，有不同的分类方法,按结构区分： 橡胶波纹管密封 弹簧O形圈型密封 金属波纹管密封 四氟波纹管密封,橡胶波纹管密封,弹簧O形圈型密封,金属波纹管密封,四氟波纹管密封,按承载能力分： 平衡型密封 非平衡型密封,平衡型密封,非平衡型密封,按用途分： 气体密封 液体密封,气体密封,液体密封,第三节 液压平衡,密封处在压力流体的包围之中,除了外径(或内径)受压外,密封面的接触压力也与被密封流体压力有关,根据被密封流体压力的大小,密封选择用平衡型或非平衡型,并引入平衡系数K。K是指密封载苛面积Ah与接触面积Af之比 K=Ah/Af,K
3、1 称非平衡型密封 0.5K1 称平衡型密封 K0.5 称过平衡型密封 它是一种不稳 定状态,密封面容易脱开泄漏。,按习惯用法,平衡型密封 用于高压，压力 高于1.2MPa及轻烃类。 非平衡型密封 用于低压，压力 1.2 MPa以下。 密封表面由于粗糙度存在，而留有间隙，液体渗入密封面后产生反压。 不同的密封面形状,产生不同的反压。,密封面液膜反压力 Pa=（0.5P1+Pm+Pa)XAf P1 液体压力 Pm 表面接触力 Pa 滑动时产生的动压力,A形间隙密封，由密封承受高压产生。常在摩擦面外缘产生摩擦沟槽，严重时，石墨环外缘会产生崩角和剥落。,V形间隙密封,V形间隙会造成增加泄漏或突然脱开
4、失效。,第四节 密封面的泄漏,流体交换理论 从理论上讲，机械密封都有一定程度的泄漏，只是泄漏比其他密封少得多，有些密封我们看不到泄漏，那是泄漏的液体在流出密封面时已经汽化，我们看不到。 从微观看，二个密封面存在波峰和波谷，峰谷之间存在液膜，但峰谷之间并不连通，所以静态时，一般不泄漏,当运转时，峰谷之间会互相连通,流体从此谷跑向那谷, 当跑出密封面时,就产生了泄漏。,流体存储在密封面的峰谷中,密封的泄漏量，从理论上分析是可以计数的 博格曼公司给了一个正常密封的泄漏量公式： Q= 1.88510-4 P-7.75210-19 rn 2(D2 d2 ),h3,ln( D ),d,h 密封间隙 m 流
5、体动力粘度 Pa.S D 密封面外径 mm d 密封面内径 mm r 流体重度 Kg/m3 n 转速 min-1 P 压差 bar,克兰公司给了一张密封泄漏表,同一种密封,由于制造差异(如:密封 面 光洁度、平面度、弹簧力、轴的跳动,机组振动等）泄漏量有很大差异。 按国家标准要求， 常规密封的泄漏率4ml/h。,第五节 密封摩擦热,密封在运转中产生摩檫功率,消耗的功率以热的形式散出。 密封的摩檫功率以下式给出: PR=(pK+Pf)VgAf PR 摩檫功率 p 压差 bar K 平衡系数 Pf 弹簧力 Vg 平均摩檫速度 A 摩檫面积 f 摩檫系数,摩檫功率+搅拌功率而产生的热量以各种方式散出
6、。,用冲洗方式散热效果最好,第六节 密封面的磨损,现在的密封材料都相当耐磨,条件好的密封有的能磨上几年。 初装的密封,泄漏量往往要大些,以后逐渐趋向正常,这一磨合过程很长,往往要几十个小时.如果密封泄漏量偏大,靠自身磨合的方式须作综合评估,看泄漏对环境是否允许、密封拆装的简繁,并确准泄漏由密封面不平引起,才能下断。通常是泄漏越大,磨合时间越长. 影响磨损率的最大因素是含颗粒介质和温度。对含颗粒的介质,密封设计的办法往往两个密封面都是硬材料。,温度影响磨损的最好解决办法是想办法降温。 解决的附加办法是在密封背面冲水,即quench,翻译为骤冷,第二章 密封系统,密封系统是密封的一部分,有了密封系
7、统的保护,密封的应用范围和寿命可以扩大很多,足以应对各种恶劣的工况。 标准的密封系统是API682（原API610）,冲洗方案PLAN01,冲洗方案PLAN02,冲洗方案PLAN11,冲洗方案PLAN12,冲洗方案PLAN13,冲洗方案PLAN21,冲洗方案PLAN22,冲洗方案PLAN23,冲洗方案PLAN31,冲洗方案PLAN32,冲洗方案PLAN41,冲洗方案PLAN51,冲洗方案PLAN52,冲洗方案PLAN53,冲洗方案PLAN54,冲洗方案PLAN61,冲洗方案PLAN62,最常用的系统方案 Plan 01 , Plan 11 这是大多数泵采用的方案，简单、方便、效果好。 Plan
8、 02 这是对无法用冲洗冷却介质的一种权宜方法。如沥青、重油、高温热水等。 Plan 21 用于温度稍高的介质。,Plan 23 用于温度稍高的介质，在给水泵密封、停堆泵密封中常用。使用条件特点：介质流动性好，泵转速1500rpm以上，转速低，很难做到自循环。 Plan 52（系统无压） 串联密封常用的一种系统。 Plan 53（系统加压） 双端面密封常用的一种系统。,第三章 机械密封的故障诊断,密封产生故障，首先要对故障进行诊断，知道了故障的原因，也就是找到了解决办法。密封故障五花八门，没有定式，一些故障现象、排除方法，是前人经验，不能作为依据硬套。故障主要靠维修人员现场判断、分析，提出解决
9、办法。作为维修人员，一切从实际出发，要顾及到安全，可行、有效地解决问题，全凭自己独立思考、独立判断。可能的话，多几个人现场观察讨论，找出行之有效的解决办法。 故障可分为有形和无形二种。 有形故障比较好找，也容易寻到病根。,典型的有形故障例证 1. 卸压时大量泄漏，是压力变形的表现，拆检密封面可见V形间隙。 可用增强环强度，调整平衡度解决。 密封面磨损快 当封压超过30bar时，密封面的磨损显著加快，若允许有点泄漏，密封厂大多会制成动力密封。 高温作业。当摩檫面积储高温不易散发时，引起树脂析出焦化，石墨呈粉状脱落，由系统故障或冷却效能不足引起。,，,高速。高速很容易在摩檫面积储高温，冷却不充分立
10、即引起故障。 颗粒、结晶物，通常二个面都是硬材料。 盐类溶液，须保持封液的温度、浓度，使无盐粒析出 气体、半气体，配双端面密封。 低沸物质，有时比干摩檫更厉害。尽可能保持低温，或配双端面密封。,高温的水，综合了高压、高温、低沸和气体特性。解决的最好办法是在密封区域尽可能地降温。运行要求，离开沸点20以上。,由高温水引起的密封故障最多。 3. 密封面龟裂 、裂纹 由高温引起，降温排气是其必要手段。 例.停堆冷却泵（秦山二期） 进出水管为倒U形，存在管系停气条件。 管路连接垫片孔错位，造成管路通道堵死1/2。 排气装置未能全部排尽空气即关闭，造成Plan23系统气堵，封液发热气化，二小时后密封环即
11、开裂。,热损,硬质合金密封面上的热应力纹,受热开裂,气体供应系统,密封面分明区和暗区 这是密封面变形后造成的泄漏。 O形圈焦化、开裂、溶胀、变形、挤破。 O形圈焦化、开裂多由热影响而至，拆的时候注意O形圈热损部位。近介质一面焦化，由介质温度太高或流动不畅引起；贴住动环和静环一面焦化，由密封摩檫热引起。 O形圈开裂也由O形圈接触化学物质，受到幅照、紫外线，存放期长及受热受光等引起。,O -形圈损坏,O-形圈热损,O-形圈永久性变形,b. O形圈开裂也由O形圈接触化学物质，受到幅照、紫外线，存 放期长及受热受光等引起。,c. O形圈溶胀是O形圈接触化学物质，如乙丙橡胶碰到油即溶胀，在拆机事有一种润
12、滑剂，维修时常用的，若没有清洗干净，乙丙橡胶碰到后即可溶胀，继而发硬变脆。 O形圈变形是材料冷流、热流造成，时间一长，即失去过盈量，造成泄漏，由材料性能引起，或运行温度超标。 O形圈挤破由压力过高引起，或静环、动环同心度不好，一边间隙过大，造成O形圈挤破。,O-形圈损坏,间隙挤裂,压力,结构件损坏 结构件损坏的故障很明显，特别是传动部位。,7. 起动瞬间损坏 起动瞬间损坏的现象最多。 陶瓷类静环防转部位打坏，这是泵起动时，产生瞬间负压，静环被吸离防转销，随动环一起旋转，当泵内压力正常时，静环复原位时被防转销打坏。可用卡圈将静环定位来解决。 动环瞬间碎裂 粘性介质，泵停顿冷却后，动环、静环互相粘
13、住，启动时粘性介质未完全溶（熔）化，导致动环瞬间打碎，或金属波纹管撕裂。,动静环相互真空吸附： 起动力非常大，也容易打碎。 8. 轴套轴向丝纹 硬颗粒、结晶物会聚集在O形圈部位，使轴套产生轴向丝纹，影响密封性,一是此部位介质流动性差.二是静环面与轴线垂直度差。 9. 弹簧断裂，金属波纹管断裂 机组振动、静环面与轴线垂直度差易造成弹簧断裂，金属波纹管断裂。,振动引起的弹簧断裂,无形故障查找,这是最难查找的密封故障 一、表现为密封泄漏，拆开检查什么痕迹也没有，机件都符合要求，可能有以下几个疑点： 疑点a. 试检查主泵平面与轴线垂直度.因静环平面与轴线垂直度0.1,多数会发生泄漏。影响垂直度的尚有压
14、盖垫片厚薄不均,静环平行度差等。,疑点b. 基体泄漏，石墨为多孔物质，若浸渍不良，会 产生穿透性气孔，现场无法判断，须泵压检查。 疑点c. 同心偏差，静环同心度不好，一边靠着壁，安装时不易察觉。 疑点d.泵处于负压状态，由于密封腔与泵入口有平衡孔相通，有部分负压时，密封面处于打开、闭合不稳状态。 二、一连串同样条件的泵，就是有一台泵的密封总是出问题。 疑点.问题多数与系统有关，因为系统分配是非常不均匀的，使某台泵的密封处于不利状态。,三、非常好的密封条件、密封寿命总是很短 疑点.泵运行时，密封腔处于临界气蚀状态。,第四章安装维修,一、必须清除引起密封故障的原因，若主机的工况无法避免，则提请密封
15、厂更改结构设计。 二、若查不到密封故障的原因，可用排除法试车； 换密封，若换一套密封后依然泄漏，很可能主机、系统的条件已经改变。 检查机件，在装配时是否受到外力压迫。 形圈松紧度，凭手感，动环形圈太松太紧都会产生泄漏。 二个密封面平直度，若二个面平直度不好，二个面不容易贴牢，凭手感可知。,测密封腔压力，可从冲洗孔引出接表，若密封腔处于负压状态，对密封是极不利的。 泵压，查找密封泄漏点。 如未能排除故障原因，故障很可能重现。可能的话换另一种结构密封。 三、安装 查清故障，排除后即可安装新的密封，旧密封的维修、更改通常在密封制造厂进行，但使用者必须将密封故障现象或实物反馈制造厂。 安装总图、系统图、安装使用说明书，要熟悉该密封,工作原理、系统流向、注意事项。 设计安装步骤 安装步骤多由维修者自己设计。要根据具体的泵、系统和说明书，计划好工序先后。 密封安装必须遵循的常规步骤： 了解泵的结构特性； 认清拆卸时的方位； 查看台肩、倒角、光洁度； 现场是否有装静环的工具； 选择保护性措施；,安装损坏,计算安装位置，必要的话，在没密封情况下进行予装； 选择润滑剂 通用的是硅脂、硅油，注意乙丙橡胶不能碰到机械油； 密封面保持清洁 不可用棉丝，不可涂油； 高温泵的紧定
