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1、机械密封机械密封基础知识讲座基础知识讲座四川日机密封件有限公司四川日机密封件有限公司2024/8/211 主讲：张有华主讲：张有华四川日机密封件有限公司四川日机密封件有限公司副总工程师副总工程师 技术部经理技术部经理2024/8/212序序言言机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获得应用是在20世纪20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究和生产机械密封的专业公司（英国的Crane公司、德国的Pacific公司等）。我国在20世纪60年代才相继出现研究和生产机械密封的专业机构（天津克兰），目前已有四十年历史，在普通机械密封领域技术及产品日趋成熟，大部分地方已能替代进口产品，性能接近国
2、外产品。目前国内具有规模的研究、生产厂家已有十余个，并在高参数密封及新技术方面取得一定突破。机械密封广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、医疗、电力、纺织、环保等诸多领域。机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，是现代企业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，对于减少环境污染、节约能源具有重大意义。2024/8/213目目 录录一、一、机械密封原理机械密封原理二、二、机械密封的基本零件机械密封的基本零件三、三、机械密封的计算机械密封的计算四、四、机械密封用材料机械密封用材料五、五、机械密封辅助系统机械密封辅助系统六、六、机械密封性能的影响因素机械密封性能的影响因素七、七、石化行业典
3、型泵的密封石化行业典型泵的密封八、八、机械密封的安装和使用机械密封的安装和使用九、九、机械密封故障分析机械密封故障分析十、十、补充内容补充内容2024/8/214（一）定义（二）组成（三）密封机理（四）辅助设施（五）机械密封的种类（六）旋转式和静止式机械密封（七）内装式和外装式机械密封（八）内流式和外流式机械密封（九）多弹簧和单弹簧机械密封（十）平衡型和非平衡型机械密封一、机械密封原理一、机械密封原理2024/8/215（十一）补偿机构形式（十二）双端面机械密封（十三）串联式机械密封（十四）波纹管机械密封（十五）集装式机械密封2024/8/216（一）对摩擦副密封环的要求（二）摩擦副匹配要考虑
4、的因素（三）密封端面宽度（四）密封环的主要技术要求（五）摩擦副端面平面度检测（六）密封端面的粗糙度要求（七）动环（旋转环）（八）静环（不旋转）（九）密封环的种类（十）整体式密封环二、机械密封的基本零件二、机械密封的基本零件2024/8/217（十一）组合式（十二）热装式密封环（十三）热装式密封环的过盈值选择（十四）辅助密封圈（十五）传动机构的作用（十六）静环防转方式（十七）机械密封的弹性元件（十八）波纹管种类（十九）焊接金属波纹管密封2024/8/218（一）补偿环的受力状况（二）密封端面中液膜反力的分布情况（三）液膜反力的计算（四）易汽化介质中密封端面间的液膜压力分布（五）膜压系数的影响因素
5、（六）弹簧比压的计算（七）载荷系数K（八）端面比压（九）波纹管的有效作用直径de（十）PV值三、机械密封的计算三、机械密封的计算2024/8/219（一）摩擦副材料要求（二）制造摩擦副的常用材料（三）碳石墨（四）硬质合金WC（五）SiC陶瓷（六）Al2O3陶瓷及其它陶瓷介绍（七）表面堆焊硬质合金（八）作摩擦副的金属材料（九）填充聚四氟乙烯（十）辅助密封圈材料要求四、机械密封用材料四、机械密封用材料2024/8/2110（十一）合成橡胶（十二）柔性石墨（也称膨胀石墨）（十三）弹性元件材料（十四）机械密封中基体材料2024/8/2111（一）为什么机械密封要采用辅助系统（二）什么是辅助系统（三）自
6、冲洗的形式（四）循环冲洗（五）注入式冲洗（六）冲洗液进入密封腔的方式（七）冲洗量的确定（八）冲洗量的控制（九）冲洗压力的确定（十）密封腔中的压力确定五、机械密封辅助系统五、机械密封辅助系统2024/8/2112（十一）对冲洗流体的要求（十二）热油泵的冲洗液选择（十三）烷基化装置中浓硫酸的冲洗液的选择（十四）（十四）轻烃、轻油泵密封冲洗液的选择轻烃、轻油泵密封冲洗液的选择（十五）十五）机械密封的冷却方式机械密封的冷却方式（十六）辅助设施在何种工况下必须选用2024/8/2113（一）密封性的影响因素（二）机械密封端面的摩擦状态（三）载荷系数对密封性能的影响（四）弹簧比压对密封性能的影响（五）端面
7、粗糙度对密封性能的影响（六）端面间缝隙形状对密封性能的影响（七）产生端面不平行的原因（八）密封端面的机械变形（九）密封端面的热变形（十）影响机械密封性能的其它因素六、机械密封性能的影响因素六、机械密封性能的影响因素2024/8/2114（一）石化行业高温泵（热油泵）密封分析（二）轻烃泵密封分析（三）低温泵密封分析（四）高速机械密封七、石化行业典型泵的密封七、石化行业典型泵的密封2024/8/2115（一）安装机封的泵的技术要求（二）安装密封前要了解泵及介质情况（三）机械密封的安装（四）泵的抽空和汽蚀八、机械密封的安装和使用八、机械密封的安装和使用2024/8/2116（一）摩擦痕迹大于端面宽度
8、（二）摩擦痕迹小于端面宽度（三）硬环上无摩擦痕迹（四）石墨端面出现均匀的环状沟纹（五）石墨端面中间产生环状深沟（六）石墨内缘磨损（七）石墨环台阶过早全磨掉（八）石墨环外缘出现缺口（九）石墨环断裂（十）石墨环出现蚀坑九、机械密封故障分析九、机械密封故障分析2024/8/2117（十一）硬质合金表面灼伤和裂纹（十二）其它故障简介（十三）泵抽空密封失效现象（十四）密封腔中汽蚀，密封失效现象（十五）密封端面汽化的失效现象（十六）泵振动过大的失效现象（十七）没有冲洗的故障现象（十八）动环选材注意事项2024/8/2118（一）机械密封标准介绍（二）机械密封辅助系统（三）机械密封的安装（四）磁力密封介绍（
9、五）高压机械密封研制十、补充内容十、补充内容2024/8/2119一、机械密封原理一、机械密封原理（一）定义（一）定义（图图1-1）2024/8/2120机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封。）在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下，以及辅助密封圈的配合下，该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。2024/8/21211
10、、密封端面：动环、静环摩擦副2、缓冲补偿机构：由弹性元件（圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等）构成。（使贴合）3、辅助密封圈：包括动环密封圈、静环密封圈等，有各种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等（二）组成（二）组成2024/8/21221、4个密封点（亦称4个泄漏点，如图1-1）泄漏点1摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持 贴和；（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动）泄漏点2补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动）泄漏点3非补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）泄漏点4压盖与腔体间的密封圈，依靠密封圈
11、的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）（三）密封机理（三）密封机理2024/8/21233、原理通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对轴向磨损进行补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补偿，故机械密封比填料密封寿命长。2、传动关系轴或轴套紧固螺钉5弹簧座4弹簧3补偿环1压盖防转销8非补偿环62024/8/2124通过冲洗、冷却、过滤、分离等方式进行冷却和润滑，从而改善密封的工作环境，减少密封的泄漏量，延长使用寿命。应当把它看作机
12、械密封的组成部分。（四）辅助设施（四）辅助设施2024/8/21251、按使用条件分类（1）高速密封（ZBJ22-001-88：线速度25100m/s）和普通密封（2）高压和低压密封（3）高温、常温和低温密封（4）泵用、釜用和压缩机用密封（5）耐腐蚀、抗颗粒机械密封2、通常按结构分类多弹簧、单弹簧密封旋转式、静止式密封外装式、内装式密封外流式、内流式密封（五）机械密封的种类（五）机械密封的种类2024/8/2126（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。（由于安装方便，普通密封大多采用，但易产生不平衡，而且消耗搅拌功率，所以不能用于高速）（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于
13、高速）（六）旋转式和静止式机械密封（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）2024/8/21272024/8/2128（七）内装式和外装式机械密封（图（七）内装式和外装式机械密封（图1-3）2024/8/2129（1）内装式：静环装在压盖内侧，静环端面面向工作腔。（用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合）（2）外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔。（用于低压、腐蚀性强的场合）2024/8/2130（一般和内装式、外装式一致）（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用这种结构）（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大，只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用）（八）内流式和外流
14、式机械密封（八）内流式和外流式机械密封2024/8/2131（1）多弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。（2）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不均匀）不宜用于高转速的场合。（九）多弹簧和单弹簧机械密封（九）多弹簧和单弹簧机械密封2024/8/2132（1）平衡型：载荷系数K1.0（用于高压场合）（2）非平衡型：载荷系数K1.0（用于普通压力场合）（十）平衡型和非平衡型机械密封（十）平衡型和非平衡型机械密封 2024/8/2133（1）磁力：系统压力较低时用（2）波片弹簧、锥形弹簧、螺旋圆柱大弹簧、小弹簧（3）橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管、金属
15、波纹管（十一）补偿机构形式（十一）补偿机构形式2024/8/2134两套密封面对面或背对背安装在一起。用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温，或气体、高真空度等场合。两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。（十二）双端面机械密封（十二）双端面机械密封（图1-4）2024/8/2135两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低用于高压场合。（十三）串联式机械密封（十三）串联式机械密封（图1-5）2024/8/2136去掉了补偿环密封圈及其摩擦阻力，补偿环密封圈改至弹簧座处，补偿环追随性提高，而且避免了补偿环密封圈因轴串、振动
16、所产生的磨损。金属波纹管用于高温介质，聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。（十四）波纹管机械密封（十四）波纹管机械密封2024/8/2137将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。安装时只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即可。安装方便，排除了安装不良的影响。（一般挡块厚度为弹簧压缩量，从外部易于观测）（十五）集装式机械密封（十五）集装式机械密封（图1-6）2024/8/2138二、机械密封的基本零件二、机械密封的基本零件（一）对摩擦副密封环的要求（一）对摩擦副密封环的要求摩擦副密封环是机械密封的主要元件，它在很大程度上决定了机械密封的性能和寿命。因此，对它有一些基本要求。（1）足够的强度和刚度保证在工
17、作条件（如压力，温度，滑动速度等）下不损坏，变形小，工作条件波动时影响小。（2）端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。2024/8/2139（3）耐热冲击力高的导热系数，低的线膨胀系数。（4）较小的摩擦系数，良好的自润滑性，材料与介质有很好的浸润性短时间干摩擦，不损伤端面。（5）易加工，材料成本低2024/8/2140（1）一般选择一软一硬的材料配对，软环作窄环，如YG6/M106K，只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高时才选用硬对硬。（2）尽量采用内装、内流式结构，防止机械杂质进入密封端面，减少泄漏量。（3）选导热性良好材料作动环。以利散热，降低端面温度。（4）环的壁厚不可太薄，以保证整体
18、强度、刚度，也利散热（导热欠佳的材料，可薄一些）。（5）动环和轴（轴套）间隙A11（0406）以利补偿静环和轴（轴套）间隙13mm以免摩擦（二）摩擦副匹配要考虑的因素（二）摩擦副匹配要考虑的因素2024/8/2141（1）主要决定窄环（软环）宽度，宽环外径窄环外径0.5，宽环内径窄环内径0.5；（2）泄漏量与摩擦副端面宽度关系不大（3）窄的端面摩擦热少，温度梯度小，热变形小，磨损均匀；（4）从受力角度出发，窄的端面整体强度和刚度差，易损坏或变形。因此应综合考虑。对于普通密封，端面宽度推荐值如下：（三）（三） 密封端面宽度密封端面宽度2024/8/2142宽 系 列 用 于 组 对 性 能 好
19、（ 如 YG6/M106K、SiC/M106K）、工况条件好的场合窄系列用于组对性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青铜）、饱和蒸气压高、易挥发、颗粒介质，高速机械密封，（对于轻烃介质，在强度够的情况下，取窄系列）。轴径16355570100120宽系列2.53.04.05.06.07.0中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列1.52.02.02.53.03.02024/8/2143（）平面度0.0009，硬质0.2，软质0.4，表面不应有裂纹、划伤、气孔、疏松等缺陷。（）密封环端面与安装辅助密封圈处的平行度、垂直度按的级精度要求。（）安装辅助密封圈处粗糙度：3.2，径向尺寸公差或。
20、上述要求是对普通机械密封而言，对转速较低的釜用机械密封可适当放宽标准，对高速机封要求更高。（四）密封环的主要技术要求（四）密封环的主要技术要求2024/8/2144平面度0.0009，普通量具无法检测，通常利用光波的干涉效应来检测。（1）光波的干涉效应根据波动学原理，两波产生干涉的条件是：（a）两波在相遇点振向一致；（b）两波具有相同的频率；（c）两波在相遇点有固定的周相差。（两个同样的钠光灯不行，只有用同一光源发出的光设法分成两束，才满足相干条件）（五）摩擦副端面平面度检测（五）摩擦副端面平面度检测2024/8/2145满足相干条件的两束光的叠加效果是：在波程差为波长整数倍的地方，光强度加强
21、；在波程差为半个波长的奇数倍的地方，光强度减至零（变暗）。这就是光的干涉原理。2024/8/2146（2）平面度检测原理设入射角i=0，e为气膜厚度（即是被检测面上点到平晶的距离），为光波波长，为光的波程差，那么=2e/2当=k时，被检测面上点变暗；=(2k 1)/2 ， 被 检 测 面 上 点 变 亮 ； （ 其 中k=0,1,2,3,4,，k为整数）由以上公式可以得出下面结论：（）相邻两条光带所对应两点的气膜厚度差（高度差）为/2，（对于钠光灯=0.589m，/20.3m）2024/8/2147（）相邻两条光带宽b=/2Sin，（为空气膜倾斜角）（）当e=0时，=/2（半波损失），出现暗条
22、纹；（1）合格光带举例2024/8/2148（2）平面度检测器（图2-3）平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系数为1.516的光学玻璃制造。表面平面度0.1m(2级)，0.03m(1级)。光源:钠光灯(=0.589m)2024/8/2149密封端面承载能力与表面粗糙度有很大关系，大约有如下关系：（六六）密封端面的粗糙度要求密封端面的粗糙度要求精车磨加工研磨抛光粗糙度3.20.80.40.2承载面积（%）4124095端面比压增加（倍）247.31.50.052024/8/2150由此可以看出，密封端面粗糙度应在0.2以上，否则，端面比压比理论值高的多，结果是高点接触，局部压力很高；由于摩擦副
23、的硬度、刚度的差异，局部高点发热甚至产生裂纹。石墨环表面磨出细微的环状沟纹。泵的振动和动、静环的不同心会加剧这种磨损。被磨掉的颗粒存在于端面中，形成磨粒磨损，磨损加剧，有时在泄漏的介质中可以看到石墨黑浆。2024/8/2151非补偿动环（只旋转，不能补偿，其后无弹性元件。)补偿动环（既旋转，又作轴向补偿，其后有弹性元件。)（）辅助密封圈受轴向力，轴向、径向都起密封作用，这种密封方式较为可靠。（）辅助密封圈只受径向力，易产生老化、冷流变形，从而导致密封失效。（）波纹管：无作轴向补偿的辅助密封圈，因此，浮动性好，密封圈不易失效。（七）动环（旋转环）（七）动环（旋转环）2024/8/2152非补偿静
24、环（不旋转不补偿）：主要有三种安装方式：浮装式、托装式、夹固式。补偿静环（不旋转只补偿）：其辅助密封圈情况和补偿动环基本一致。（八）静环（八）静环(不旋转不旋转)2024/8/2153整体式（用同一种材料制造）、组合式（如镶嵌）、表面堆焊、表面喷涂（九）密封环的种类（九）密封环的种类2024/8/2154（十）整体式密封环（十）整体式密封环各个部位性能均匀一致，最常用的有：石墨、SiC、钴基硬质合金、镍基硬质合金、NiCr基硬质合金、陶瓷等。2024/8/2155整体环价格高，加工困难，因此出现组合式密封环。组合式包括：（）热装式（）带密封圈式（无组合应力、无应力变形；开槽、打孔麻烦，多一泄漏
25、点）（十一）组合式（十一）组合式2024/8/2156优点：结构简单，性能优异，价格较低，运用较多。缺点：（）因过盈接触不均匀，而产生机械变形。（）两种材料线膨胀系数不一致，当温度变化时，过盈量变化，会产生应力变形。（十二）热装式密封环（十二）热装式密封环2024/8/2157=Dp（12）T式中：工作温度时的过盈量：常温过盈量Dp：镶嵌直径1：座线胀系数2：环的线胀系数T=工作温度常温（20。C）（YG6：4.51061/。C1Cr18Ni9Ti：16.61061/。C3Cr13：11.51061/。C）（1）在满足传递扭矩的情况下，取最小过盈值；（十三）热装式密封环的过盈值选择（十三）热装
26、式密封环的过盈值选择2024/8/2158（2）由上式，当使用温度为300C时，对YG6/1Cr18Ni9Ti，过盈量为：=Dp（16.64.5）106（30020）=3.4103Dp（以便记忆）（3）长期放置的镶嵌环，使用前要检查平面度；（4）对大直径、高转速(环座产生离心力)、弹性模量小的材质(4J42、钛合金)，过盈量可相应大一些。（5）高温200C以上少用热装式结构，否则要核算过盈量。2024/8/2159（1）材料要求（）在工作温度下耐介质腐蚀（）足够的弹性（）有一定强度(柔性石墨因强度差，使用场合受到限制)（）耐磨（）易加工、价格低（2）种类（）按材料分：合成橡胶、聚四氟乙烯、柔性
27、石墨等；（）按截面形状分：矩形、V形、楔形、包四氟形等；（十四）辅助密封圈（十四）辅助密封圈2024/8/2160把轴或轴套的运动方式(旋转)传递给动环，一般是通过键、紧定螺钉、传动螺钉、销、R槽、拨叉、弹簧、波纹管等的组合来传递运动。（1）紧定螺钉（顶丝）传动：在轴表面划凹坑，否则易打滑失效，特别当直径较大和温度较高时。（2）键台阶传动（3）拨叉传动（一边开槽一边伸爪）（4）并圈弹簧传动（弹簧旋向必须和轴旋向一致）（十五）传动机构的作用（十五）传动机构的作用2024/8/2161（5）销钉传动（6）凸耳传动（7）勾圈弹簧传动（8）波纹管传动（9）螺帽固定2024/8/2162（1）浮装式（可
28、以在轴向、径向设计防转销）（2）托装式(一般小扭矩可不用销，要注意端面垂直度)（3）夹固式(浮动性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡环)（十六十六）静环防转方式静环防转方式 2024/8/2163螺旋压缩弹簧锥形弹簧：轴向尺寸较小碟形弹簧：轴向尺寸小波片弹簧：轴向尺寸小并圈弹簧、带勾弹簧：双功能(弹力、传动)波纹管：三功能(弹力、传动、密封)（十七十七）机械密封的弹性元件机械密封的弹性元件2024/8/2164橡胶波纹管：用于中性介质：水、油，压力、温度都不高的场合；聚四氟乙烯波纹管：用于腐蚀性介质，酸、碱；金属波纹管：用于高温、高速(追随性好)。(十八十八)波纹管种类波纹管种类2024
29、/8/2165（1）制造采用厚度为0.1-0.2mm的沉淀硬化不锈钢薄带(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、HasterlloyC-276等)冲压成截面为S形的片状环形件，再焊接成型(用微束等离子焊)。沉淀硬化不锈钢焊接后须经热时效处理，将奥氏体转变为马氏体，并使马氏体中析出金属化合物，沉淀出硬化相，从而获得高强度、较高的塑性及屈强比（S/D0.80.9）。例：AM350热失效：真空炉850C进行淬火处理，再进行80C的低温处理(制冷剂F12)，以达到增加弹性、稳定尺寸的目的。（十九十九） 焊接金属波纹管密封焊接金属波纹管密
30、封2024/8/2166（2）特点焊接金属波纹管密封不用会产生较小滑移的辅助密封圈，使用温度范围广：200600C。高速下对轴的振动、振摆适应性强，追随性好。（3）弹率(即刚度N/mm)k=Et3（d1d2）/2nB3d2/d1E：工作温度下弹性模量（N/mm2）：AM350：1.75106(315.6C)、INCONEL：2.14106(26.7C)、1.59106(649C)、17-7PH：2.0106(21.1C)、Ti：1.31106(196C)、1.14106(23.9C)、0.70106(538C)。2024/8/2167t：波片厚度mmn：波数d1/d2：管子内外径mmB：波纹管
31、片宽（d2d1）/2公式中未考虑波片断面形状，具有一定误差，实际生产中用弹簧测力计测弹率。2024/8/2168三、机械密封的计算三、机械密封的计算（一）补偿环的受力状况（一）补偿环的受力状况要进行端面比压计算，首先要分析补偿环的受力情况。如图，补偿环受到的力有：2024/8/2169向左的：弹簧力Ft、介质压力所产生的作用力Fp向右的：液膜反力Fm、静环作用的端面支承力F；摩擦力R，很小可以忽略；以上四力平衡，有F=FtFpFm端面比压P=F/S（S为端面面积）上面各项力的计算方法在后面章节再加以叙述。2024/8/2170（二）密封端面中液膜反力的分布情况（二）密封端面中液膜反力的分布情况
32、2024/8/2171在d2处，端面间液膜压力等于P介。在d1处，端面间液膜压力近似为零。对于中间分布情况，人们通过大量试验发现，各点的压力分布与介质性质有关，还与端面中的相态和摩擦状态有关。对于丁烷等(粘度小、易汽化介质)，压力分布成凸抛物线状1。对于水等(中等粘度介质)，压力分布成直线性2。对于润滑油等(高粘度介质)，压力分布成凹抛物线状3。2024/8/2172Fm=P介S（液膜比压Pm=P介）：膜压系数0.5（中粘度），=0.650.75（低粘度），=0.30.4（高粘度）。它是一个平均值，表示液膜压力占介质压力的比例，并不表示压力的分布情况。该公式为端面比压的计算提供了方便。S：端面
33、面积S=（d22d12）/4（三）液膜反力的计算（三）液膜反力的计算2024/8/2173易汽化介质（如液态烃等）的机械密封一直是石化行业中较难解决的问题，其原因是膜压系数不稳定，因其在端面中的相态和摩擦状态不稳定。因此弄清端面间的压力分布，对于正确计算液膜反力很有必要。（四）易汽化介质中密封端面间的液膜压力分布（四）易汽化介质中密封端面间的液膜压力分布2024/8/2174大家都知道，对于轻烃类介质，端面缝隙中存在气液两相。rb为汽化半径，此处液膜压力=P饱和（tp），tp处温度最高。r2rb区域，液膜压力成线性分布，液相rbr1区域，液膜压力成抛物线分布，气相对于易汽化介质膜压系数，中国石
34、油大学顾永泉教授提出一个计算公式：=2/3/P1（1/21/6Pf/P1）（r2rb）/(r2r1)式中：Pf：rb处气化压力P1：介质压力rb：气化半径r2/r1：端面外半径/内半径计算值一般在0.700.85之间。2024/8/2175（1）端面几何尺寸，由上面公式可以看出。（2）密封结构：前面讲的都是对内流式而言的，对外流式，还要增大0.2左右，对于中等粘度介质=0.7（3）摩擦状态：边界摩擦（端面多个高点直接接触承压。液膜厚度只有几个分子厚，且不连续，几乎不承压，只起润滑作用，=0）、液体摩擦（全液膜，泄漏量大，机械密封一般不采用）、混和摩擦（介于以上两种之间,这是机械密封端面摩擦的主
35、要形式）（4）端面缝隙情况：渐开形，减小；渐收形，增大（5）其他因素：转速高，对于内流式减小，对于外流式增大。此外端面比压、密封面温度、粗糙度等都有一定影响。（五）膜压系数的影响因素（五）膜压系数的影响因素2024/8/2176Pt=F弹/SF弹可计算得出，但一般有误差10%，这是由于制造厂、制造工艺、原材料的化学成分、热处理工艺等存在差异的缘故。一般Pt=0.150.2Mpa(内装)，0.30.6Mpa(外装)，反应釜中，转速低，轴摆动大，取大值。（六）弹簧比压的计算（六）弹簧比压的计算2024/8/2177介质压力对补偿环的有效作用A面积与端面面积S之比。K=A/S（七）载荷系数（七）载荷
36、系数K 2024/8/2178K=（d22d02）/（d22d12）d0为介质分界圆直径当K1时，机械密封为非平衡型；当K1时，机械密封为平衡型；平衡系数=100（1-K）%载荷比压：P载=KP介2024/8/2179P=Pt+P载P液膜=Pt+（K-）P介（内装式）对于双端面机械密封介质侧：P液膜=P外（P内P外）P载=KP内（1K）P外所以：P=PtKP内（1K）P外P外（P内P外）=PtKP内P外KP外P外（P内P外）=PtK（P内P外）（P内P外）=Pt（K）（P内P外）=Pt（K）P（八）端面比压（八）端面比压 2024/8/2180端面比压的选取原则：（1）必须高于弹簧比压；（2）
37、必须大于介质在端面温度升高时的饱和蒸汽压；在保证以上条件下，尽量取小值，以防端面发热，破坏液膜，加剧磨损，功率消耗增大，密封使用寿命减短。同时考虑以下原则：（ 1） 对 自 润 滑 性 好 的 组 对 （ M106K/SiC、 YG6/ SiC、M106K/YG6）可以取稍大值(因液膜不易被破坏，摩擦系数不易增加。)。（2）对于外装式机械密封，可以取稍小值（因介质比压很小，而Pt不可能很大。）。（3）对于高粘度介质，取稍大值（以保持端面贴合）。（4）易挥发介质（饱和蒸汽压高）稍小值（以减少温升）。2024/8/2181推荐的端面比压值因素程度内装式机械密封外装式机械密封饱和蒸汽压接近水比水低0
38、.51.00.30.5比水高0.30.5粘度比水高0.51.00.30.5比水低0.30.50.150.25摩擦副材料其中一个为塑料0.20.30.150.25匹配的硬/硬0.71.20.40.6匹配的硬/软0.51.00.30.52024/8/2182端面比压中有一项K，K=A/SA：介质有效作用面积，A=（d22de2）/4，de为有效直径。S：密封端面面积S=（d22d12）/4（九）波纹管的有效作用直径（九）波纹管的有效作用直径de2024/8/2183（1）金属波纹管内装内流式：deo=（dido）/2Z外装外流式：dei=（dido）/2Z修正系数Z=0.671P介0.797（2）
39、聚四氟乙烯波纹管矩形波：de=（di2do2）/21/2锯齿波：de=（di2do2dido）/31/2橡胶波纹管de无法准确计算，一般由试验获得。2024/8/2184密封端面的摩擦热同时取决于压力和速度。密封端面的性质要考虑P、V的乘积，即PV值。PV值过大：液膜气化，密封失效，端面严重磨损。因此对一定摩擦系数的端面材料组对，对某种介质有一许用PV值。P：端面比压V=（d1d2）n/120103PVPV（十）（十）PV值值2024/8/2185各种组对在非平衡型机械密封中的许用PV值SiC/石墨SiC/SiCWC/石墨WC/WCWC/填充PTFEWC/青铜Al2O3/石墨Cr2O3喷涂/石
40、墨Stellite/石墨18014.57154.45237.515392024/8/2186四、机械密封用材料四、机械密封用材料（一）摩擦副材料要求（一）摩擦副材料要求摩擦副是机械密封的主要零件，其性能好坏在很大程度上决定密封性能，因此对材料有一定的要求：（1）耐蚀性：有良好的化学稳定性，能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀。（2）物理机械性能：较高的弹性模量（E=（应力）/（应变），刚度=力/变形）、强度及许用PV值，低的摩擦系数和线膨胀系数，优良的耐磨性、自润滑性以及良好的不渗透性等。（3）热力性能：很好的导热性、耐热性、耐寒性和耐温度的急变性。（4）材料来源方便，易加工，成本低廉。2024
41、/8/2187硬质合金工程陶瓷（Al2O3陶瓷、Al2O3金属陶瓷、Si3N4陶瓷、铬钢玉陶瓷、碳化硼陶瓷、喷涂陶瓷、SiC、可切削微晶玻璃）碳石墨填充聚四氟乙烯金属材料：铸铁类及铜合金也有铬钢淬火材料下面分别予以讨论。（二）制造摩擦副的常用材料（二）制造摩擦副的常用材料2024/8/21881、特点（1）具有较高导热性，(碳导热系数为2040W/mk，石墨为40128W/mk，)是非金属中导热最好的材料，仅次于银、铜、铝，比Hasterlloy好。（2）具有低的线膨胀系数（26106/），是金属的1/21/4。（3）具有良好的耐腐蚀性，在空气中400以下稳定，除强氧化性介质（如王水、铬酸、浓
42、硫酸及卤族元素）外，可耐其它酸、碱、盐及一切有机化合物的腐蚀，其耐蚀程度随石墨的种类和浸渍剂的不同而异。（三）碳石墨（三）碳石墨 2024/8/2189（4）具有极好的自润滑性和低的摩檫系数，那是因为石墨和其它材料组对时，石墨转移到其它材料表面，形成石墨和石墨相对摩檫。石墨和金属摩檫系数为0.040.05，在全液润滑条件下，f=0.0080.01。因此它的组对性能好。（5）石墨的抗拉强度较低，抗压强度较高，属脆性材料。由于硬度较低，被广泛用作软环，易于加工。缺点是气孔率大，一般在18%22%。实际应用石墨都必须是浸渍过的，以堵塞气孔，提高密封性。2024/8/21902、石墨的种类石墨是采用焦
43、炭粉和石墨粉，用沥青作粘结剂，模压成型，置于高温中焙烧而成。根据所用原料和烧结温度与时间的不同，可以制成不同物理机械性能的石墨。一种为碳素石墨，用M1表示，一种是电化石墨，用M2表示（材料组分不一样，M2还需24002800高温石墨化处理）。还有一种是树脂碳石墨：烧结石墨粉碎后，用树脂作粘结剂，混和后压制烧结而成（M3）。M1：质硬而脆，导热系数低，加工困难。M2：质软，强度低，自润滑性好。M3：PV值不高，价格便宜，石化行业较少采用。2024/8/21913、石墨浸渍剂种类一般浸渍后，成为不透气制品，对导热性无明显影响，但强度、硬度有很大提高。常用浸渍剂有：环氧树脂（H）、呋喃树脂（K）、酚
44、醛树脂（F）、巴氏合金（B）、铝合金（L）、铜合金（P）、锑合金（D）、银合金（G）。F：耐酸性好H：耐碱性好K：酸碱都耐200浸金属：耐高温2024/8/21921、金属碳化物WC熔点非常高，要制成产品，用普通的冶炼方法行不通。通常把它制成粉末，混以熔点较低的金属（Co、Ni等），压制成型，高温烧结，较低熔点金属熔化，将WC粘结成一个整体，制成硬质合金。2、硬质合金具有以下优良性能：（1）硬度高HRA8794（洛氏硬度），耐磨粒磨损，是悬浮颗粒介质的理想摩擦副。附：布氏硬度附：布氏硬度HB、洛氏硬度洛氏硬度HRA(软软)、HRB(中中)、HRC(硬硬)、维氏硬度、维氏硬度HV比比较较HRCH
45、RAHRBHBHV2060.299216230（2065）7083.6（60100）99137105237检测硬度由大到小检测硬度由大到小（四）硬质合金（四）硬质合金WC2024/8/2193（2）抗弯强度高14002000N/mm2。（3）导热系数高，线膨胀系数小(5106/左右)，耐高温600。（4）摩擦系数低，组对性能好。（5）较好的耐腐蚀性，牌号不同，耐腐蚀性不同。3、种类（1）Co基硬质合金：YG6、YG8、YG15，后面数字为Co的百分含量，Co多，硬度略下降。Co易氧化，不宜用于酸等腐蚀性介质，但在一般温度H2SO4.、沸点以下NaOH中可用。2024/8/2194（2）耐蚀硬质
46、合金：WCNi：WYN8(8%CrNi)，强度为WC-Co的70-80%，硬度小0.51HRA。WC-Ni-Cr：W7(9%CrNi)，强度、硬度与WC-Co相当。（3）钢结硬质合金TiC合金钢：GT35、R5、R8，耐HNO3、H2SO4、氨水，不耐强碱、HCl、FeCl3液。烧结成形后可进行机械加工，然后再进行热处理，可制作复杂零件，硬度稍差(HRC6065)，比重小，自润滑性好。2024/8/2195SiC是一种新型陶瓷，由于高密度成形技术的发展，80年代开始，国外纷纷用它作高PV值的组对材料，是到目前为止发现的最好的摩擦副材料，具备各种优良性能。重量轻，为WC的15，比强度高，摩擦系数
47、小，硬度略高于硬质合金，HRA9094，抗辐射性好，具有一定的自润滑性，组对性好，化学稳定性、耐热性、热传导性都很优异。在500以下，几乎耐所有的酸和碱，除振动冲击大，或有颗粒介质场合外，几乎所有的硬质合金都可用它取代，价格略比WC便宜。缺点：脆性材料，抗机械冲击性稍差。（五）（五）SiC陶瓷陶瓷2024/8/2196由于制造工艺不同，性能略有差异，目前主要有4种类型：1、反应烧结SiC（SiCSi组成的致密烧结物）（-SiC粉石墨粉助熔剂）混和有机粘结剂压制成型，放入Si粉坩锅内，在真空炉加热16001800，生成-SiC。这种SiC由-SiC、-SiC、游离硅组成，由于游离Si和孔隙的存在
48、，它不耐强碱和氧化性介质。优点：收缩率小，耐热冲击性好，成本低，适于批量生产。2、常压烧结SiC采用超细SiC粉（粒度在0.10.2m），加适当的添加剂、粘结剂压制成型，然后在20002200的温度下烧结而成。适用于数量少，规格品种多的密封环。致密度高达97%以上。2024/8/21973、热压烧结SiC粒度1m的SiC粉，加上适当的添加剂，装入石墨模具内，在20002100的热压炉内加压（3050MPa）制成。这是SiC中化学稳定性最好的一种。（因为在氧化气氛下，表面生成了一种SiO2保护膜，耐腐蚀性最好。）质密度高达97%以上。4、气相渗透SiC（又叫硅化石墨）以石墨为基体，按最终产品形状
49、加工好后，导入Si源，采用化学气相沉积法在18002200的高温下反应生成。，渗透层厚度可达1.5mm，成SiC表层，表层还有10%的石墨，具有气体不渗透性，C、Si之间无明显的边界层。这种SiC既具有碳石墨优点，又具有SiC特性，是一种很有前途的碳基复合材料。气相渗透SiC与常压烧结SiC组对，可用于高速场合，即使处于半干摩擦工况条件下也不易产生卡滞与擦伤。2024/8/21981、Al2O3分为99瓷（99%Al2O3、1%MgO，HRA8590）和95瓷（ 94.5%Al2O3、 2%SiO2、 3%CaCO3、 2%Cr2O3，HRA7882）。具有很好的耐蚀性，可以经受各种酸类、碱类
50、、盐类和各种有机溶剂及强氧化剂腐蚀。硬度高，仅次于金刚石和碳化硼，耐磨性好，机械强度和普通铸铁差不多，材料来源广泛，制造工艺简单。缺点：质脆，导热性不好，耐热冲击性差。（Al2O3/Al2O3组对不行，有产生静电的危险。）这种材料多用于外装式耐腐蚀性机械密封中。2、Al2O3金属陶瓷在Al2O3中添加少量金属元素Fe、Cr、Ni等，以提高导热率，降低脆性，但硬度和耐蚀性有所下降。主要用于批量较大的汽车冷却水泵及潜水泵机械密封上。（六）（六）Al2O3 陶瓷及其他陶瓷介绍陶瓷及其他陶瓷介绍2024/8/21993、Si3N4耐蚀性很好，Si3N4/石墨组对性很好，而与填充玻纤PTFE组对时Si3
51、N4的磨损大。（1）反映烧结Si3N4素坯可以机械加工，能制成形状复杂制品，经二次氮化后尺寸变化率小（0.1%），抗冲击性好，耐腐蚀。强度、硬度是Si3N4中最低的，（因内部有1015%封闭气孔）。较厚的制品不易烧结，有时会有“流硅”现象，仅适合PV值不高的场合。（2）热压Si3N4是Si3N4中性能最佳的材料，硬度高（HRA9192），致密性好，接近理论密度3.2g/cm3，耐磨性、耐蚀性优良。但成本高，难以制作形状复杂零件。2024/8/21100（3）常压烧结Si3N4性能接近热压Si3N4，成本高，烧结时收缩率大1520%，易引起烧结变形。（4）重烧结Si3N4性能接近热压Si3N4，
52、制造工艺复杂，成本较反应烧结Si3N4高。4、铬刚玉陶瓷在Al2O395瓷坯料中引入0.52%的Cr2O3，经17001750高温焙烧而成。（密度3.463.47，硬度HRA8487）耐温度急变性能好。（用48/3556的环，在20400范围内进行25次冷循环处理后，用10倍显微镜观察未发现裂纹），硬度高，摩擦系数小，化学稳定性好，与填充玻纤PTFE组对，用于耐腐蚀机械密封，效果极好。2024/8/211015、碳化硼B4C陶瓷化学稳定性好，硬度HRA9496，仅次于金刚石，耐磨性能极为优良。主要用于处理高浓度、磨蚀性介质作摩擦副组对材料，特别适用于泥沙介质。缺点：加工困难（需热压成型工艺），
53、成本高，热抗震性也不太好。6、喷涂陶瓷用等离子技术在密封环端面或轴套表面喷上一层耐磨耐蚀涂层，一般为Cr2O3涂层，厚0.30.5mm。硬度高、耐磨、耐蚀，但涂层内部有410%的气孔，还需进行树脂封孔处理（国外用先进的重熔技术进行封孔）。2024/8/21102其组对多为硬度低于70HS的石墨，其使用的PV值较低，使用温度200，广泛用于醋酸等介质。从日本进口的机械密封约有1/3采用这种组对。Al2O3也可作喷涂材料性能与Cr2O3相差不大。2024/8/21103在密封环表面堆焊一层硬质合金，以提高耐磨性、耐蚀性，且价格较低。国外命名为Stellite（司太立特），常用堆焊材料如下：（1）铬
54、基1号电焊条TDCrC-1HRC48-54良好的耐汽蚀、耐腐蚀性。气焊丝SDCr-1HRC48-54良好的耐汽蚀、耐腐蚀性。（2）钴基1号电焊条TDCoCr-1HRC40-45耐酸性好气焊丝SDCoCr-1HRC40-45耐酸性好（3）钴基2号电焊条TDCoCr-2HRC4448耐高温，在高温下保持高硬度气焊丝SDCoCr-2HRC46-50耐高温，在高温下保持高硬度（七）表面堆焊硬质合金（七）表面堆焊硬质合金2024/8/21104以上堆焊虽具有一定的耐蚀性，但不耐强酸、热碱的腐蚀。硬度不算高且不均匀，抗热裂能力较差，且堆焊工艺要求较高，不宜用于带颗粒介质的密封和高速机械密封，在泵用机械密封
55、中已很少采用，但在PV值不高的釜用机械密封中仍然占有重要地位。2024/8/211051、铸铁类（1）普通灰口铸铁（HT200、HT250）：耐磨性、导热性优于堆焊硬质合金；耐蚀性差，只能用于中性介质和PV值不高的场合。（2）球墨铸铁（QT600-3、QT700-2：）耐磨性、导热性优于堆焊硬质合金；耐蚀性差，只能用于中性介质和PV值不高的场合。（3）高硅耐蚀铸铁：表面有SiO2保护膜，是优良耐酸材料。耐各种浓度H2SO4、HNO3、有机酸、酸性盐，不耐强碱、盐酸、氢氟酸、FeCl3热溶液。（4）高镍铸铁Ni-Resist：（同上）（八）作摩擦副的金属材料（八）作摩擦副的金属材料2024/8/
56、211061、合金钢（用于弱腐蚀介质）（1）3Cr13、4Cr13、9Cr18（2）高速工具钢、轴承钢2、铜合金青铜SQSn6-6-3、SQSn10-1：具有良好的导热性、耐磨性、加工性、对硬质材料的相溶性，但质软，耐腐蚀性差。适用于油、盐类、醇、脂肪酸、海水中介质。不适用于乙烯、芳烃等介质。2024/8/211071、聚四氟乙烯特点（用作辅助密封圈）（1）耐腐蚀性好，几乎能耐所有的强酸、强碱、强氧化剂的腐蚀。目前发现的只有熔融碱金属（或它的氨溶液）、元素氟及ClF3在高温下与它要起反应。（2）使用温度范围广（180260），耐水性、耐老化性、不燃性、韧性及加工性都很好。（3）它是一种极好的减
57、磨、自润滑材料（其分子结构决定了表面分子易滚动和滑动，与其他材料对磨时，分子首先向对磨材料转移，形成0.020.03m的薄膜），摩擦系数低0.040.12。（4）具有奇特的冷流行：即在负荷作用下，发生蠕变。（5）线膨胀系数大50150106/（20015）（九）填充聚四氟乙烯（九）填充聚四氟乙烯2024/8/21108150530106/（1530）120590106/（30300）（6）导热系数小（0.244w/m.k），与金属相差300多倍。填充聚四氟乙烯的组对特点填20%玻纤PTFE/铬刚玉陶瓷在稀硫酸中运用最佳填20%玻纤PTFE/Si3N4Si3N4磨损大填20%碳纤维PTFE/多种
58、陶瓷搪瓷釜212机封首选材料填15%玻纤、5%碳PTFE/Al2O3强腐蚀介质填15%聚苯、3%碳PTFE/Al2O3氯气泵填15%Ti白粉、5%玻纤PTFE/SiC硫酸、硝酸介质填玻纤可运用于医药、食品机械2024/8/211092、填充聚四氟乙烯（用作摩擦副）为了克服聚四氟乙烯的不足，往往在其间加入各种添加剂，以改善其性能。常常加入1020%的石墨、玻纤、青铜粉、SiO2、MoS2等，可改善导热性，减小线胀系数，其它性能也得到改善，但耐蚀性略有下降。2024/8/211101、良好的弹性，硬度合适且压缩永久变形小。2、耐高低温的老化性能好。3、耐介质腐蚀、溶解、熔胀、溶缩、硬化。4、较小的
59、摩擦系数，耐磨耗，有一定的抗撕裂强度。5、来源方便，成本低廉。（十）辅助密封圈材料要求（十）辅助密封圈材料要求2024/8/211111、丁腈橡胶（NBR）（40120）它是丁二烯和丙烯腈的共聚物。常用的丙烯腈含量为40%（丁腈40），耐油，抗老化性良好，并且又耐热、耐磨、耐一定腐蚀。广泛用于接触汽油及其他油类设备，也耐碱、非氧化性稀酸，不耐氧化性酸（如硝酸、铬酸）、芳烃、酯、酮、醚、卤代烃等。炼油厂凝缩油中由于含有芳烃等介质，故不适用。低温下也不宜采用。2、氟橡胶（FPM）（20250）它是含氟的高聚合物，目前由三个品种：FPM2301（2311）：具有优异的耐强酸性能。FPM2602（26
60、41）：耐热性能、耐溶剂性能优于FPM2301，但工艺性能较差。（十一）合成橡胶（十一）合成橡胶 2024/8/21112FPM2461（246）：耐热、耐溶剂性能比FPM2602还要好。目前一般都用FPM2602，可以在250以下长期使用，300以下短期使用。耐蚀性是橡胶中最好的，但低温性能差，价格贵。不宜在酮类、酯类溶液中使用，压缩永久变形大。3、硅橡胶（MVQ）由二甲基硅氧烷与其他有机硅单体聚合而成。具有很宽使用范围（100350），在200300下可长期使用，无毒无味，主要用于高、低温下的动植物油、矿物油、氧、弱酸、弱碱等。缺点：强度低，不耐磨，价格高。2024/8/211134、乙丙
61、橡胶（40150）乙烯与丙烯聚合而成。特别能耐磷酸酯系液压油、酮、醇溶液和酸、碱，同时耐高压水蒸汽，耐侯性、耐臭氧性好。但在矿物油和二酯系润滑油中膨胀大，不宜使用。5、氯醇橡胶（30130）耐热油、耐空气老化、低温弹性好、耐磨性稍差，主要用于冷冻机介质为氟里昂的机械密封。2024/8/21114属于纯石墨，无任何粘结材料。1、耐温性好，在非氧化性介质2001600、氧化性介质400以下可以使用。2、耐腐蚀性优良，对一般化学溶剂、石油产品、酯类、蒸汽和还原性介质均保持良好的化学稳定性。3、良好的柔性、回弹性、气密性、耐辐照性、自润滑性。4、强度差。在高温机械密封（金属波纹管机械密封）中，它是最好
62、的材料。（十二）柔性石墨（也称膨胀石墨）（十二）柔性石墨（也称膨胀石墨） 2024/8/211151、弹簧材料要有足够的强度，耐介质腐蚀，在工作温度下长期使用刚度不衰减或衰减很少。常用材料有1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti（耐腐蚀、耐高低温）、0Cr17Ni8Al、0Cr15Ni7Mo2Al（耐腐蚀、耐低温、耐高温不失弹性、又可热处理）、Ni66Cu3Fe（Monel）（强腐蚀介质：如氢氟酸）、Ni76Cr16Fe8（Inconel）（耐高温和强腐蚀）、Hasterlloy（耐强腐蚀）等一般根据腐蚀手册选取。（十三）弹性元件材料（十三）弹性元件材料2024/8/21116（1）
63、AM350沉淀硬化不锈钢（我国可用0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al、0Cr17Ni4Cu4Nb（铌）代替），使用温度315，低温易碎裂，广泛用于炼油厂。（2）Inconel718镍基高温合金：更耐蚀，在石油化工部门广泛应用。（3）Hasterlloyc2762024/8/211171、镶嵌环座3Cr13（线胀系数11.5106/）、1Cr18Ni9Ti（线胀系数17.2106/）、Cr18Ni12Mo2Ti（线胀系数16.7106/），使用温度200。Capenter42（相当于我国的4J42，含Ni42%的Fe-Ni合金，线胀系数5106/）使用温度超过400。钛材（线胀系数
64、89106/）耐蚀性好。2、其它材料常用铬钢、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti等，根据介质腐蚀情况选取。1Cr13和3Cr13都属于马氏体不锈钢，由于含铬13%，能在阳极区域基体表面形成一层副铬的氧化物保护膜，（十四）机械密封中基体材料（十四）机械密封中基体材料2024/8/21118这层膜会阻碍阳极区域的反应并增加电极电位致使基体电化学腐蚀过程减缓，从而获得一定的耐蚀性。由于钝化在氧化环境下才能产生，所以它们主要在氧化性介质中才是不锈的。1Cr13实际应用都是在调质状态组织为回火索氏体情况下使用的，3Cr13可以通过高温淬火后低温回火得到回火马氏体，其硬度达HRC5864,可
65、作摩擦副。1Cr18Ni9Ti属于奥氏体型不锈钢，其强度、硬度（HB135）均很低，无磁性，其塑性、韧性及耐蚀性均较Cr13型不锈钢好。其中含约18%的铬的主要作用是产生钝化，提高阳极电极电位；含约9%的镍的主要作用是降低马氏体形成温度，使钢在室温时获得单相奥氏体组织。钢中加钛的目的是为了抑制在晶界上析出（Cr，Fe）23C6碳化物，消除晶间腐蚀倾向。Cr18Ni12Mo2Ti由于加入了2%的钼，其耐蚀性比1Cr18Ni9Ti更好，特别是在非氧化性酸和热的有机酸、氯化物中的耐蚀性要比铬镍不锈钢好得多，抗孔蚀的能力也较好。2024/8/21119五、机械密封辅助系统五、机械密封辅助系统（一）为什
66、么机械密封要采用辅助系统（一）为什么机械密封要采用辅助系统1、机封工作条件的苛刻性在流体机械中（如泵、压缩机、搅拌釜、离心机等），工作条件最苛刻的部件要算机械密封。（1）象推力轴承那样承受轴向力（2）象散热器那样把产生的热量导出（3）在高温高压易腐蚀情况下，静密封已经很困难，还要在高速旋转中，在几毫米宽的密封面上实现动密封就更加困难。2024/8/211202、辅助系统可以改善密封工作环境（1）无辅助系统，就只能改进密封结构，提高材质。（代价高，不能从根本上解决问题。）（2）实际工作中，不用任何辅助设施的机械密封几乎没有。如高压使用的串联机械密封、高温泵机械密封都必须采用相应辅助设施。（3）（
67、通过辅助系统）苛刻工况变为密封可接受工况（机械密封效果大大提高，使用范围更加广泛，对密封本身材料要求降低，机械密封成本下降。）。2024/8/211213、机械密封端面摩擦热（会导致端面温度升高）得以控制端面摩擦热过高有下列危害：（1）液膜汽化磨损加剧密封失效；（2）端面热变形加大泄漏和磨损；（3）加剧腐蚀；（4）辅助密封圈老化变质从而失效；（5）石墨浸渍物碳化或熔化而产生泄漏。所以端面温升是机械密封的大敌。2024/8/211224、采用辅助系统的目的（1）减小温升，保持端面良好润滑（使机械密封各零件良好、正常地工作）。（2）（在易汽化介质中）保持密封腔压力高于饱和蒸气压，使之不汽化。（3）
68、在低温泵中保温和供热。（4）对于有固体颗粒出现的结晶和强腐蚀介质的密封，能保持密封不受损坏。2024/8/211235、较好工况下，采用辅助系统，会提高密封稳定性和使用寿命。（有的密封工作温度、压力、转速不太高。不用辅助系统也可以工作。）6、辅助系统属于机械密封的组成部分（根据不同工况采用不同的辅助系统。国际上通用的美国石油学会标准（离心泵API610）对此都作了具体规定）2024/8/211241、定义为改善密封工作环境，采用许多元件和设施组成一个系统，通过冲洗、冷却、过滤、分离和保温的方式，实现对密封的润滑、冷却或调温、冲洗、净化，稀释和冲掉泄漏介质，改善密封的工作环境。这种用来改善机械密
69、封工作条件的辅助设施被称为机械密封的辅助系统。它由许多元件组成，包括过滤器、旋液分离器、限流孔板、冷却器、压力罐、增压罐、各种监测仪表、管路、管件等组成。实际工作中可用一种或几种，根据工作条件而定。（二）什么是辅助系统（二）什么是辅助系统2024/8/211252、元件（1）储罐（图5-1）压力容器用于隔离流体循环系统。（可采用气体加压，也可加蛇管换热装置。）上面有液位计。（可装上手动补液装置）平衡罐：与釜内气相空间相连与釜内压力平衡的储罐。）加压罐：与高压气体钢瓶（或高压气体源）通过减压阀相连加压的储罐。（2）增压罐（图5-2）：借助自身带有的压力活塞保持与密封介质的压差，并储存隔离流体，带
70、有装蛇管的冷却夹套。（3）换热器（图5-3）2024/8/21126（4）磁性过滤器（图5-4）：适用于固体密度接近或小于流体密度，分离精度10100m，并能除去磁性微粒。易堵塞，两套并联使用以便清洗。（5）旋液分离器（图5-5）：适用于压差0.150.8MPa，固体成分10wt%。（6）孔板（图5-6）：控制流量。（7）节流套（图5-7、图5-8：分固定式和浮动式）（8）循环轮（图5-9）：旋转时产生泵效作用，使流体流动循环。（9）循环套（图5-10）：旋转时产生泵效作用，使流体流动循环。2024/8/21127图图5-1 储罐储罐2024/8/21128图图5-2 增压罐增压罐2024/8
71、/21129图图5-3 换热器换热器图图5-4 磁性过滤器磁性过滤器2024/8/21130图图5-5 旋液分离器旋液分离器图图5-6 孔孔 板板2024/8/211313、主要功能图5-7固定式节流套图5-8浮动式节流套图5-9循环轮图5-10循环套2024/8/21132（1）主要作用是冲洗将冲洗流体注入到密封腔中，完成润滑、冷却、净化等功能，将不利的环境改变为密封能接受的环境。冲洗的种类很多，按冲洗方式和冲洗流体的不同可分为三种：）自冲洗（或介质冲洗）依靠泵本身产生的压差（或密封腔内的泵送装置产生的压差）使密封介质通过密封腔形成闭合回路，介质在当中循环实现冲洗。）循环冲洗通过产生压差的设
72、施（泵送环、外加油站、热虹吸）使外加封液进行循环，达到冲洗的目的。2024/8/21133）注入式冲洗（简称冲洗）被密封介质不宜作冲洗流体时，从外部注入另一种液体到密封腔内，改善密封工作条件。（2）温度调节（冷却、保温）用温度适当的流体，对密封腔、静环及其他零部件进行冷却或保温（或加热），以提高密封稳定性，延长使用寿命。（这些设施不与被密封流体接触（或混和），冲洗也具有冷却作用。）（3）过滤和分离在冲洗管路中，用过滤器和旋液分离器将冲洗液中杂质滤掉，以保证密封面不受损伤。2024/8/211341、按压差种类分：（1）利用泵本身压差实现的冲洗（2）利用密封腔中的升压装置（小叶轮、漩涡叶轮和泵送
73、螺旋等。图5-11）使密封流体循环。（三）自冲洗的形式（三）自冲洗的形式 2024/8/21135（1）正向冲洗：从泵出口经限流孔板到密封腔中。从泵内部引流（API610plan1正向直通式冲洗流程）从外部引管线（API610plan11正向旁通式冲洗流程,图5-12）外加换热器（API610plan23介质循环冲洗流程）（2）反向冲洗：从密封腔经限流孔板到泵入口。（API610plan13反向旁通式冲洗流程，图5-13）2、按密封流体的流动方向分：2024/8/21136（3）（对双支承泵采用）两向冲洗（图5-14）：出口端密封腔压力高于入口端，将两端密封腔用管线连接起来。对出口端是反向冲洗
74、，对入口端是正向冲洗，故称为两向冲洗。（4）贯穿冲洗（图5-15）：冲洗液从泵出口经孔板引入密封腔中，冲洗後流向泵入口。这种方式多用在低沸点液体的密封上。要求位于叶轮和密封之间的底套间隙较小。图图5-14 两向冲两向冲洗洗图图5-15 贯穿冲洗贯穿冲洗2024/8/21137上述各种冲洗用于温度不高的清洁流体。温度高管路中加冷却器，流体不清洁管路中加过滤器。（图5-16、图5-17）图图5-16 带冷却的自冲带冷却的自冲洗洗图图5-17 带过滤器的自冲带过滤器的自冲洗洗2024/8/21138冲洗流体用外加流体（隔离流体），而不是泵送介质，通过一个泵送装置使外加的密封流体进行循环，这个泵送装置
75、既可以是外加的油站，也可以是密封腔中的泵效环或利用热虹吸原理，这种方式用于双端面或串联式机械密封上。（1）隔离流体循环冲洗流程7：储罐内循环（串联式）（循环套）（图5-18）流程8：平衡罐内循环（双端面釜用机械密封）（循环套）（图5-19）流程9：加压罐内循环（双端面机械密封）（循环套）（图5-20）（四）循环冲洗（四）循环冲洗2024/8/21139流程10：增压罐内循环（带活塞、双端面釜用机械密封）（循环套）（图5-21）流程11：隔离流体外循环（双端面）（图5-22）使用流体供给站提供的隔离流体，并依靠它维持隔离流体与密封介质的压差，以及控制隔离流体的流量。（2）隔离流体热对流冲洗流程1
76、2：热对流流程；油杯，冷却、润滑。（釜、外装、单端面）（图5-23）流程13：储罐热虹吸（串联式）（图5-24）流程14：平衡罐热虹吸（釜用双端面）（图5-25）流程15：加压罐热虹吸（双端面）（图5-26）流程16：增压罐（活塞）热虹吸（釜用双端面）（图5-27）2024/8/21140图图5-18 储罐内循环流程（储罐内循环流程（API610 Plan52）2024/8/21141图图5-19 平衡罐内循环流平衡罐内循环流程程图图5-20 加压罐内循环流程加压罐内循环流程 （API610 Plan53）2024/8/21142图图5-21 增压罐内循环流程增压罐内循环流程图图5-22 隔隔
77、离离流流体体外外循循环环流流程程 （API610 Plan54）2024/8/21143图图5-23 隔离流体热对流流程隔离流体热对流流程图图5-24 储罐热虹吸流程储罐热虹吸流程 （API610 Plan52）2024/8/21144图图5-25 平衡罐热虹吸流程平衡罐热虹吸流程 图图5-26 加压罐热虹吸流程加压罐热虹吸流程 （API610 Plan53）2024/8/21145图图5-27 增压罐热虹吸流程增压罐热虹吸流程2024/8/21146对于内装单端面机械密封，当被密封介质不宜作冲洗液时（如含固体颗粒，比如炼油厂催化裂化装置中的油浆泵）或温度高、粘度大（如炼油厂常减压装置中的塔底
78、泵），需从外部引入密封流体（炼油厂常用蜡油和柴油馏分）注入到密封腔中，改善密封工作环境。适用于单端面密封的高温泵，易结晶、含固体颗粒或腐蚀性介质泵。流程5：冲洗流体内冲洗（图5-28）流程6：冲洗流体外冲洗（图5-29）（五）注入式冲洗（五）注入式冲洗2024/8/21147图图5-28 冲洗流体内冲洗流程冲洗流体内冲洗流程 （API610 Plan32）2024/8/21148图图5-29 冲洗流体外冲洗流程冲洗流体外冲洗流程 （API610 Plan62）2024/8/21149冲洗液进入方式分为两种：1、单点冲洗：冲洗液由一个入口进入密封腔中冲洗密封。（1）径向冲洗（图5-30a）密封流
79、体沿径向垂直冲洗摩擦副，结构简单，应用较多，但冲洗量不可过大，以防冲坏石墨环。（2）切向冲洗（图5-30b）冲洗液沿切向冲洗摩擦副，是单点冲洗中较好的方式。（3）轴向冲洗（图5-30c）密封流体沿轴向进入密封腔，避免冲蚀石墨，可用于腐蚀性介质机械密封。（六）冲洗液进入密封腔的方式（六）冲洗液进入密封腔的方式2024/8/21150单点冲洗的特点：结构简单，但密封周围温度分布不均。为避免冲蚀石墨环，径向冲洗流速不超过3m/s，冲洗孔直径不小于5mm，为此需控制冲洗流量。图5-30a图5-30b图5-30c2024/8/211512、多点冲洗（图5-31）冲洗液沿圆周多个小孔同时进入密封腔,并起冲
80、洗作用。特点：摩擦副周围温度较均匀，但结构复杂，需增加一个冲洗环，内设6-8个小孔，孔径3-4mm。适用于易汽化介质，或产生摩擦热较多的高PV值场合。冲洗孔位置应尽量开设在摩擦副处，以便更好地把热量导走。单点冲洗不能直接对准石墨环，也不能远离摩擦副。图5-31多点冲洗2024/8/21152（七）冲洗量的确定（七）冲洗量的确定冲洗带走热量=摩擦热+搅拌热+流体传递热-(压盖急冷，密封腔夹套冷却，自然冷却)所散失热量。根据长期的实践和经验，冲洗量在330L/min，可根据轴径和介质种类选取。对易挥发介质或温度较高介质，可适当再选大一些。一般介质泵用机封的冲洗量（3000rPm）轴径mm45456
81、06085859595135冲洗量L/min346811轴径mm135185185235235275275300冲洗量L/min151926342024/8/21153（八）冲洗量的控制（八）冲洗量的控制冲洗量可以用节流阀来调整，也可以用限流孔板来控制。由于节流阀没有量的概念，所以现在大多用限流孔板。按需要的冲洗量和孔板前后的压差来确定孔板直径。如果用法兰联接式孔板，冲洗量和孔板直径可以通过下表查得：（见下页）通常，对于不作冷却的冲洗量控制不是很严，对于冷却后再作冲洗的，量要求较准确，这涉及到冷却水量和冷却后的温度。如果冲洗量很少，孔板直径又不能太小（太小容易堵塞），可采用两个孔板串联的方法。
82、采用自冲洗时，泵出口装一孔板，经冷却器后再装一孔板，通过两个串联孔板的流量约等于一个孔板流量的70。2024/8/211542024/8/21155（九）冲洗压力的确定（九）冲洗压力的确定冲洗压力要适当，压力太小，冲洗液无法进入密封腔；冲洗压力太大，注入冲洗量过多，浪费能量。如果是注入式冲洗，注入量过多，大量的密封液进入泵内，对生产不利。因此，对冲洗压力要提出要求。冲洗压力与冲洗的方式，介质压力及压力变化情况有关。对于泵用机械密封，工作压力在2Mpa以下，压力变化不大而又较为准确的情况下，冲洗压力比密封腔内压力大0.050.2Mpa。压力变化较大时，其差值取0.10.2Mpa。可用手动阀人工调
83、节，如果用调节阀来自动控制更好，这是对循环冲洗和注入式冲洗而言。对于用限流孔板的自冲洗，孔板前后分别为泵出口压力和密封腔压力，因此，不再另行规定。2024/8/21156（十）密封腔中压力的确定（十）密封腔中压力的确定要确定冲洗压力，必须确定密封腔中压力。密封腔中压力与泵的支撑结构有关，（双支撑和悬臂式泵密封腔中压力不同），也与泵的吸入口位置和轴向力的平衡方式有关，此外，还与泵的磨损状况及扬程有关。1、对于双支撑泵，单级双吸式叶轮，两端密封腔压力均等于泵入口压力。2、两级双支泵：入口端密封腔压=泵入口压力出口端密封腔压=一级叶轮出口压力（即二级叶轮的入口压力）=（泵入口压力+出口压力）/220
84、24/8/211573、对于用平衡盘（鼓）平衡轴向力的多级双支撑泵：入口端密封腔压力=泵入口压力出口端密封腔的压力（取决于平衡鼓的径向间隙）=泵入口压力+00.05Mpa(直径间隙0.40.5mm时)出口端密封腔的压力=泵入口压力+0.10.2(直径间隙0.550.7mm时)出口端密封腔的压力=泵入口压力+0.25+0.35Mpa(直径间隙0.750.9时)4、对于靠叶轮对称布置平衡轴向力的多级双支撑泵:入口端密封腔压=泵入口压力出口端密封腔压P=（i-1）（Po-Pr）/n+PrPo：泵出口压力；Pr：泵入口压力；n：多级泵叶轮数量；i：多级泵出口端靠近密封腔处叶轮的级数2024/8/211
85、585、对于悬臂式两级泵（如80Y1002）；密封腔压力=泵入口压力6、对于悬臂式单级泵：密封腔中压力也与轴向力平衡方式，叶轮和泵体的口环间隙有关。叶轮带平衡孔的悬臂泵：当口环间隙不大时，密封腔压基本上=泵入口压力；当口环间隙较大时，密封腔压=泵如口压+0.050.1MPa对于其他泵密封腔压要根据泵的结构和扬程等条件确定.。需要说明的是，确定密封腔压力最好是实测。一般在冲洗管路上靠近密封腔安装有压力表，当冲洗液没有进入，及冲洗阀没有打开时，表压即为密封腔压力。2024/8/21159（十一）对冲洗流体的要求（十一）对冲洗流体的要求对冲洗流体有如下一些要求：（1）清洁，无腐蚀性，与泵介质相容，工
86、作温度下有较好润滑性。（2）进入泵内不影响产品质量，泄漏出来不污染环境，无其他不良影响。（3）进入泵内不影响泵的运转，如不引进抽空，汽蚀。（4）导热性好，温度合乎要求。（5）价格低廉。2024/8/21160（十二）热油泵的冲洗液选择（十二）热油泵的冲洗液选择热油泵最为典型的是常减压蒸馏装置中的常压塔底泵，减压塔底泵，催化裂化装置中的油浆泵等。它们的共同特点是：温度高360370，介质中含有杂质，粘度较高，是炼油厂中机泵维修工作的难题之一。为改变机封的工作环境，常采用注入式冲洗，（指单端面机封）有的单位冲洗液用柴油，在炼油厂虽然易得到，其他性能也较好，但是它毕竟是产品，再和上述重油混合，在经济
87、上是不合算的。更主要的是容易引起泵的抽空，（因柴油是170360组 分 ， 在 270300有 50%以 上 组 成 汽 化 ，350时90%以上组分汽化）。显然，轻柴油对上述热油泵不适宜。用催化装置的原料油（蜡油）作冲洗流体就克服了上述缺点。既降低了成本（蜡油不是产品），又避免了泵抽空。为降低蜡油粘度，常控制其温度在100左右。2024/8/21161（十三）烷基化装置中浓硫酸泵的冲洗液的选择（十三）烷基化装置中浓硫酸泵的冲洗液的选择对用浓硫酸作催化剂的烷基化装置，腐蚀性很强，自冲洗显然不行，只好用注入式冲洗。冲洗液用柴油可以，但是该装置没有。水也不能用，它会影响生产，也加剧腐蚀。根据对冲洗
88、液的要求，选择该装置的产物（C4C9混合物），该混合物从密封进到泵内后不降低酸的浓度，和酸一同经泵进入反应器，仅仅少量的反应产物在泵和反应器之间循环而已，改善了密封工作环境，延长了工作寿命。2024/8/21162（十四）轻烃、轻油泵密封冲洗液的选择（十四）轻烃、轻油泵密封冲洗液的选择轻烃、轻油：粘度低，较清洁，饱和蒸汽压较高，容易汽化。根据这些特点，冲洗液应降低端面温度，保持密封腔压力，使介质不汽化。常用正向自冲洗，多点冲洗或单点的切向冲洗，冲洗液在密封腔中流动方向和轴旋转方向一致。根据冲洗量的要求，在冲洗管路上加相应直径的限流孔板，最好在孔板上游再加过滤器（开工初期系统杂质较多）。如介质温
89、度稍高，可在密封腔的夹套中，通冷却水，降低密封腔温度。如果介质温度很高，可在冲洗管路上加冷却器。对轻油泵，可在密封压盖上通冷却水，但是轻烃泵不用，防止泄漏时结冰。2024/8/21163（十五）机械密封的冷却方式十五）机械密封的冷却方式（冲洗的作用是润滑、冷却、净化）冷却的作用是及时导出端面的摩擦热和减小高温介质的影响。可分为两种方式：1、直接冷却：（冷却液体直接和密封端面接触达到冷却的目的）。（1）冷却流体注到密封腔中，冷却密封端面（即前面谈的各种冲洗）（2）在压盖的大气端通以冷却水主要冷却静环的内圈，这种方法一般称为“急冷”（或背冷）。冷却水不能回收，冷却后放掉。这种冷却兼有稀释和冲洗泄漏
90、介质的功能。2、间接冷却（冷却液不和端面接触，通过冷却水套、压盖夹套或其他方法（如冷却静环）达到冷却的目的。）2024/8/211643、 美 国 石 油 学 会 关 于 炼 油 厂 离 心 泵 的 标 准 中（API610）规定，下列情况需设置夹套或盘管冷却：（1）泵送温度超过149（300F），除非使用的是金属波纹管机封；（2）泵送温度高于315（600F）（3）锅炉给水泵（4）无冲洗的密封（5）低闪点液体；（易汽化）（6）高熔点产品（加热）2024/8/211654、冷却方式的选取（国外推荐方式）温度介质5060708090100110120130140150150透平油等润滑性好的油类
91、自冲洗自冲洗+静环冷却或背冷密封腔中设冷却水套左面措施+冲洗管路上加冷却器其他介质自冲洗自冲洗+静环冷却或背冷采取有冷却的自冲洗密封腔中设冷却水套2024/8/21166（十六）辅助设施在何种工况下必须选用（十六）辅助设施在何种工况下必须选用1工作温度超过密封件允许温度2高粘度、低粘度及易挥发介质3有毒及有害介质4含有机械杂质及结晶介质5重型机械密封2024/8/21167六、机械密封性能的影响因素六、机械密封性能的影响因素(一一)密封性的影响因密封性的影响因素素1、密封件本身方面：结构、材料、制造等。（取决于制造厂）2、使用条件方面：安装、介质性质、操作使用等（取决于用户）。这里只讨论密封件
92、本身的影响因素。2024/8/21168（二）机械密封端面的摩擦状态（二）机械密封端面的摩擦状态1、液体摩擦两端面被具有一定压力和一定厚度ho的液膜隔开。液膜厚度ho=310m，远大于密封表面的粗糙度Ra，两平面不接触，不磨损。摩擦系数取决于介质的性质（如粘度等），与摩擦副材料无关，因泄漏量大，普通机械密封不予采用。2、混合摩擦两端面高点接触，其间仍存在局部中断的液膜，液膜厚度ho和端面缝隙高度处于同一数量级。载荷由液膜及端面高点共同承担。因此，端面存在轻微磨损。摩擦系数取决于介质性质和摩擦副材料，泄漏量不多。普通机械密封大多处于混合摩擦状态。德国E.迈尔提出混合摩擦泄漏量Q的经验公式：202
93、4/8/21169Q=C2d(P1-P2)(vb)1/2/P比2C2：系数d：端面平均直径(P1-P2)：压差：粘度V：线速度b：端面宽度P比：端面比压3、边界摩擦（1）随着端面比压的增大，液膜厚度ho进一步减小，摩擦副表面的高峰接触及相互作用的数目增多，液膜厚度只有几个分子厚，并且不连续，液膜压力趋近于零，载荷几乎全由表面的高峰承担。摩擦系数与液膜介质粘度没多大关系，主要取决于膜的润滑性能和摩擦副材料。存在磨损，磨损量不大，泄漏量很小，是机械密封理想的摩擦状态。2024/8/21170E.迈尔经验公式为：泄漏量Q=d（P1-P2）h2s/P比2h：缝隙高度（粗糙度）s：缝隙系数与介质粘度、端
94、面宽度无关。（2）出现边界摩擦的条件边界摩擦只有在低速和高比压下才可能出现。（前苏联学者认为：平均线速度v5m/s、1.52Mpa才考虑）成正比，钢铁的弹性模量比石墨大一个数量级，WC的弹性模量比钢铁大几倍。故在同样力作用下，变形量：石墨钢铁WC。例：一平衡型密封，P介=5MPa，动环用堆焊硬质合金，静环用石墨。经计算，动环变形量为0.5m，静环变形量为15.9m，两密封端面的变形方向均是外缘高，属喇叭口状缝隙，叠加后总变形量为16.4m。图6-72024/8/21181（九）密封端面的热变形（九）密封端面的热变形密封环的结构，材料的热力性能(导热系数、线膨胀系数等)差异，各点温度不均匀是产生
95、热变形的根本原因。以一简单的圆筒形密封环为例，由于轴向温度差异，产生(如图6-8)变形。端面径向温度也存在差异，也产生变形，使端面外缘低，呈收敛形缝隙。热变形还与端面温度梯度、端面宽度有关。如高温泵机械密封，带急冷水，由于温度梯度大，变形也大。转速大，摩擦热多，也会增大热变形。变形越大，泄漏量也越大。2024/8/21182图6-82024/8/21183（十）影响机械密封性能的其他因素（十）影响机械密封性能的其他因素1、介质粘度（1）物理量介绍流体的粘度有三种表示法：动力粘度、运动粘度、恩氏度E，动力粘度表示速度梯度为1时流体单位面积的内摩擦应力大小，单位是Pa.S，运动粘度是动力粘度与流体
96、密度的比值大小，我国常用单位为厘斯。恩氏度是指200ml流体从恩式粘度计中流出所需时间t1，与200ml20的蒸馏水从该恩式粘度计中流出所需时间（t2约50秒）的比值。动力粘度=du/dz=d/dt,式中，：流体剪切应力；：动力粘度，单位PaS（帕秒）或P（泊）,即达因秒/厘米2；du/dz：垂直于速度方向的流体速度变化率；d/dt：流体剪切变形角速度2024/8/21184简言之，动力粘度相当于金属材料的剪切模量，其值越大，越不易变形，流体越不易流动。动力粘度的常用单位：1mPaS（毫帕秒）=1cP（厘泊）=110-2P（泊）=110-3PaS（帕秒）运动粘度=/，式中，：动力粘度，：密度运
97、动粘度的常用单位：1cSt（厘斯）=110-2St或cm2/S(斯)=110-6m2/S单位转换：cSt（厘斯）比重（公斤/分米3）=mPaS（毫帕秒）=cP（厘泊）水的动力粘度=运动粘度2024/8/21185010203040cP（厘泊）3827211714cSt（厘斯）38272117145060708090cP（厘泊）119.587.57cSt（厘斯）119.587.5710号机械油：507.5cSt（厘斯），号数越高，粘度越高。液体在050MPa范围，压力增加30MPa，粘度增加一倍。2024/8/21186在边界摩擦范围，粘度对泄漏量没有影响。但在液体摩擦和混合摩擦时，其影响不容忽
98、视。高粘度介质密封采取的措施和易挥发介质相反，固定环加固防转机构，动环用拨叉传动，采用静止式密封，载荷系数取大些，端面比压取大值。2、端面宽度宽度越大，发热越大，变形越大。故在满足强度和刚度的情况下，宽度越小越好。3、离心力外流式机械密封，离心力促使泄漏量增大。内流式机械密封，离心力阻止泄漏。当两种密封参数相同时，外流式泄漏量为内流式的十倍，所以一般不选用外流式。2024/8/21187七、石化行业典型泵的密封七、石化行业典型泵的密封在石化行业中，一泵出问题，影响全装置生产。因此，要求密封可靠，寿命长。但是，在生产工艺过程中，介质易燃、易爆、有毒、腐蚀性强，密封很困难，大泄漏危及装置安全，还污
99、染环境，所以对密封的要求很高。尤其是高温、低温和易汽化介质泵是石化行业机泵密封的难点。2024/8/21188（一）石化行业高温泵（一）石化行业高温泵(热油泵热油泵)密封分密封分析析1、高温泵特点典型高温泵要算各装置中的分馏塔底泵。例如常减压蒸馏装置中的常压分馏塔、减压分馏塔、催化裂化和延迟焦化装置中的分馏塔。这些装置中的分馏塔底泵具有以下特点：温度高：一般是360380压力低：泵入口压力在0.10.3MPa，减压塔底泵入口压力为负压（-0.030.02MPa），对双支承泵出口端密封腔处压 力稍高，为0.60.9MPa。介质粘度大：工作温度下的粘度为0.062X10-4m2/s（6200厘施）
100、。含固体颗粒：有催化剂(如催化油浆泵)，有机械杂质，有的是生成的焦炭，此外还有一定的腐蚀性。这些特点为解决热油泵的轴封增加了难度。2024/8/211892、热油泵机械密封失效的主要形式及原因失效的主要形式：（1）密封表面磨损(当动环为WC、静环为石墨时，静环表面出现环状沟纹)。（2）当动环为WC-不锈钢热装结构时，WC环松脱。（3）动环与轴套之间结水垢，动环不能浮动。（4）动环密封圈磨损或翻边(PTFEV形圈)。（5）静环离位等。原因：主要是高温：使介质汽化；使石墨环性能下降；使冷却水结垢；使热装环松脱。由于高温，使泵容易抽空，使静环离位、动环密封圈翻边等。杂质存在也会加剧磨损。2024/8
101、/211903、降低热油泵密封温度的办法（1）国产泵在密封腔周围设冷却水套，通以冷水进行冷却，可使密封腔温度降低到200250。在静环周围用水冷却也可以采纳。一般不在密封腔设冷却盘管(因国产泵密封腔径向尺寸较小)。冷却轴套的方法也不采用，会把结构复杂化。（2）对单端面密封，可采用注入式冲洗，从外界引清洁的、温度较低的蜡油（100左右），既降低了温度，又改善了工作环境，是行之有效的办法。（3）压盖外侧采用急冷水。为防止水结垢，可采用60左右软化水。除了降低温度，还可防止下水管路堵塞。2024/8/211914、热油泵采用的密封结构（1）单端面密封（如国产104型）经多年运用，是可以胜任的，采用注
102、入式冲洗，冲洗液为100左右的减二线蜡油，压力比密封腔内高0.050.15Mpa。压盖外侧采用热水（软水）进行急冷。一般可以使用一个周期（十个月）。（2）金属波纹管机封，结构紧凑，安装方便，在同样的辅助系统情况下，寿命为普通密封的23倍，它的缺点：国产质量不稳定，价格贵。（3）双端面机封采用循环冲洗，加外部冷却，寿命是单端面的1.52倍。缺点：结构复杂，安装困难，价格高，较少采用。（4）摩擦副改为硬对硬（YG6/YG8、SiC/SiC等），对粘度高，含少量固体颗粒的介质，或有结晶产生的介质，又很好的效果。2024/8/21192（二）轻烃泵密封分析（二）轻烃泵密封分析1、特点：轻烃是低分子碳氢
103、化合物的通称，这类介质在常温常压下呈气态，加压后（高于该温度的饱和蒸汽压）以液态存在，温度高了或压力低了，介质会汽化。泵内输送的介质均为液态。在密封端面，会产生汽化，如图气液分界线rb处温度最高tb，P膜=Pb=tb时饱和蒸汽压，rb处发生气化，rb称为汽化半径。端面存在汽液两相。而rb受多种因素影响易变化，故轻烃泵工作不稳定，易失效。2、rb的影响因素（1）介质性质（饱和蒸汽压、沸点、组分）（2）工作条件（压力、转速、温度等）（3）密封参数（4）摩擦副材料2024/8/21193总之，饱和蒸汽压高，沸点低，端面温度高，则rb增大，反之，rb减小。2024/8/211943、rb对密封性能的影
104、响rb变化，导致液膜压力变化，从而端面比压变化。工作稳定的机封，rb在很小范围内变化。rb减小，液膜压力系数增大，P比减小，密封面易打开，出现泄漏，破坏了力平衡，同时密封面出口处温度下降，甚至出现霜冻。rb增大，减小，P比增大，端面产生热量增大，破坏了机封的热平衡。摩擦副温度升高，有时高到静环的两个V形圈融合成一体，密封喷出淡蓝色烟气，密封面破坏，泄漏量大增。因泄漏，汽化温度急剧下降，直至甩出冰块。因此要同时解决好力平衡和热平衡问题，力平衡是密封运行基础，热平衡是长周期运行的必要条件，两者互相依存，缺一不可。2024/8/211954、轻烃泵密封参数选择炼油厂用的轻烃泵输送介质一般是指C3、C
105、4以及它们的混合物（含少量的其他成份，俗称液态烃）。一般采用单端面平衡型机封，没有必要采用复杂的双端面机封。关键在于载荷系数K、弹簧比压Pt的选取。从力平衡考虑，K大好，端面不打开；从热平衡考虑，K小好，不汽化。综合考虑，不开启前提下，K小些。当P介=0.62.0Mpa时，K=0.750.85，Pt=0.110.2Mpa(比重小的轻烃取大值)K、Pt相互协调,K大，则Pt小。如丙烷介质：K=0.8时,Pt=0.15Mpa，显然，K、Pt受发热量制约,不可太大。2024/8/211965、轻烃泵摩擦副选择要求当汽膜承受摩擦时，耐磨；摩擦系数小，导热性良好（减少发热），线膨胀系数小（减小热变形）综
106、合考虑：WC石墨、SiC石墨是较为理想的摩擦副材料。6、辅助设施必须用辅助设施，冲洗是实现热平衡以及保证密封稳定性、可靠性的重要方法。一般采用正向自冲洗或双向冲洗，冲洗结构采用切向冲洗或多点冲洗。冲洗压力比密封腔压高至少0.10.2Mpa,冲洗量比一般介质大1230L/Min,冲洗管路的设置要有利于气体从密封腔中排出，密封腔中设冷却水套.。压盖外侧不用冷却水，以防结冰。2024/8/211977、气相密封简介（气体端面润滑性差，散热不良，但对液化石油气例外，碳氢化合物气体可作汽膜）对轻烃介质，也可采用气相密封，即让端面间全部以气相膜存在，反压系数稳定，端面系数稳定，但摩擦副必须选自润滑性好的材
107、料（钢结TiC/石墨）。为实现端面全汽膜，需用蒸汽加热静环背面。英国推荐参数为：蒸汽温度150160，蒸汽压力0.350.5MPa，蒸汽量14Kg/h；蒸汽既加热静环,还可以在密封面温度升高时起冷却作用,保持密封面温度恒定在一定范围内,使密封工作更趋稳定。2024/8/21198（三）低温泵密封分析（三）低温泵密封分析某些介质的临界温度很低，工作温度更低。例如甲烷，临界温度为-82.15（4.6193MPa），工作温度在-95100左右。（1）如此低温，材料性能发生变化，普遍的变脆，普通塑料及橡胶材料已无法使用，其他材料的使用也受到限制。（2）另一特点，工作压力高，甲烷泵进口压力在3MPa左右
108、，设计密封时要考虑零件变形。（3）比重小，润滑性差，易汽化，一旦泄漏便出现霜冻，加剧密封端面磨损。针对以上特点，一般都采用双端面机封，循环冲洗减小低温影响，实现密封功能。低温泵的关键是解决好高压下材料强度和辅助系统问题。2024/8/21199低温泵的关键是解决好高压下材料强度和辅助系统问题。例如甲烷泵，封液采用05C的冷冻机油,空气通过电磁阀进入蒸汽加热器,再进入密封腔中的加热器，保证封液温度05。.泵出口连接混合罐,罐内盛水和乙二醇混合液(1:1，称不冻液，压力=泵出口压力3.43MPa)混合罐和均压器底部相连,作为封液压力源,如图。2024/8/21200（四）高速机械密封（四）高速机械
109、密封线速度=25100m/s时的密封称为高速机封(ZBJ22-001-88)，用于高速泵(轴径小,转速高12万rPm,线速度30-50m/s)、离心压缩机(轴径大100以上,8000-14000rpm，线速度5090m/s)。特点：（1）采用多弹簧（力均匀）、静止式（防弹力波动，动不平衡引起振动，搅拌功率大，搅拌热需大面积冷却）、平衡型（降P比减小功率消耗）密封；（2）消耗功率大（包括摩擦功率和搅拌功率，搅拌功率摩擦功率）；（3）搅拌功率=(0.18/21.6)密度3旋转外径5，为降低功率，密封面宽度较小（3mm），尽量减小旋转件外径；（4）为改善追随性，取较小静环质量、较大弹簧比压。安装技术
110、高，动环端面与轴的垂直度0.0005mm，轴串0.3mm，转子平衡要好。2024/8/21201八、机械密封的安装和使用八、机械密封的安装和使用据国内某炼油厂的一份密封失效统计数据表明：密封本身问题（镶环不佳14，动环硬度不够9，K太大6，材质不对3，静环垫太紧3，密封面不平2，密封面太窄2）占34.5%。辅助设施问题（没有冲洗23，冲洗管堵塞1，冷却水结垢3）占23.9%。介质及工作条件不好(腐蚀加磨损10，有固体颗粒6，抽空4，密封面结冰4，密封面结晶3,粘度太大2)占25.7%。泵的问题(串轴4，振动大3，压盖垫坏2，密封箱面不平1)占8.8%。安装问题(轴套垫漏5，压缩量小3)占7.1
111、%。后三项属于安装和使用的原因,合计占41.6%。因此,必须认识安装和使用的问题。2024/8/21202（一）安装机封的泵的技术要求（一）安装机封的泵的技术要求1转子部分（1）轴径向跳动0.030.05mm转子径向跳动：叶轮口环0.060.10轴套等部位0.040.06(小直径对小值，大直径对大值)（2）叶轮应找静平衡,在3000r/min工作的叶轮,不平衡量应小于下表规定叶轮外径mm200201300301400401500不平衡量gcm358102024/8/21203（3）属于下列情况之一者还需检查转子的动平衡单级泵的叶轮直径超过300mm两级泵的叶轮直径超过250mm允许剩余不平衡量
112、可用下式计算剩余不平衡量：max=635w/nW：轴颈的质量Kgn：泵转速r/min（4）对于弹性柱销式及其他用铸铁制造的联轴器，当直径超过125而总长度超过300mm时也需进行动平衡校验，允许剩余不平衡值仍用上式计算，式中w应为联轴器的质量。2024/8/212042、各部件相对位置公差密封腔与轴的同轴度0.1mm(即轴的径向跳动)密封腔端面与轴的垂直度0.05mm转子的轴向串量0.30mm压盖与密封腔配合止口的同轴度0.1mm3、与电机的同心度电机单独运转时，其振幅不超过0.03mm工作温度下泵与电机的同心度：轴向0.08mm，径向0.10mm立式泵采用的刚性联轴器同心度：轴向 0.04m
113、m,径向0.05mm4、泵运转时双振恒值最大不超过0.06mm2024/8/21205（二二）安装密封前要了解泵及介质情况安装密封前要了解泵及介质情况1、泵型号及结构、支承方式(悬臂或双支承)、转速、转向及泵安装方面的情况。2、泵内介质性质：如粘度、润滑性、汽化压力、腐蚀性以及是否含机械杂质、出现结晶等。3、泵的工作情况：工作温度、进出口压力，密封箱中的压力、温度，采取何种辅助设施，泵运转中的振动，泵是连续还是间断运转等。了解上述情况后，再检查配备的密封型式、结构参数、零件材料以及辅助设施是否合适。一旦密封失效，对分析原因也是必须的。2024/8/21206（三）机械密封的安装（三）机械密封的
114、安装安装步骤（1）静环装入压盖，并检查端面与压盖定位面平行度（如图8-1用深度尺测四周l，max-min即为平行度）液态烃介质：0.02油类介质：0.04图8-12024/8/21207（2）动环和传动座的装配（3）机封定位并紧固传动座(定位很重要,要保证压缩到工作高度)（4）装上带静环的压盖。静环及压盖内孔与轴外圆间隙沿圆周误差0.1，拧紧压盖螺栓，四周均匀用力,偏斜度0.04。（5）盘车检查压盖、静环与轴是否有摩擦，感觉应均匀，轻快（6）安装辅助设施（7）打开泵入口阀，引入介质试静压，检查密封性。再缓慢盘车逐渐加快，一方面检查泄漏情况，另一方面排出密封腔中气体（很重要），最后等待开车。20
115、24/8/21208（四）泵的抽空和汽蚀（四）泵的抽空和汽蚀抽空：泵启动前没灌泵、进空气、液体不满或介质大量汽化，这种情况下，泵出口压力近于零或接近泵入口压力，泵内压力降低。这叫抽空。抽空会让泵内接触零件和机械摩擦副发生干摩擦或半干摩擦，加剧磨损或零件移位而损坏泵及密封。汽蚀：正在运转中的泵，由于泵内各点压力及温度的差异，介质中溶解的气体溢出或介质组分的局部汽化，同时在另外某些处又不断溶解和凝聚，导致泵内产生高速、高压、高频的水力冲击，这叫汽蚀。汽蚀使泵发出噪音，泵体振动，出口压力大幅波动，严重时损坏泵的某些零件：如叶片出现麻点或蜂窝状，叶轮耐磨环磨损或脱落，叶轮锁紧螺母松动，甚至断轴，抱轴等
116、，机封发生失效及至损坏。2024/8/21209防抽空和汽蚀办法：1、从工艺操作上减少（从稳定工艺操作条件入手）泵的吸入管径应适当加大并尽量减少阻力损失；灌注高度要足够；吸入管路应防止气体的留存；一旦出现气体要能返回塔器，为此在进泵前需加一气体返塔的管线。从工艺操作上,温度宜取下限，压力宜取上限，塔底液面不可过低，泵的流量要适中，尽量减小压力和温度出样较大变化。对入口压力是负压的备用泵入口阀门应关闭。影响压力、温度的因素很多，单纯通过工艺操作避免抽空和汽蚀是不可能的。2、注入式冲洗是解决汽蚀和抽空的有效措施2024/8/212103、从机械密封结构入手从密封结构无法避免汽蚀的产生，但可以减少汽
117、蚀对密封的危害。减少摩擦热，密封面直径尽量小，宽度尽量窄；选材要有好的自润滑性能和低的摩擦系数。静环采用夹固式或增加限位压板。采用平衡型机封（降PV值降摩擦热，动环限位等）或用其他限位方式。2024/8/21211九、机械密封故障分析九、机械密封故障分析（一）摩擦痕迹大于端面宽度（一）摩擦痕迹大于端面宽度1、泵运转时振动太大（使动环运转中产生径向和轴向振摆，液膜厚度变化大，有时密封面被推开，造成泄漏量增大）。2、窄环与轴不同心（静环压盖止口间隙太大，因自重下沉）。2024/8/21212（二）摩擦痕迹小于端面宽度（二）摩擦痕迹小于端面宽度1、窄环内缘高，外缘低，端面间隙呈收敛形液膜压力增大，P
118、比减小，造成泄漏（如果润滑条件好，长期不易跑和至正常）。2、窄环外缘高，内缘低，端面间隙呈喇叭形，液膜压力减小，P比增大（如果润滑条件好，较快跑和，可用，但润滑条件差，会加剧磨损，很快失效）。3、摩擦痕迹不连续，或局部接触，有时出现大半圆（俗称马蹄形）产生泄漏（硬环不平，有可能是热应力变形）。2024/8/21213（三）硬环上无摩擦痕迹（三）硬环上无摩擦痕迹1、传动装置和轴（或轴套）打滑（如顶丝在高温下松动）2、端面未贴和，安装失误3、镶嵌环在高温下松脱2024/8/21214（四）石墨端面出现均匀的环状沟纹（四）石墨端面出现均匀的环状沟纹1、端面液膜汽化，介质工作温度高，摩擦热产生汽化。2
119、、端面高温使浸树脂石墨性能下降。3、非平衡型机械密封，K大，PV值高，大量摩擦热产生汽化。4、介质润滑性不良（液态烃、热水）。5、抽空和汽蚀，引起干摩擦或半干摩擦，使沟纹深一些2024/8/21215（五）石墨端面中间产生环状深沟（五）石墨端面中间产生环状深沟端面过热过载（易发生在温度较高的柴油泵非平衡机械密封上），石墨撕裂附在硬环上磨损石墨，发生粘着磨损。2024/8/212162024/8/21217（六）石墨内缘磨损（六）石墨内缘磨损高温泵密封，压盖通冷却水，高温下冷却水结垢，磨掉石墨内缘，同时动环堵塞，无补偿性。（改用软化水或低压水蒸气）2024/8/21218（七）石墨环台阶过早全磨
120、掉（七）石墨环台阶过早全磨掉1、介质润滑性差（如丁烯等），非平衡型机械密封，无冲洗、冷却。2、石墨质量差，质地粗，不耐磨。2024/8/21219（八）石墨环外缘出现缺口（八）石墨环外缘出现缺口冲洗量过大，冲洗孔正对着石墨，石墨环被冲蚀出现缺口。2024/8/21220（九）石墨环断裂（九）石墨环断裂1、轻烃类介质直径较大，没有冲洗等辅助设施，PV值大，摩擦热不易散失，密封面间汽化，使石墨环温度升高。因石墨传热好，使辅助密封圈升温膨胀（PTFE），挤压力大。同时密封端面附近存在膨胀热应力。二力作用，使石墨断裂。2、平衡型密封，由于安装失误，轴套台阶顶住动环台阶，轴向力太大，造成石墨断裂。202
121、4/8/212212024/8/21222（十十）石墨环出现蚀坑石墨环出现蚀坑(大小不等大小不等15mm，形状不规则形状不规则)多发生在高粘度介质（如100左右的渣油）泵上，因表面受挤压应力，同时又处于滑动状态。石墨表面内部受剪切应力。粘度越大，摩擦力越大，剪切应力越大，当超过石墨强度时，表面发生剥落，表现出来就出现蚀坑。2024/8/21223（十一）硬质合金表面灼伤和裂纹（十一）硬质合金表面灼伤和裂纹2024/8/21224密封面上有环状沟纹是由于密封表面汽化的结果（密封腔中仍为液态），那么，表面灼伤，产生热裂纹则是密封腔中液体已经汽化或抽空，即摩擦副属于干或半干摩擦，表面温度急剧升高，摩
122、擦副过热，一旦液体重新出现，摩擦副被急剧冷却，产生很大的温度应力。对于导热性好和强度高的材料（如WC），出现擦亮和变色的痕迹。有时在密封表面出现裂纹，对导热性差，强度低的材料（堆焊）表面出现径向裂纹。无论哪中材料在环表面都会出现环状沟纹。2024/8/21225（十二）其他故障简介（十二）其他故障简介1、镶嵌环松脱在高温泵（或PV值高的场合）镶嵌环易松脱产生泄漏。如介质为重油、渣油等，环与座之间有油渍，但磨损小（因润滑性好），如介质是汽油，液态轻，环与座之间有磨损，但无油渍。2、辅助密封圈失效方式（1）如图，镶嵌环松脱，端面磨损。（2）4FV圈唇部卷边（密封腔汽蚀产生。）（3）4F由白色变成灰
123、黄色，两件粘在一起；橡胶出现龟裂粘在密封环上。（泵抽空，密封面干摩擦所致）。（4）仅仅靠径向密封的密封圈，使用过程中，橡胶老化失弹，4F冷流变形，失去过盈量造成泄漏。2024/8/212262024/8/212273、传动机构失效密封的传动件常常是紧定螺钉，传动螺钉，传动销，凸缘，拔叉，甚至是单只大弹簧，造成他们的失效常常是：（1）高温使其松动；（2）泵的汽蚀或非补偿环安装倾斜,造成振动冲击磨损；（3）端面比压过高或频繁大幅波动；（4）组对不当（易咬合）使摩擦系数高，润滑性不好；（5）开、停车频繁或受力过大。2024/8/212284、弹簧断裂（1）设计不当（弹簧指数过小，c=D/d应4（58
124、）、材料缺陷、制造不良、疲劳裂纹扩展造成。（2）应力，腐蚀断裂。（3）过载断裂。5、轴套（靠补偿环密封圈处）出现麻坑（1）泵内介质汽蚀（2）非补偿环安装倾斜。这两种原因会导致振动，密封圈轴向振动频率过高使轴套产生麻坑。2024/8/212296、焊接金属波纹管故障（1）高温失弹，高压破裂（2）波片之间结焦、积碳，堵塞失弹（不能用于结焦、积碳和有结晶析出的泵中）（3）外装式弹率小，打开端面2024/8/21230（十三）泵抽空密封失效现象（十三）泵抽空密封失效现象泵抽空是指叶轮内发生汽蚀或泵内没有液体，以及漏进气体或液体汽化。此时，密封处于干或半干摩擦状态。1、石墨环表面出现可目测的环状沟纹2、
125、硬环（堆焊或喷涂）表面出现径向裂纹3、硬环（WC）出现环状沟纹，有时出现径向裂纹或断裂4、辅助密封圈变质（橡胶老化，龟裂、4F变灰黄色，严重时两件粘接在一起）5、热装式环脱落2024/8/21231（十四）密封腔中汽蚀，密封失效现象（十四）密封腔中汽蚀，密封失效现象密封腔汽蚀指在机封周围产生激烈的水力震荡，带动密封件发生迅速的轴向往复运动，使密封遭到严重破坏，比泵抽空要严重得多。其失效现象，包括泵抽空产生的现象，另外，还有以下现象：1、静环离位或防转销打弯2、4F-V圈唇部卷边3、动环被抽到传动座中卡住，弹簧失去作用。4、摩擦副中脆性材料（如SiC）因敲击出现片状剥落2024/8/21232（
126、十五）密封端面汽化的失效现象（十五）密封端面汽化的失效现象端面汽化是由于PV值过高，或高温泵没有辅助设施，或冲洗中断（过滤网堵塞），以及高温泵冷却夹套水结垢，冷却能力下降，泵入口压力下降引起密封腔中压力下降，在轻烃泵中轻组分的含量增加都可能产生端面汽化。密封腔中仍充满液体没有发生汽蚀，也没有发生泵的抽空，其失效现象是：1、石墨环端面有均匀细小的环状沟纹2、硬环、堆焊也出现沟纹3、WC环表面有局部擦亮，在热水和轻烃介质中有时也出现沟纹4、硬环表面粘结小块石墨，该小快石墨将石墨环表面磨出深沟。2024/8/21233（十六）泵振动过大的失效现象（十六）泵振动过大的失效现象泵振动过大没有明显失效现象
127、，但对密封的可靠性和使用寿命有很大的影响，其程度取决于振动的程度。1、密封工作不稳定，有时两端面打开（尤其是平衡型机封），泄漏量大，缩短使用寿命。2、机械杂质易进入端面，加剧磨损。3、摩擦痕迹大于端面宽度。4、轴套和辅圈磨损加快。5、传动机构易损坏失效。2024/8/21234（十七）没有冲洗的故障现象（十七）没有冲洗的故障现象1、摩擦热不能及时导走，摩擦副温度高，密封端面易汽化，工作不稳定，易失效；2、密封腔机械杂质易进入端面，端面出现沟纹而失效；3、泵叶轮内汽蚀或泵抽空时，易损伤密封；4、密封腔少量汽化时，很易发展成汽蚀，使密封严重损坏（如果有注入式冲洗，可以避免）；5、弹簧周围淤积杂质，
128、堵塞失弹；6、有些备用泵长期不运行，密封腔内淤塞，致使盘车不动。2024/8/21235（十八）动环选材注意事项（十八）动环选材注意事项1、导热系数高于静环（动环有转动热），有利于热量散失，否则端面温度高，使用寿命短；2、在腐蚀很小场合，尽量不用喷涂陶瓷（导热性差，易产生裂纹），特别在液态烃中禁止使用；3、在没有冲洗的密封中，尽量不选堆焊及耐磨性低的材料，因为表面易出现沟纹，使用寿命短；4、高温泵冲洗不佳密封，尽量不用热装环，即使用，选线膨胀系数一致的材料；5、钴基WC在酸性介质中，耐蚀性差而寿命短；6、直径较大的密封（90），由凸缘传动的动环不用WC，改用石墨或SiC（磨损小）。2024/8
129、/21236十、补充内容十、补充内容（一）机械密封标准介绍（一）机械密封标准介绍与密封制造厂相关的密封标准共44（一）密封技术条件1.JB/T4127.1-1999机械密封技术条件机械密封技术条件适用范围设备介质压力（MPa）温度（）转速（rpm）轴径（mm）离心泵及类似机械清水、油类和一般腐蚀性介质01.6-20803000101202024/8/21237技术要求平面度软环0.0009端面垂直度静环7级零件水压压力1.25倍硬环动环7级时间10min端面Ra非金属0.4辅圈接触面Ra3.2渗漏0金属0.2尺寸公差H8或h8弹簧JB/T7757.1同套高度差0.5端面平行度静环7级弹座内孔R
130、a3.2O胶圈JB/T7757.2动环7级尺寸公差E92024/8/21238性能要求泄漏量（mL/h)磨损量（软环mm/100h）使用寿命静压泄漏（L/h）d50d50d50d50350.02使用寿命352024/8/21239适用范围设备介质压力（MPa）温度（）线速度（m/s）轴径（mm）锅炉给水泵锅炉水507070250型式:单端面、内装、多弹簧、平衡型、静止式，或单端面、流体动压式2.JB/T6614-1993锅炉给水泵用机械密封技术条件锅炉给水泵用机械密封技术条件2024/8/21240技术要求平面度软环0.0011端面垂直度静环7级零件水压压力1.25倍硬环动环7级时间10min
131、端面Ra非金属0.2辅圈接触面Ra3.2渗漏0金属尺寸公差H8或h8弹簧JB/T7757.1同套高度差0.5端面平行度静环7级弹座内孔Ra3.2O胶圈JB/T7757.2动环7级尺寸公差E9未注公差IT122024/8/21241IT12IT12泄漏量（mL/h)磨损量（软环mm/100h）使用寿命静压泄漏（L/h）内装静止式流体动压式1005000.028000h性能要求2024/8/21242适用范围设备介质压力（MPa）温度（）转速（rpm）轴径（mm）清水、油类、溶剂及一般腐蚀性液体02（单层）25（双层）20030060003.JB/T6373-1992焊接金属波纹管机械密封技术条件
132、焊接金属波纹管机械密封技术条件2024/8/21243技术要求平面度软环0.0009端面垂直度静环7级零件水压压力1.25倍硬环动环7级时间10min端面Ra非金属0.4辅圈接触面Ra3.2渗漏0金属0.2尺寸公差H8或h8弹簧JB/T7757.1同套高度差0.5端面平行度静环7级弹座内孔Ra3.2O胶圈JB/T7757.2动环7级尺寸公差D8波纹管组件1.外观2.弹力15%3.两端0.54.自由高度25.波片硬度HRC3848（冷轧1625）6.焊菇宽（2.23）片厚，双层（4.25）片厚7.气压检漏2024/8/21244性能要求泄漏量（mL/h）磨损量（mm/100h）使用寿命静压泄漏（
133、L/h）见下表0.024000h运转试验的1/3泄漏量（mL/h）轴径（mm）转速（rpm）压力（MPa）泄漏量（mL/h）运转试验现场使用503000023825560000271225105030000251025715600002102515182024/8/21245适用范围设备介质压力（MPa）温度（）线速度（m/s）轴径（mm）小型潜水电泵、内燃机冷却水泵水、油类及一般弱腐蚀性液体00.5010010404.JB/T6619.1-1999轻型机械密封技术条件轻型机械密封技术条件2024/8/21246技术要求平面度软环0.0009端面垂直度静环7级零件水压压力1.25倍硬环0.00
134、06动环7级时间10min端面Ra非金属0.2辅圈接触面Ra3.2渗漏0金属0.1尺寸公差H8或h8弹簧JB/T7757.1同套高度差0.5端面平行度静环7级弹座内孔Ra3.2O胶圈JB/T7757.2工作变形60%动环7级尺寸公差E92024/8/21247性能要求泄漏量（mL/h)磨损量（软环mm/100h）使用寿命静压泄漏（L/h）小型潜水电泵内燃机冷却水泵0.120.024000h2024/8/21248适用范围设备介质压力（MPa）温度（）线速度（m/s）轴径（mm）离心泵及类似机械水、油类及一般弱腐蚀性液体00.8-201001010805.JB/T6616-1993橡胶波纹管机械
135、密封技术条件橡胶波纹管机械密封技术条件2024/8/21249技术要求平面度软环0.0009端面垂直度静环9级零件水压压力1.25倍硬环动环9级时间10min端面Ra非金属0.4辅圈接触面Ra3.2渗漏0金属0.2尺寸公差H8或h8弹簧JB/T7757.1同套高度差0.5端面平行度静环9级弹座内孔Ra3.2O胶圈JB/T7757.2动环9级尺寸公差E91.胶硬度A6552.未柱公差GB/T1804-f2024/8/21250性能要求泄漏量（mL/h)磨损量（软环mm/100h）使用寿命静压泄漏（L/h）d50d50d50d50350.034000h352024/8/21251适用范围设备介质压
136、力（MPa）温度（）线速度（m/s）轴径（mm）中压反应釜立式搅拌2.66.43503301006.HG/T2734-1995中压反应釜用机械密封技术条中压反应釜用机械密封技术条件件2024/8/21252技术要求平面度软环0.0009端面垂直度静环6级零件水压压力1.25倍硬环动环6级时间10min端面Ra非金属0.2辅圈接触面Ra3.2渗漏0金属0.2尺寸公差H8或h8弹簧GB1239.2-89的二级精度同套高度差0.5端面平行度静环5级弹座内孔Ra3.2O胶圈JB/T7757.2动环5级尺寸公差E91.采用双端面平衡型2.未注公差GB/T1804-f2024/8/21253性能要求泄漏量
137、（mL/h)磨损量（软环mm/100h）使用寿命静压泄漏（L/h）d80d808108000h，强腐蚀或挥发性气体4000h2024/8/21254适用范围设备介质压力（MPa）温度（）转速（rpm）轴径（mm）反应釜立式搅拌除强氧化性酸、高浓度碱以外的各种流体1.3310-52.5080500301307.HG/T2269-1992釜用机械密封技术条件釜用机械密封技术条件2024/8/21255技术要求平面度软环0.0009端面垂直度静环6级零件水压压力1.5倍硬环动环6级时间10min端面Ra非金属0.4辅圈接触面Ra3.2渗漏0金属0.2尺寸公差H8或h8弹簧GB1239.2-89的一级
138、精度同套高度差0.5端面平行度静环7级弹座内孔Ra3.2O胶圈JB/T7757.2动环7级尺寸公差F91.未注公差IT122024/8/21256性能要求泄漏量（ml/h)磨损量（软环mm/100h）使用寿命静压泄漏（L/h）d80d808100.038000h，强腐蚀或挥发性气体4000h同左一2024/8/21257（二）试验（二）试验8.JB/T6619-1993轻型机械密封试验方法轻型机械密封试验方法型式试验:（清水静压1.25倍压力，15min；清水运转最高工作压力，100h，每4h记录一次：压力、温度、泄漏量、转速、功率，三级以上计量部门检磨损量；最高工作压力气密，1min，记录气
139、泡个数）出厂试验:（清水运转最高工作压力，每批一套，5h，每1h记录一次：压力、温度、泄漏量、转速、功率；最高工作压力气密，1min，记录气泡个数）。2024/8/21258型式试验:（清水或20号机油，双端面采用空气或氮气，静压1.25倍压力，10min；运转最高工作压力，100h，每2h（前24h，每1h）记录一次：压力、温度、泄漏量、转速、功率）出厂试验:（运转最高工作压力，每批一套，6h，每1h记录一次：压力、温度、泄漏量、转速、功率）9.HG/T2099-1991釜用机械密封试验规釜用机械密封试验规范范2024/8/21259型式试验:（清水静压1.25倍压力，15min；清水运转最
140、高工作压力，100h，每4h记录一次：压力、温度、泄漏量、转速、功率，三级以上计量部门检磨损量）出厂试验:（清水运转最高工作压力，每批一套，5h，每1h记录一次：压力、温度、泄漏量、转速、功率；最高工作压力）10.GB/T14211-1993机械密封试验方法机械密封试验方法11.JB/T7369-1994机械密封平面度检验方法机械密封平面度检验方法12. GB/T1184-1996形状和位置公差，未注公差值形状和位置公差，未注公差值2024/8/21260（三）零件（三）零件13.JB/T7757.1-1995机械密封用圆柱螺旋弹簧机械密封用圆柱螺旋弹簧主要内容：1）试验负荷压缩三次，永久变形
141、3%。2）工作压缩量为2080%。3）弹力公差：0.1P（有效圈210），0.08P（有效圈10）。4）弹簧外径（或内径）公差：0.01D,最小0.15（C=48）；0.015D,最小0.2（C=815）。5）自由高度公差：0.03H,最小0.7（d1.5）；0.04H,最小0.9（d1.5）。2024/8/212616）总圈数公差：0.25（总圈n110）；0.5（总圈n1=1020）。7）垂直度：0.0524H。8）磨平后端头厚度1/8d。2024/8/2126214.JB/T7757.2-1995机械密封用机械密封用O形橡胶圈形橡胶圈15.JB/T8872-1999机械密封用碳石墨密封环
142、技术条件机械密封用碳石墨密封环技术条件主要内容：规定了尺寸系列和公差，设计机械密封时选用。主要内容：规定了材料代号，物理机械性能，粗糙度和形位公差，试验（非平衡型1MPa、平衡型2.4MPa，持续10min）检验运输包装等方法。2024/8/21263主要内容：规定了材料代号，化学成分，力学性能，粗糙度和形位公差，试验检验运输包装等方法。主要内容：规定了两种结构的毛坯及规格系列、机物理机械性能、技术要求、试验方法、检验规则和包装方法。16.JB/T6374-1992机械密封用碳化硅密封环技术条件机械密封用碳化硅密封环技术条件17.JB/T8871-1999机械密封用硬质合金密封环毛坯机械密封用
143、硬质合金密封环毛坯2024/8/21264主要内容：规定了四种结构（平环、静环、平衡型动环、非平衡型动环）的尺寸系列和公差，以及表示方法、物理机械性能、技术要求、试验和检验规则、包装方法等，设计机械密封时选用。主要内容：规定了两种结构（双片两波、双片三波）的尺寸系列和公差，以及表示方法、技术要求、试验和检验规则、包装方法等，设计机械密封时选用。18.JB/T8724-1998机械密封用反应烧结氮化硅密封环机械密封用反应烧结氮化硅密封环19.HG/T2479-1993机械密封用波形弹簧技术条件机械密封用波形弹簧技术条件2024/8/21265主要内容：规定了技术要求、试验和检验规则、包装方法等，
144、设计机械密封时应用。主要内容：规定了技术要求、试验和检验规则、包装方法等，设计机械密封时应用。主要内容：规定了两种结构的毛坯、机物理机械性能、技术要求、试验方法、检验规则。20.HG/T2044-1991机械密封用喷涂氧化铬密封环技术条件机械密封用喷涂氧化铬密封环技术条件21.JB/T6372-1992机械密封用堆焊密封环技术条件机械密封用堆焊密封环技术条件22.JB/JQ9013-1985机械密封用氧化铝陶瓷密封环毛坯技机械密封用氧化铝陶瓷密封环毛坯技术条件术条件2024/8/21266（四）标准密封（四）标准密封23.JB/T1472-1994泵用机械密封泵用机械密封 24.JB/T737
145、1-1994耐碱泵用机械密封耐碱泵用机械密封25.JB/T7372-1994耐酸泵用机械密封耐酸泵用机械密封26.JB/T8723-1998泵用焊接金属波纹管机械密泵用焊接金属波纹管机械密封封103、 B103、 104、 B104、 104A、 B104a、 114、114a167（I105）、168、169151、152、153、153a、154、154aJ111、J112、J113、J114、J115、J117、J121、J1232024/8/21267231、231L、232、232L2001、2002、2003、2004、2005、2006、2007、2008202、204、205、
146、206、207、212、22227.HG/T3124-1998焊接金属波纹管釜用机械密封技术焊接金属波纹管釜用机械密封技术条件条件28.HG2264-1992搅拌传动装置搅拌传动装置-机械密封机械密封29.HG2098-1991釜用机械密封系列及主要参数釜用机械密封系列及主要参数2024/8/21268（五）综合（五）综合30. GB5894-86 机械密封名词术语机械密封名词术语31. HB/T4127.2-1999 机械密封分类方法机械密封分类方法1温度高温（150），中温（80150），普温（-2080），低温（15MPa）,高压（315MPa），中压（13MPa），低压（常压1MPa）
147、，真空（负压）3线速度超高速（100m/s），高速（25100m/s），一般速度（120），一般轴径（25120），小轴径（3MPa或25m/s或120mm），轻型（0.5MPa,080,800.6c、安装机械密封的设备转子轴向窜动量0.5mm。d、安装时必须将轴、釜端盖清洗干净，防止杂质进入密封安装部位。表1单位：mm2024/8/212982、安装a、安装前，应确认产品型号及规格与设备要求一致。b、将密封套入轴上，均匀用力推进到轴台阶，应确保轴套密封圈在安装中不致受损伤。c、采用对角线交叉拧紧方式，用联接螺钉将密封腔4与釜端盖拧紧。d、沿轴向装入异形键24，可用铜棒或木棒敲击到位。e、加防
148、松垫圈20和螺母21,拧紧螺母21至轴套19被牢固地压在轴台阶上。f、将密封辅助系统管路连接到阻塞液入口、出口，同时将泄漏口用管接头引出到接泄漏液的容器内。g、从注油孔用油枪注入2号钠基润滑脂进入滚动轴承腔内，其注入量为轴承腔的1/21/3。2024/8/212993、试车a、密封安装完毕后，手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰和声音异常等，以确定是否要重新安装和调整。b、密封腔内通入阻塞液，全部排出密封腔的空气。使密封腔内阻塞液的压力大于介质压力0.2MPa,并观察密封静压有无泄漏情况。c、确认上述两项正确无误后进行试运转。2024/8/213004、操作注意事项a、设备运转时应注意观
149、察控制仪表是否正常，设备有无异响及过热等现象。b、运行前和运行中，密封腔内必须按规定要求充满阻塞液，阻塞液应选择清洁、中等粘度、不易汽化、不污染介质、润滑性好的液体，其压力必须始终保持高于介质压力0.2MPa以上。c、阻塞液流量大小应根据密封腔的温升来确定，流量越大，温升越小。一般通过温度表监测控制密封腔温度100。d、运行初期注意密封的泄漏情况。一般情况下，初始泄漏可能偏大，但经过一段时间的运行跑合，泄漏会减小甚至接近为零。2024/8/21301e、试运转中，应注意设备的振动和声音的变化。由于轴和机壳的热膨胀差异，机器可能出现振动，在这种情况下，会诱发密封故障。这时应停机并对管线、联轴器、
150、地脚螺钉等部分再次加以调节和紧固。四、保养和贮存四、保养和贮存a、用户收到产品时，应对产品进行验收，核对装箱单的数量和规格。核对后应按原包装方式放入包装箱内。机械密封应放在-1540的通风避光房间内存放。b、本产品为集装式机械密封，用户不能自行对产品解体。c、本产品贮存期为一年。超期使用时，应通知本公司的销售人员到场检测认可后，产品方可使用。2024/8/21302五、售后服务五、售后服务本产品在使用中如出现问题，应及时通知本公司的销售人员，本公司将在24小时内提出具体解决方案。如属产品质量问题，本公司将免费维修或更换产品，直至密封性能指标达到标准中的规定，用户满意为止。四川日机密封件有限公司
151、（四川密封技术研究所）地址：四川省成都市武侯区红牌楼长益街1号邮编：610041电话：(028)85078535、85079906传真：(028)85087055网址：http:/2024/8/213032024/8/213041-防转销2-静环垫3-下端密封圈4-密封腔5-卡环6-动环7-动环0形圈8-轴套0形圈9-紧定螺钉10-弹簧座11-弹簧12-上腔0形圈13-轴承腔14-油封15-管接头16-轴承17-上端盖18-毡圈19-轴套20-防松垫圈21-螺母22-上轴承箱螺钉23-垫圈24-异形键25-下轴承腔26-轴承箱联接螺钉27-轴承箱0形圈28-轴承挡圈29-定位套30-垫圈31-
152、下轴承箱螺钉32-键33-静环34-静环密封圈35-静环挡圈附图CM99BD-C型高压釜用机械密封结构图2024/8/21305附表CM99BD-C型高压釜用机械密封主要尺寸单位：mm规格dd0d1DD1D2D3HH2n-Mx304540230190149200260438-233040555040506560270220175230265478-255060757060658075300250203260270516570858070809590809010510036031025932028853.212-259095112.29510011510510011012511542537031
153、23802955916-30110120135125120130145135485430363440310641302024/8/21306CM29B和和CM291B型机械密封安装使用说明书型机械密封安装使用说明书一、介绍CM29B和CM291B型机械密封属于高压泵用机械密封，执行标准为本公司企业标准Q/62160781-71-2003。其适用范围为：密封腔内压力36MPa（CM29B型）；310MPa（CM291B型），密封腔内温度-20120，转速3000r/min,轴径30150mm,介质：各类化工流体。CM29B型为多弹簧、拨叉传动、平衡型结构；CM291B型是在CM29B型的基础上，
154、静环端面增加流体动压槽，见附图。其主要尺寸见附表。2024/8/21307二、主要性能指标1、泄漏量在适用范围内，泄漏量：20ml/h（CM29B型）或300ml/h（CM291B型）。2、寿命在适用范围内，使用寿命4000h。在使用条件苛刻时不受此限。2024/8/21308三、安装、使用和操作1、为了使CM29B型和CM291B型机械密封具有良好的密封性能，安装密封的设备应满足以下要求：a、安装机械密封部位的轴（或轴套）的外径尺寸公差为h6，表面粗糙度Ra值不大于1.6m。b、安装机械密封部位的轴（或轴套）的径向跳动公差按表1规定。表1单位：mm轴（或轴套）外径跳动公差500.04500.
155、062024/8/21309c、安装机械密封的设备转子轴向窜动量0.3mm。d、密封腔体与密封压盖结合的定位面A对轴表面的跳动公差按表1要求，定位止口B对轴表面的同轴度按表2要求。表2单位：mm轴（或轴套）外径同轴度公差800.04800.052024/8/21310e、安装动环辅助密封圈的轴（或轴套）的端部应有10，轴向长3的圆滑连接的倒角，以便于安装。f、安装静环辅助密封圈的端盖的孔的端部应有20、轴向长1.53倒角，与辅助密封圈的结合部位的表面粗糙度Ra不大于3.2m。g、安装时必须将轴（或轴套）、密封腔体、密封端盖及机械密封清洗干净，防止杂质进入密封安装部位。2、安装a、安装前，应确认
156、产品型号及规格与设备要求一致。b、用软绸轻轻清洗密封端面，并在摩擦副表面涂上一层薄薄的清洁润滑油。*c、在安装密封的轴（或轴套）、腔体及压盖等与辅助密封圈接触处均匀涂油。*注：对于乙丙橡胶，或在介质不允许混入润滑油的情况下，可涂抹蓖麻油或肥皂水。2024/8/21311d、测量压盖轴向安装高度LB的值，根据附表，计算弹簧座轴向定位尺寸LA（LA=L1-LB）e、将弹簧座组件（包括弹簧座1、紧定螺钉2、弹簧3、导向销4、推环5、传动螺钉11）由轴端套上轴（或轴套）按LA位置定位，并通过拧紧紧定螺钉2，将弹簧座组件紧固在轴上。f、顺次装上动环V形圈6、动环7，注意保护动环V形圈6不致在安装中受损。
157、g、将防转销10紧配合装上压盖，注意销子冒出高度应低于静环槽深H0.51.5mm。将静环0形圈8抹油装上压盖，然后将静环装入压盖，注意防转销10与静环槽角度对齐，直到静环底面全部贴合。h、检查静环端面与压盖轴向定位基准面A的平行度，平行度应符合表3的规定。2024/8/21312表3单位：mm轴外径d平行度公差350.02535d550.0355d900.0490d1500.05i、将完成上一步骤的压盖套上轴，缓缓压向动环，通过对角线交叉拧紧方式拧紧压盖螺钉，直到全部压盖螺钉上紧。2024/8/213133、试车a、密封安装完毕后，手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰和声音异常等，否则要
158、重新安装和调试。b、打开冲洗管路阀门，密封腔内通入密封介质，全部排出密封腔的空气，使密封腔中全部充满介质，并观察密封有无泄漏情况。c、确认上述两项正确无误后进行试运转。2024/8/213144、操作注意事项a、设备运转时应注意观察控制仪表是否正常、设备有无异响及过热等现象。b、运行初期注意密封的泄漏情况。一般情况下，初始泄漏可能偏大。经过一段时间的跑合，泄漏会减小甚至接近为零。c、试运转中，应注意设备的振动和声音的变化。由于轴和机壳的热膨胀差异，机器可能出现振动，在这种情况下，会诱发密封故障。这时应停机并对管线、联轴器、地脚螺钉等部分再次加以调节和紧固。2024/8/21315四、保养和贮存
159、a、用户收到产品时，应对产品进行验收，核对装箱单的数量和规格。核对后应按原包装方式放入包装箱内。机械密封应放在-1540的通风避光房间内存放。b、本产品贮存期为一年。超期使用时，应通知本公司的销售人员，到场检测认可后方可使用。2024/8/21316五、售后服务本产品在使用中如出现问题，应及时通知本公司的销售人员，本公司将在24小时内提出具体解决方案。如属产品质量问题，本公司将免费维修或更换产品，直至密封性能指标达到标准中的规定，用户满意为止。四川日机密封件有限公司（四川密封技术研究所）地址：四川省成都市武侯区红牌楼长益街1号邮编：610041电话：(028)85078535、85079906
160、传真：(028)85087055网址：http:/2024/8/213171-弹簧座2-紧定螺钉3-弹簧4-导向销5-推环6-动环V形圈7-动环组件8-静环密封圈9-静环10-防转销11-传动螺钉附图CM291B（CM29B）型高压泵用机械密封结构图2024/8/21318CM98BD-C型机械密封安装使用说明书型机械密封安装使用说明书一、介绍一、介绍CM98BD-C型机械密封属于大轴径釜用机械密封，执行标准为本公司企业标准Q/62160781-72-2003。其适用范围为：密封腔内压力1.3310-5Mpa（绝压）2.5MPa（表压），釜内介质温度-20350，转速300r/min, 轴径1
161、40200mm,介质：PH值为311的各种流体。CM98BD-C型为平衡型、双端面、集装式结构，见附图。其主要尺寸见附表。二、主要性能指标二、主要性能指标1、泄漏量：15ml/h.2、正常使用寿命H：当工作介质为PH值等于68的气体或液体时，H8000h;当工作介质PH值超出上述范围时，H4000h。特殊情况不受此限。2024/8/21319三、安装、使用和操作三、安装、使用和操作1、为了使CM98BD-C型机械密封具有良好的密封性能，安装密封的设备应满足以下要求：a、安装机械密封部位的轴的外径尺寸公差为h8，表面粗糙度Ra值不大于1.6m。b、安装机械密封部位的轴的径向跳动公差0.6mm。c
162、、安装机械密封的设备转子轴向窜动量0.5mm。d、安装时必须将轴、釜端盖清洗干净，防止杂质进入密封安装部位。2024/8/213202、安装a、安装前，应确认产品型号及规格与设备要求一致。b、将密封套入轴上，均匀用力推进到轴台阶，应确保轴套密封圈在安装中不致受损伤。c、采用对角线交叉拧紧方式，用联接螺钉将密封腔体组件3与釜端盖拧紧。d、沿轴向装入异形键19，可用铜棒或木棒敲击到位。e、加防松垫圈18和轴套螺母16,拧紧轴套螺母16至轴套23被牢固地压在轴台阶上。f、将密封辅助系统管路连接到阻塞液入口、出口，同时将泄漏口用管接头引出到接泄漏液的容器内。g、从注油孔用油枪注入2号钠基润滑脂进入滚动
163、轴承腔内，其注入量为轴承腔的1/21/3。2024/8/213213、试车a、密封安装完毕后，手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰和声音异常等，以确定是否要重新安装和调整。b、密封腔内通入阻塞液，全部排出密封腔的空气。使密封腔内阻塞液的压力大于介质压力0.2MPa,并观察密封静压有无泄漏情况。c、确认上述两项正确无误后进行试运转。4、操作注意事项a、设备运转时应注意观察控制仪表是否正常，设备有无异响及过热等现象。2024/8/21322b、运行前和运行中，密封腔内必须按规定要求充满阻塞液，阻塞液应选择清洁、中等粘度、不易汽化、不污染介质、润滑性好的液体，其压力必须保持始终高于介质压力0.
164、2MPa以上。c、阻塞液流量大小应根据密封腔的温升来确定，流量越大，温升越小。一般通过温度表监测控制密封腔温度100。d、运行初期注意密封的泄漏情况。一般情况下，初始泄漏可能偏大，但经过一段时间的跑合，泄漏会减小甚至接近为零。e、试运转中，应注意设备的振动和声音的变化。由于轴和机壳的热膨胀差异，机器可能出现振动，在这种情况下，会诱发密封故障。这时应停机并对管线、联轴器、地脚螺钉等部分再次加以调节和紧固。2024/8/21323四、保养和贮存四、保养和贮存a、用户收到产品时，应对产品进行验收，核对装箱单的数量和规格。核对后应按原包装方式放入包装箱内。机械密封应放在-1540的通风避光房间内存放。
165、b、本产品为集装式机械密封，用户不能自行对产品解体。c、本产品贮存期为一年。超期使用时，应通知本公司的销售人员到场检测认可后，产品方可投入使用。五、售后服务五、售后服务本产品在使用中如出现问题，应及时通知本公司的销售人员，本公司将在24小时内提出具体解决方案。如属产品质量问题，本公司将免费维修或更换产品，直至密封性能指标达到标准的规定，用户满意为止。2024/8/21324四川日机密封件有限公司（四川密封技术研究所）地址：四川省成都市武侯区红牌楼长益街1号邮编：610041电话：(028)85078535、85079906传真：(028)85087055网址：http:/2024/8/2132
166、52024/8/213261-下端盖2-下端盖0形圈3-密封腔体组件4-动环组件5-动环0形圈6-弹簧座0形圈7-传动螺钉8-键9-静环10-防转销11-轴承箱12-轴承13-轴承挡圈14-轴承箱盖15-毡圈16-轴套螺母17-起吊环18-防松垫圈19-异形键20-管接头21-轴承螺母22-轴承箱螺钉23-轴套24-油封25-静环0形圈26-腔体上0形圈27-弹簧座28-紧定螺钉29-弹簧30-下端盖螺钉附图CM98BD-C型高压釜用机械密封结构图2024/8/21327附表CM98BD-C型高压釜用机械密封主要尺寸单位：mm规格dd0d1D1D2D3DMx140140160160450300
167、3405001401501501701703501501601601801803601601701701901905103303705601701801802002003801801901902102103901902002002202204002002024/8/21328CMX4型机械密封安装使用说明书型机械密封安装使用说明书一、介绍CMX4型橡胶波纹管机械密封，执行标准为中华人民共和国机械行业标准JB/T6616-93。其适用范围为：密封腔压力00.8MPa，密封腔温度-20100，线速度10m/s,轴径1080mm,介质：清水、油类或一般弱腐蚀性液体。CMX4型为单弹簧、半波橡胶波纹管
168、结构。见附图。其主要尺寸见附表。2024/8/21329表1轴（或轴套）外径(mm)泄漏量(ml/h)5035052、寿命在适用范围内，使用寿命4000h,条件苛刻时不受此限。二、主要性能指标1、泄漏量在适用范围内，CMX4型机械密封的泄漏量要求满足表1。2024/8/21330三、安装、使用和操作1、为了使CMX4型机械密封具有良好的密封性能，安装密封的设备应满足以下要求：a、安装机械密封部位的轴（或轴套）的外径尺寸公差为h8，表面粗糙度Ra值不大于1.6m。b、安装机械密封部位的轴（或轴套）的径向跳动公差按表2的规定。表2单位：mm轴（或轴套）外径跳动公差500.04500.062024/
169、8/213312、安装a、安装前，应确认产品型号及规格与设备要求一致。*b、用软绸轻轻清洗密封端面，并在摩擦副表面涂上一层薄薄的清洁润滑油。*c、在安装密封的轴、腔体及压盖等与辅助密封圈接触处均匀涂油。*d、将静环密封垫6套上静环5，然后一起装入压盖，直到静环底面全部贴合，才算安装到位。测量LB值。e、根据附表中L3值，计算出LA=L3-LB的值，确定轴上定位台阶A面的位置，可通过加垫片调节，使LA符合计算值。2024/8/21332e、根据附表中L3值，计算出LA=L3-LB的值，确定轴上定位台阶A面的位置，可通过加垫片调节，使LA符合计算值。f、将旋转环部分（包括弹簧座1、弹簧2、压套3、
170、动环组件4）由轴端套上轴（或轴套）至橡胶波纹管刚好完全套上轴，不可再往里推，应确保橡胶波纹管在安装中不致受损。g、将完成d步骤的压盖套上轴，缓缓压向动环，通过对角线交叉拧紧方式拧紧压盖螺钉，直到全部压盖螺钉上紧。*注：对于乙丙橡胶，或在介质不允许混入润滑油的情况下，可涂抹蓖麻油或肥皂水。2024/8/213333、试车a、密封安装完毕后，手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰和声音异常等，否则要重新安装和调试。b、打开冲洗管路阀门，密封腔内通入密封介质，全部排出密封腔的空气，使密封腔中全部充满介质，并观察密封有无泄漏情况。c、确认上述两项正确无误后进行试运转。2024/8/213344、操
171、作注意事项a、设备运转时应注意观察控制仪表是否正常、设备有无异响及过热等现象。b、运行初期注意密封的泄漏情况。一般情况下，初始泄漏可能偏大。经过一段时间的运行跑合，泄漏会减小甚至接近为零。c、试运转中，应注意设备的振动和声音的变化。由于轴和机壳的热膨胀差异，机器可能出现振动，在这种情况下，会诱发密封故障。这时应停机并对管线、联轴器、地脚螺钉等部分再次加以调节和紧固。2024/8/21335四、保养和贮存a、用户收到产品时，应对产品进行验收，核对装箱单的数量和规格。核对后应按原包装方式放入包装箱内。机械密封应放在-1540的通风避光房间内存放。b、本产品贮存期为半年。超期使用时，应通知本公司的销
172、售人员到场检测认可后，产品方可使用。2024/8/21336五、售后服务本产品在使用中如出现问题，应及时通知本公司的销售人员，本公司将在24小时内提出具体解决方案。如属产品质量问题，我公司将免费维修或更换产品，直至密封性能指标达到标准中的规定，用户满意为止。四川日机密封件有限公司（四川密封技术研究所）地址：四川省成都市武侯区红牌楼长益街1号邮编：610041电话：(028)85078535、85079906传真：(028)85087055网址：http:/2024/8/213371-弹簧座2-弹簧3-压套4-动环组件5-静环6-静环密封垫附图CMX4型橡胶波纹管机械密封结构图2024/8/21
173、338附表CMX4单位：mm规格dD3D7L1L338.15453.97539.528.52024/8/21339CMB1型机械密封安装使用说明书型机械密封安装使用说明书一、介绍CMB1型金属波纹管机械密封，执行标准为中华人民共和国机械行业标准JB/T6373-92。其适用范围为：密封腔压力02MPa（单层波片）,23.45MPa（双层波片），密封腔温度-40220，线速度3000r/min,轴径16100mm,介质:油类、液态烃、酸、碱、溶剂、纸浆等化工流体。CMB1型为旋转式金属波纹管结构。见附图。其主要尺寸见附表。2024/8/21340二、主要性能指标1、泄漏量在适用范围内，CMB1型
174、机械密封的平均泄漏量要求满足表1。表1轴外径(mm)密封腔压力(MPa)平均泄漏量(ml/h)5003.45850021023.45152、寿命在适用范围内，使用寿命4000h,特殊工况例外。2024/8/21341三、安装、使用和操作1、为了使CMB1型机械密封具有良好的密封性能，安装密封的设备应满足以下要求：a、安装机械密封部位的轴（或轴套）的外径尺寸公差为h7，表面粗糙度Ra值不大于1.6m。b、安装机械密封部位的轴（或轴套）的径向跳动公差按表2的规定。表2轴（或轴套）外径(mm)跳动公差(mm)500.04500.062024/8/21342c、安装机械密封的设备转子轴向窜动量不超过0
175、.3mm。d、安装波纹管座的轴（或轴套）端部应有10，轴向长3的圆滑连接倒角。e、密封腔体与密封压盖结合的定位面对轴（或轴套）表面的跳动公差按表2要求。f、安装静环辅助密封圈的端盖的孔的端部应有20、轴向长23倒角，与辅助密封圈接触的内孔表面粗糙度Ra不大于1.6m，端面表面粗糙度Ra不大于3.2m。g、安装时必须将轴、密封腔体、密封端盖及机械密封清洗干净，防止杂质进入密封安装部位。2024/8/213432、安装a、安装前，应确认产品型号及规格与设备要求一致。b、用软绸轻轻清洗密封端面，并在摩擦副表面涂上一层薄薄的清洁润滑油。*c、在安装密封的轴、腔体及压盖等与辅助密封圈接触处均匀涂油。*d
176、、将静环密封圈5套上静环4，然后将静环槽对准防转销，推入压盖，直到静环密封圈与压盖台阶端面完全贴合。测量LB值。e、根据附表中L3值，确定波纹管组件轴向定位尺寸LA（LA=L3-LB）的值。2024/8/21344f、将波纹管组件（包括紧定螺钉1、波纹管座密封圈2波纹管组件3）由轴端套上轴（或轴套），按LA位置定位，并通过紧定螺钉1锁紧，安装到位。注意波纹管座密封圈2在安装中不受到损伤。g、将完成d步骤的压盖套上轴，缓缓压向波纹管组件，通过对角线交叉拧紧方式拧紧压盖螺钉，直到全部压盖螺钉上紧。注：对于乙丙橡胶，或在介质不允许混入润滑油的情况下，可涂抹蓖麻油或肥皂水。2024/8/213453、
177、试车a、密封安装完毕后，手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰和声音异常等，否则要重新安装和调试。b、打开冲洗管路阀门，密封腔内通入密封介质，全部排出密封腔的空气，使密封腔中全部充满介质，并观察密封有无泄漏情况。c、确认上述两项正确无误后进行试运转。2024/8/213464、操作注意事项a、设备运转时应注意观察控制仪表是否正常、设备有无异响及过热等现象。b、运行初期注意密封的泄漏情况。一般情况下，初始泄漏可能偏大。经过一段时间的运行跑合，泄漏会减小甚至接近为零。c、试运转中，应注意设备的振动和声音的变化。由于轴和机壳的热膨胀差异，机器可能出现振动，在这种情况下，会诱发密封故障。这时应停机
178、并对管线、联轴器、地脚螺钉等部分再次加以调节和紧固。2024/8/21347四、保养和贮存a、用户收到产品时，应对产品进行验收，核对装箱单的数量和规格。核对后应按原包装方式放入包装箱内。机械密封应放在-1540的通风避光房间内存放。b、本产品贮存期为一年。超期使用时，应通知本公司的销售人员到场检测认可后，产品方可使用。2024/8/21348五、售后服务本产品在使用中如出现问题，应及时通知本公司的销售人员，本公司将在24小时内提出具体解决方案。如属产品质量问题，我公司将免费维修或更换产品，直至密封性能指标达到标准中的规定用户满意为止。四川日机密封件有限公司（四川密封技术研究所）地址：四川省成都
179、市武侯区红牌楼长益街1号邮编：610041电话：(028)85078535、85079906传真：(028)85087055网址：http:/2024/8/213491-紧定螺钉2-波纹管座密封圈3-波纹管组件4-非补偿环5-非补偿环密封圈附图CMB1型金属波纹管机械密封结构图2024/8/21350附表CMB1单位：mm规格dD3D4D6D7LL1L31630*/2632*/28232748.642.5*30.6183234273350.544*30.52033.53629352236.5*/36 39*/3831372439*/3841*/40333948.341.8*28.52539.6
180、*/39 42*/4134404841.5*2842.8*/42 45*/4437434942.5303045*/4447*/46394530.532464842483348*/4750*/49424835495144502024/8/21351附表CMB1单位：mm规格dD3D4D6D7LL1L33852.558495651.545324055.56051584357.563546145596556634862685966506570627053.947.533.95368.57365735570756775587283707858.952.538.960758572806379887583
181、2024/8/21352附表CMB1单位：mm规格dD3D4D6D7LL1L36584.590778558.952.538.96884.593819059.739.77087.595839267.26046.2759510488978098.51099510545.7851051141001109011111910511572.26550.795114124110120100117.51291151252024/8/21353CMB5型机械密封安装使用说明书型机械密封安装使用说明书一、介绍CMB5型金属波纹管机械密封，执行标准为中华人民共和国机械行业标准JB/T6373-92。其适用范围为：密
182、封腔压力02MPa，密封腔温度-100420，转速6000r/min,轴径30150mm,介质:油类、液态烃、酸、碱、溶剂、纸浆等化工流体。CMB5型为静止式金属波纹管结构。见附图。其主要尺寸见附表。2024/8/21354二、主要性能指标1、泄漏量在适用范围内，CMB5型机械密封的平均泄漏量要求满足表1。表1轴（或轴套）外径(mm)转速(r/min)平均泄漏量(ml/h)5030008600012503000106000152、寿命在适用范围内，使用寿命4000h,特殊工况例外。2024/8/21355三、安装、使用和操作1、为了使CMB5型机械密封具有良好的密封性能，安装密封的设备应满足以
183、下要求：a、安装机械密封部位的轴（或轴套）的外径尺寸公差为h7，表面粗糙度Ra值不大于1.6m。b、安装机械密封部位的轴（或轴套）的径向跳动公差按表2的规定。表2轴（或轴套）外径(mm)跳动公差(mm)500.04500.062024/8/21356c、安装机械密封的设备转子轴向窜动量0.3mm。d、密封腔体与密封压盖结合的定位面对轴（或轴套）表面的跳动公差按表2要求。e、安装波纹管座密封圈的端盖的贴合底面的表面粗糙度Ra不大于3.2m。f、安装时必须将轴（或轴套）、密封腔体、密封端盖及机械密封清洗干净，防止杂质进入密封安装部位。2024/8/213572、安装a、安装前，应确认产品型号及规格
184、与设备要求一致。b、用软绸轻轻清洗密封端面，并在摩擦副表面涂上一层薄薄的清洁润滑油。c、在安装密封的轴、腔体及压盖等与辅助密封圈接触处均匀涂油。d、将非补偿环组件5、非补偿环密封垫6套上轴套，通过传动螺钉7和弹性垫圈8，采用对角线交叉拧紧方式拧紧。然后将轴套及轴套密封圈套上轴，安装到位并锁紧。（轴套有两种，一种是沟式，用键传动；一种是直筒式，通过螺母压紧抱轴器传动。）2024/8/21358e、测量LB值，根据附表中L3值，计算出LA（LA=L3LB）的值，通过加垫片调节，使LA符合计算值。f、用防转螺钉1将导流套2、波纹管座密封垫3、波纹管组件4和压盖紧固在一起。然后装上衬套，用螺钉锁紧。g
185、、将完成上一步骤的压盖套上轴，缓缓压向非补偿环组件，通过对角线交叉拧紧方式拧紧压盖螺钉，直到全部压盖螺钉上紧。2024/8/213593、试车a、密封安装完毕后，手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰和声音异常等，否则要重新安装和调试。b、打开冲洗管路阀门，密封腔内通入密封介质，全部排出密封腔的空气，使密封腔中全部充满介质，并观察密封有无泄漏情况。c、确认上述两项正确无误后进行试运转。2024/8/213604、操作注意事项a、设备运转时应注意观察控制仪表是否正常、设备有无异响及过热等现象。b、运行初期注意密封的泄漏情况。一般情况下，初始泄漏可能偏大。经过一段时间的运行跑合，泄漏会减小甚至
186、接近为零。c、试运转中，应注意设备的振动和声音的变化。由于轴和机壳的热膨胀差异，机器可能出现振动，在这种情况下，会诱发密封故障。这时应停机并对管线、联轴器、地脚螺钉等部分再次加以调节和紧固。2024/8/21361四、保养和贮存a、用户收到产品时，应对产品进行验收，核对装箱单的数量和规格。核对后应按原包装方式放入包装箱内。机械密封应放在-1540的通风避光房间内存放。b、本产品贮存期为一年。超期使用时，应通知本公司的销售人员到场检测认可后，产品方可使用。2024/8/21362五、售后服务本产品在使用中如出现问题，应及时通知本公司的销售人员，本公司将在24小时内提出具体解决方案。如属产品质量问
187、题，我公司将免费维修或更换产品，直至密封性能指标达到标准中的规定，用户满意为止。四川日机密封件有限公司（四川密封技术研究所）地址：四川省成都市武侯区红牌楼长益街1号邮编：610041电话：(028)85078535、85079906传真：(028)85087055网址：http:/2024/8/213631-防转螺钉2-导流套3-波纹管座密封垫4-波纹管组件5-非补偿环组件6-非补偿环密封垫7-传动螺钉8-弹性垫圈附图CMB5型金属波纹管机械密封结构图2024/8/21364附表CMB5型金属波纹管机械密封主要尺寸单位：mm规格d0d1d2D1D3D4D5LminLminL1L33020253
188、2.5 29.54951491221165836.535253036.5 34.556605640283541.5 39.56165611371317346.545334046.5 44.56670661491438558.550384551.5 49.571757155435056.5 54.57883781571519361.560485561.5 59.583888365536067.5 64.588938870586572.5 69.5971049775637077.5 74.5981049880657581.5 79.51031091031521468856.52024/8/2136
189、5附表CMB5型金属波纹管机械密封主要尺寸单位：mm规格d0d1d2D1D3D4D5LminLminL1L385708086.584.51081141081521468856.590758592.589.51151191151601549664.595809097.594.51201241201791008595102.599.512512912518210590100107.5104.513013413011095105112.5109.5135140135186120105115122.5119.5145150145130115125132.5129.5155160155140125135
190、142.5139.5165170165194150135145152.5149.518018818019616310573.52024/8/21366(四四)磁力密封介绍磁力密封介绍磁力密封是一种依靠永磁材料提供端面闭合力的轴封装置。与普通机械密封相比，由于使用永磁材料代替了弹簧，密封省去了弹簧的同时，还省去了弹簧座、推环等零件，密封主体就只剩下一对动静环（摩擦副），因而使得磁力密封结构简单、紧凑，轴向尺寸极短，和普通油封差不多。同时，磁力密封安装和普通油封一样非常方便。因此，磁力密封又叫磁力油封，具有油封的外形尺寸，又具有机械密封的使用性能。磁力密封由于具备这些特点，因而应用场合非常广泛，在
191、减速机、齿轮箱、通风机、鼓风机、汽轮机、泵、马达等转动设备中的轴承润滑油或输送油类介质设备上可以广泛运用，并且在其它介质的泵上也具有很好的应用前景。2024/8/21367我公司开发的磁力密封产品CMT1型（见图1），属实用新型专利产品（专利号：ZL01247638.2）。其工作原理是，动环2上镶有数个均布的永磁材料，靠O形圈1传动和密封，静环3装在静环座6上，靠O形圈4和5防转和密封，动静环之间靠永磁材料提供密封端面贴合力。密封的关键控制点有三个，选取永磁材料、选取静环材料和确定O形圈过盈量。我公司永磁材料选用的是Sm-Co类永磁，静环材料多数情况下采用特殊处理碳钢，O形圈过盈量通过计算和试
192、验获得。CMT1型磁力密封的主要尺寸见表1。目前，我公司又研制开发了一种CMT11型磁力密封（见图2），它和CMT1的主要不同点在于，传动O形圈和密封O形圈分别设置，静环用整体式。这种密封传动负荷可以增大而且安全可靠，可以用于介质压力较高的场合。2024/8/21368图1CMT1型磁力密封2024/8/21369表1CMT1型磁力密封主要尺寸表规格dDD3LL12045451682247472552522852523055498.73252528355555386262406360199426565168457364.5199506867188.55272725576756086806584
193、90192024/8/21370表1CMT1型磁力密封主要尺寸表规格dDD3LL17098942713.575100982212801009811.585115109.510.590127118129512512310012512510.5105135.8130261311014013525111151401402312015014526131251501482513.5130160160231113516516514017017011.514517517025152024/8/21371表1CMT1型磁力密封主要尺寸表规格dDD3LL11501801752513.51551901852312
194、.5160200189165200195131702052001752102051802152101852202151902252201952302252002352302024/8/21372图2CMT11型磁力密封2024/8/21373Sm-Co类永磁材料，属于专为航空航天、雷达、电子对抗、通讯等新开发的航空磁性材料，其综合性能好，保证了磁力密封的性能。我公司生产的CMT1型磁力密封主要用于油类介质，压力低于0.5MPa，转速3000r/min，温度80，已先后在武石化、上海石化、大庆石化、安庆石化、云天化等企业成功应用，密封性能良好，正常使用寿命在一年以上。CMT11型磁力密封用于弱腐
195、蚀型介质，介质压力3MPa，目前正在进行型式试验，预计年底可投入市场运用。磁力密封的应用情况见表2。2024/8/21374(五五)高压机械密封研制高压机械密封研制概述在现代石油化工及诸多领域，用于高压流体的泵、釜、反应器很多，而且往往被用作整套装置中的核心设备。这些流体旋转机械中的机械密封又是关键之中的关键，由于它的失效，整个装置可能停产，更甚者，有可能造成设备事故及人员伤亡。按照机械密封分类标准，当密封腔体压力大于3MPa时该种机械密封就属于高压机械密封。由于它的重要性，近年来国内许多大型引进装置中的高压机械密封，都是从国外公司引进的，因为国内在高压机械密封方面，技术尚不成熟，产品零星，性
196、能很不稳定。在这种情况下，我们根据市场情况，应国内一些石油化工企业的委托，以订货合同方式，从九五年开始，开发、研制了不同工况的高压机械密封，这些密封在市场上都已经获得了很好的运用。2024/8/21375主要型式及技术指标主要型式及技术指标对于高压机械密封，我们查阅了大量资料，到使用厂家详细了解使用情况，针对目前国内高压机械密封的实际问题，研制能适用于高压环境的、能替代国外同类产品的机械密封，通过研制、试验、修改、定型的过程，达到稳定、可靠、长寿命的要求。我们研制的高压机械密封，从大的结构方面，可以分为四种：单端面、双端面、串联式、三端面（双端面加串联式）。2024/8/21376对每一种结构
197、的密封，又考虑了下面几个方面：一、从受力角度考虑结构的合理性，采取各种措施提高机械密封的使用寿命，如端面开流体动压槽，设平衡腔等；二、确定合理的载荷系数（+0.050.15）、弹簧比压、端面比压；三、采取可靠的传动方式；四、考虑适当的静环支承方式；五、选取适当的材质，特别是摩擦副材质；六、进行强度校核；七、提高关键尺寸精度（如端面宽度及一些形位公差）。2024/8/21377首先我们介绍一种新型密封流体动压式机械密封，这种密封是在动环或静环端面上开数个均布的流体动压槽，深度1mm左右，槽形多种多样，根据工况，主要是使用PV值来设计，通过试验来确立。这是一种新型的流体动压式密封，专门为在高压和高
198、摩擦热的情况下，改善密封端面润滑膜稳定性而研制的。当密封环旋转时，槽能使液体强烈地冷却距它较远的密封端面。进行这种冷却时，在密封环的初始表面上形成与槽数相等的流体动力楔和高压区。由于切向流和压力降，在每一槽后形成慧星状润滑楔。因此，随着密封面上载荷和滑动速度的增加，摩擦系数反而减小。这种密封结构在华能南京电厂电动给水泵上，以及在镇海炼化公司溶剂脱沥青装置P103泵上运用了几年，都很成功。2024/8/21378我们研制的高压机械密封的技术参数如下：1）密封腔内压力：312.0MPa2）密封腔内温度：-201203）转速：15000rpm4）泄漏量：5300ml/h5）寿命：40008000h
199、高压机械密封重点考核的指标是：寿命和泄漏量。2024/8/21379研制的技术方案和技术路线研制的技术方案和技术路线高压机械密封，需要承受很高的压力，因此，设计思路上应有别于常规机械密封。由于内压高，启动力矩大，PV值高，温升大，所以设计的机械密封应有高的可靠性，高的稳定性，在高压下的灵活追随性。在设计中，我们首先考虑的是，要有可靠的方式传递力矩，尽量增强机械密封的强度，严格控制端面比压，采用强制手段将摩擦热传出密封腔体，同时设计出合适的摩擦副结构，采用先进、适用的材料。2024/8/213801.对研制的密封的要求1）研制的密封要满足使用的要求；2）研制的密封结构可直接替代现有的密封结构；3
200、）研制的密封要易于维修、便于装拆、易于调节，具有新颖性。4）密封端面材料须具有良好的耐磨性能，以保证密封的使用寿命；5）要具有成本低、结构紧凑等特点。2024/8/213812.采用的技术方案通过查阅资料，对使用厂家的调查，结合我们的实际情况，针对不同的工况，分别研制了适用于高压环境的单端面密封、双端面密封、串联式、三端面密封。为了将摩擦热及时带走，需外接强制冷却冲洗，摩擦端面开流体动压槽，双端面密封应增加冷却罐，并采用强制循环冷却方式，将摩擦热带出密封腔体。选用具有好的化学稳定性和自润滑性的碳石墨材料和硬质合金、碳化硅材料作为摩擦副，并在环的结构上采取措施，将其受力方式加以改变，充分利用其抗
201、压能力较强的特点，达到令人满意的效果。对于压力超过6.0MPa机封，静环则进一步采用浮动式结构，设置平衡腔，这样可以提高静环的追随性和更好地改善静环的受力情况。2024/8/213823.技术关键1）密封结构的确定和设计2）端面比压的确定2024/8/213834.技术线路采取的技术线路如图1所示。图1我们研制的高压机械密封基本上解决了上述技术关键问题，经过试验证明，研制开发的高压机械密封达到了预期的技术指标。2024/8/21384关键技术问题的解决过程关键技术问题的解决过程 1.机封总体结构的确定1）单端面高压机械密封由于密封压力高，在设计时必须考虑摩擦副的支承定位、传动、传热方式，密封环
202、应有最佳的几何形状，还要有可靠的力矩传递方式；采取适当的冷却措施以带走有害的摩擦热；在摩擦端面开流体动压槽；高压密封摩擦副中碳石墨的强度及刚度是设计中的关键，碳石墨环变形是影响其性能的重要因素，摩擦副的硬环材料（如硬质合金、碳化硅等）的强度比碳石墨材料高一个数量级，因此硬环的强度与刚度均能满足要求，但是这些材料一旦变形就不易复原，设计时应注意热变形以及抗冲击性能，过高的负荷，特别是可变的密封压力，会引起端面变形，即使微米级的变形也将影响密封的性能。2024/8/21385对于CM292B型高压机械密封，我们在设计中，认真仔细的对国外同类机封的结构进行分析，我们认为进口机封静环上两个对称的椭圆形
203、孔（如图2）削弱了静环的机械强度（曾经出现过进口机封连续失效的情况），其实失效的现象均为从两椭圆形孔处断裂，为提高摩擦副的强度、刚度，选用整体式结构的动静环，避免热镶产生的内应力造成摩擦副变形，影响密封性能。静环采用浮动式结构。我们对进口机封静环的结构作了如下的改进，首先改原静环的防转销防转为对称的凸耳防转，以增大静环本身的强度，其次在静环的外园周上开出均匀的半园槽，让介质以最短的时间充满静环背面的平衡腔，改善其受力情况。2024/8/21386改变后的静环结构如图3所示。从而提高其追随性，还可以降低对静环自身强度和刚度的要求。图2图32024/8/21387另外小弹簧弹力均匀，并且可使机封结
204、构紧凑，因此，选用小弹簧；辅助密封圈选用V形圈；因O形圈在高压下容易被挤入动环与轴套（或轴）间的缝隙中，造成密封失效；外接强制冲洗液，带走摩擦热，冲洗液应沿摩擦副的切线方向引入。结构如图4所示。 图图4 CM292型密型密封封2024/8/21388CM29型和CM291B型高压泵用机械密封是我公司最早推出的标准单端面高压泵用机械密封（见图5），属于多弹簧、螺钉传动、平衡型结构。CM291B型密封是在CM29型的基础上静环端面开设了流体动压槽以适应更高的工作负荷。这两种密封的共同特点是结构简单，零件采用增厚壁厚结构，动环、静环常采用硬对硬材料组合方式，该两种密封是用得最广泛的密封型式。2024
205、/8/213891弹簧座；2紧定螺钉；3弹簧；4导向销；5推环；6动环V形圈；7动环组件8静环密封圈；9静环；10.防转销；11传动螺钉图5CM29B和CM291B型密封2024/8/21390表1CM29B和CM291B型密封主要尺寸单位为毫米规格dd0D3D4D6D7D8D9L1L3L4L5L6L8302552575571.4431.572465134.721353057626066.436.5403562676571.441.5454067727076.446.5504572777582.4552.57547145.522555077828087.4586560919692101.672
206、.512770659610198107.674.5794914247570101107105114.6802024/8/21391表1CM29B和CM291B型密封主要尺寸单位为毫米规格dd0D3D4D6D7D8D9L1L3L4L5L6L88075106112110119.6585.579495147248580111117115124.6918350.51527.59085116122120129.696.5168.59590121127125136.610210095126132130141.6107.5875229110105140150145156.661279756718301201
207、151501601551681379960209.33313012016017217018314210464341401301701871851981521106822361501401802022002131651167224382024/8/213922）双端面、串联式及三端面高压机械密封其设计思路与单端面高压机械密封的设计思路相同，不同之处在于，对于双端面密封，其使用压力低于第一种时，在静环的设计上可不用浮动式结构，在设计中必须要考虑力矩的可靠传递，动、静环要有最佳的几何形状，以及高的强度和刚度，好的追随性，对于有毒、易燃、易爆的介质，单端面密封不能适用，因密封一旦失效，将会造成严重的后
208、果，给国家和企业造成巨大的经济损失，还会造成环境污染，甚至会危及生命安全。针对这种工况，我们设计了平衡型双端面机械密封。为了及时将密封腔内的摩擦热带走，在传动套上加一螺旋套，加大密封液的循环，弹簧选用小弹簧，辅圈选用O形圈，结构如图5所示。当密封压力很高时，如超过6MPa，可采用串联式密封，若介质为易燃、易爆、有毒或贵重流体时，可采用三端面密封，即双端面加串联式结构。2024/8/213932.端面比压的确定密封负荷水平的标志是PV值，通常轴的转速是恒定的，密封端面的压力负荷主要受介质压力影响，所以可以通过采用平衡型结构来减小有效的压力值。减小摩擦端面的宽度，可以减小摩擦热。高压密封设计的要点
209、之一是确定载荷系数及端面宽度，确定载荷系数和端面宽度的最佳值比较困难，通常端面宽度b=25mm，根据载荷系数设计及强度设计的需要进行调整。我们知道，端面比压P比=P弹+（K-）P介。在机械密封的设计中，应避免出现K-0的情况，这样机封将处于极不稳定的状态，随时有被打开的可能，造成密封失效。摩擦热的大小与端面比压的大小成正比，因此，要降低摩擦热，就必须要控制端面比压，和选择较小的弹簧比压P弹。在此，我们选择载荷系数K与该工况下的膜压系数相近，弹簧比压P弹选用0.10.15MPa，这样就可将端面比压控制在理想的范围内，从而达到控制摩擦热的目的，提高机封的使用寿命。2024/8/21394CM19B
210、D-C型机械密封 图62024/8/21395实验室试验和工业运行实验室试验和工业运行 当时，由于我们实验室条件的限制，不能模拟现场工况，因此，我们将实验室试验改在现场进行。在现场按要求将机封装上设备，按机封试验规范，先作静压试验，静压合格后，再作动压试验。我们的产品已经在镇海炼化化肥厂合成氨装置4112-P3泵上使用已经有3年时间，运行状况良好，已完全替代进口产品，此泵工作参数如下：介质：水，进口压力8.6MPa出口压力9.5MPa，密封腔压力9.65MPa，温度187，同时也在齐鲁塑料厂聚丙烯装置的P200和P201上使用已经有6年时间，在内蒙化肥厂和九江大化肥合成氨装置A-GA302泵上
211、使用已经有2年时间，在荆门化肥厂P200泵上也使用了几年时间。通过现场工业运行，证明我们的设计是合理的，研制是成功的，参数和结构的选择也是正确的，我们提供的产品已完全替代进口同类产品，使用寿命有些甚至超过了国外同类产品。2024/8/21396结束语结束语经过这几年的工作，本课题已园满完成，各项考核指标均满足和超过合同要求。经过现场工业运行试验的多次装拆、启动、停机及长周期连续运行，证明我们研制开发的高压密封性能好、寿命长、并可运用于不同的介质工况，证明该项目的研制是成功的，我们的设计思想和技术路线是正确的，扩大应用将有较大的经济效益和社会效益。2024/8/21397祝祝: : 身体健康身体健康 工作顺利工作顺利! !2024/8/21398
