机械密封的作用和原理范文

导语：如何才能写好一篇机械密封的作用和原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：石油机械密封；工作原理；失效；对策

中图分类号：TS653 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2014）01（b）-0000-00

在实际的石油化工生产中，常会有一些有害流体产生，为了防止这些有害流体外流，往往会把它们封装在专门的装置中。在石油化工生产中机械密封装置因其所存在的优势而被普遍应用，机械密封是接触式密封的一种，保证机械密封的正常运转是系统装置与设备进行安全生产以及长周期运行的重要前提基础和保障。为了保证石油机械密封能够更好的运行，就应该对其工作原理进行分析，不断的改善机械密封装置，促进石油化工事业的持续稳定发展。

1石油机械密封的工作原理及特点

1.1石油机械密封工作原理

机械密封，通常被形象地称为“端面密封”，其是一种避免有害流体流出的装置，在工作原理上，主要是借助于流体的压力和磁力的作用提高密封效果，使垂直于旋转轴线的端面保持贴合并且相对滑动，从而提高了密封的质量。在石油领域中所使用的机械密封在原理上与普通的机械密封基本一致，是在弹簧力与介质压力的作用下，非旋转环紧密地贴合到旋转环上，在旋转的过程中，双方实现相对性地滑动，介质的径向流动就会被阻止，此时所形成的摩擦副即为机械密封的主密封。弹簧与介质压力的向下推动，会对于摩擦副经过摩擦所受到的损害进行补偿，从而能够保持密封端面之间紧密接触的持久性。机械密封的密封圈作用，还可以对于环和轴之间所产生的缝隙进行补偿，以避免有液体从缝隙泄露。在非补偿环和压盖之间所采用的是非补偿环辅助密封圈，其可以避免介质从这里流出。在实际的应用中，石油机械密封的辅助密封圈并不会有相对的运动状态，属于是静密封。另外，在密封圈的选择上，一般会选择使用“O”形圈，也可以使用垫片来进行处理。

1.2石油机械密封特点

机械密封主要由四部分组成，即：密封端面（动环和静环组合）、辅助密封圈、缓冲补偿部分（以弹性元件组成）、促使动环能够随着轴旋转的传动部分。从石油机械密封的特点上来看，主要表现在其使用寿命较长、可靠性高、泄露量小、功耗较低，并且不必经常进行维修，对轴的磨损小，能够很好的适应实际生产过程中较高的密封要求，例如高温、低温以及真空的环境状态下，或者是各类腐蚀性强的物质，都要采取特殊的密封措施。对于设备装置的密封，机械密封是最为关键的，但是由于其机械密封结构相对复杂，所以，即便是存在着很多的密封优点，鉴于其在制造和安装的过程中，对于精准度的要求很高，导致了成本提高，而且对于维修人员的技术要求也会很高。因此，保障密封工作的可靠性，对于延长石油机械密封的使用寿命是非常必要的。

2石油机械密封失效的原因及对策

2.1失效原因分析

2.1.1由于压力导致机械密封失效

在机械密封中，若密封压力腔内的压力超过了其可承受的范围，则其密封端面比压，从而导致液膜难以更好的形成，甚至会出现端面磨损严重的现象，与此同时，也会使发热量增多，致使机械密封零件变形。当工作压力出现波动的现象，会使弹性变形量以及密封效果带来一定的负面影响，泄漏量也会随着压力的变化而变化。

2.1.2因为介质腐蚀引起机械密封失效

首先，机械密封的表面在腐蚀性介质的作用下遭到严重的腐蚀作用，在强烈的腐蚀作用下，并且时间上延续较长，就会将石油密封机械的某些密封部件穿透，从而导致泄露现象发生。其次，在介质腐蚀与应力的共同作用下，弹簧和金属波纹管会出现破裂的现象；第三，机械密封装置上的碳化钨环一般是要焊接到不锈钢座上面的，在使用的过程往往会出现不当操作，就会导致不锈钢座出现晶间腐蚀。

2.1.3高温致使机械密封失效

第一，导致机械密封失效的一项重要因素是常高温油泵，诸如减压塔底泵、油浆泵、回炼油泵等出现热裂。在干摩擦的作用下，或者抽空、冷却液中断、以及密封面中混入杂质等因素，都会造成密封面的环表面出现径向裂纹。第二，密封机械的常用部件碳-石墨环，很容易出现石墨碳化，从而造成了机械密封失效。这主要是由于碳-石墨环必须在零下105到250摄氏度之间进行工作，一旦超过了这个温度范围，就会发现有树脂从碳-石墨环的表面析出，进而在高温状态下，摩擦面周围的树脂就很容易被碳化，当有粘结剂出现，就会因发泡软化而导致机械密封失效。第三，对于一些橡胶辅助密封件，诸如氟橡胶、全橡胶以及乙丙橡胶等，如果超出了被允许的温度范围，就会由于老化而失去弹性，从而出现了变硬、龟裂的现象，机械密封失效。目前所使用的机械密封主要是以柔性石墨为主要材料，其具有耐高温、耐腐蚀的性能，但由于回弹性较差，很容易在外在环境的影响喜爱发生脆裂，使机械密封失效。

2.2相应的解决对策

1、对于密封机械的选型，要根据转动设备的作业环境和工况来选择，一些辅助设施是必不可少的。例如，在高温的环境条件下作业，所选择密封环就要具有耐高温性，石墨、钴基碳化钨等都是较好的选择。此外，还要配置必要的密封冲洗设施，以起到冷却、、以及净化的功能。

2、对于石油机械密封的日常使用，要按照规范，并注意维护及保养。介质和工作环境对于对机械密封具有一定的影响力，那么，在日常的使用过程中，就要按照规程正确操作，做好设备的密封巡检工作，对于转动设备的运行状况时时关注，严格控制介质的特性指标，以免机械密封使用环境的工况发生变化。

3、加强机械密封的检修质量。对于密封配置要进行常规检查。重视检修质量，在密封配置过程中，对于保持密封元件要轻拿轻放，保持清洁完整，依照检修规程来合理的调整间隙及配合。比如，机械密封面间隙以及弹簧比压等，此外，还要注意避免使泵的振动幅度过大，尤其要注重转子的动平衡及对中找正。

3总结

伴随着社会经济的持续快速发展，无论工业生产还是日常生活，对石油的需求量日益增多，在石油化工领域中，机械密封显得日益重要。石油机械密封在实际的工作中，其工作环境可能是气态、液态、或者汽液态，若机械密封介质的沸点较低，当机械处于运行状态的时候，就会升高温度，密封介质就会被挥发，此时，密封的作用就很难发挥出来。注意选择石油机械密封，并按照的相关的规范进行操作，只有这样才会让石油机械密封能够安全可靠的运转，延长其使用寿命。同时，相关的工作人员要熟练掌握机械密封的工作原理及其自身的特点，促使机械密封在石油化工领域充分发挥其自身的优势，更好的促进石油化工事业的持续稳定发展。

参考文献

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[3]蔡仁良，顾伯勤，宋鹏云.过程装备密封技术[M].北京：化学工业出版社，2002：115.

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摘 要：本文主要对造成双端面机械密封失效的原因进行分析，重点强调机械的系统性和科学性，论述双端面机械密封失效可能出现的危害，提出解决双端面机械密封失效的方案及优化措施，以便降低维修次数和事故发生的次数。双端面机械密封技术可以广泛的应用在不同工作中，为液体运输过程中的泄露问题更是提供了一项很好的保障功能。随着我国工业不断的发展，对于机械密封有了更为深入的研究和探讨。

关键词：双端面；机械密封；分析；研究方法；策略

我国在上个世纪六十年代才意识到机械密封的重要，由于近些年可持续发展的战略决策普遍实行导致企业不断的加强重视环保问题，使用机械密封的企业越来越重视机械的效果，本文侧重分析了双端面机械因为磨蚀、损坏、失去和材料不得当匹配等方面原因造成密封失效的原因，提出一些注意事项和使用步骤。

一、双端面机械密封的原理

双端面机械密封原理，是依靠垂直在旋转轴线上的端面在补偿机构弹力与流体压力的双重作用下，加上辅助密封的配合，保持贴合而构成的防止流体泄漏的装置。双端面机械密封结构在工作时，由流体压力和弹性元件的弹力等引起的合力作用下，在密封环的端面上产生一个适当的压紧力，使得两个接触端面，动环和静环端面相互紧密的贴合，并且在两个端面之间极小的间隙中维持一层极薄的液膜，进而达到密封的目的。

双端面机械密封有两道端面密封，若是一级密封失效，二级密封仍然可密封以防止泄露。一般的双端面机械密封都需要外供密封液系统，向密封腔内引入封液进行堵封、和冷却，多为循环冷却使用。密封液既可以冲洗摩擦副改善机械密封工作环境，又可以作为一级密封面是否失效的重要检测手段。

二、双端面机械密封出现失效的现象和原因

1.离心泵在不良的环境中运行

双端面机的机泵在遇到波动时会产生出泵汽蚀，当振动力度加剧，出口压力会降低，造成自动冲洗液的流量快速减少。机械密封的机泵出口会引入物料，对装置自身的冲洗会摩擦生成热量，这些热量会导致动环与静环温度上升，造成密封圈发生碳化、变形、龟裂的结果。振动还会导致机械密封配件的损坏，所以机泵在产生泵汽蚀的时候，一定要马上对外部环境进行检查处理，对内部操作进行相应调整，这样才能保证双端面机械密封系统的平稳。

（一）密封液汽化腐蚀机封造成机械密封失效

在二级密封过程中，密封液作为一种密封必备的液，运用热虹吸的原理让密封液在流动冲洗过程中产生运动带走热量。夏季温度通常过高，密封液的罐体内部温度会上升导致内部热量不容易挥散出去，在密封的空间内同时存在汽体和液体，长时间的化学反应会使得橡胶材质的密封圈老化失效，最终导致液体泄漏的危险事故发生。密封液在汽化的作用下会致使机封的端面处发生断裂的现象，端面在不稳定的状态下会发出尖锐的声响。巡检人员发现任何情况都要及时处理，不留安全隐患。

1.密封端面发生磨损造成机械密封失效

当摩擦幅没有自冲洗能力的时候，将会造成端面干磨的现象，对二级密封过程来讲，间断失去密封液也会促使摩擦副发生干磨现象。或是外加的密封液质量不过关或内含杂质，都会造成机械密封失效。

2.解决双端面机械密封失效的措施

根据离心泵的进口压力数值和出口压力数值、离心泵的结构和类型、泵的磨损情况和轴向力平衡的状态等等，设置合理的离心泵密封压力数值，以下列出常用离心泵密封压力数值：

机械密封失效情况 机械密封失效措施

单级双吸式叶轮的双支承泵 两侧密封腔中的压力均等于泵入口压力。

两级双支承泵 入口端密封腔压力等于泵入口压力，出口端密封腔压力等于一级叶轮出口压力。

多级双支承泵 入口侧密封腔压力等于泵入口压力，出口侧密封腔压力根据平衡管的平衡盘和平衡鼓位置确定。

悬臂式单级泵 根据轴向力平衡状态、叶轮和泵体的口环间隙确定。

（二）规范操作工艺

在实际的操作过程中一定要保证按照规范的流程进行操作，才能使得各个工艺设备的温度、压力和组成都在相对稳定的区间内，形成汽液平衡、热量平衡和物料平衡的状态，避免机泵运行中出现超温、超压、抽空、汽蚀等问题，避免损坏机封。

1.密封液导致密封端面失效的控制措施

对密封液要进行合理的维护和使用，操作人员要确保密封液的清洁度、温度在正常的标准范围内，最好定期检测密封液的粘度、纯度等指标，保证机械密封的效果与使用寿命。当密封液含有杂质时，极易造成密封面损伤，导致密封失效泄漏，因此要严把密封液质量，避免加入不合格密封液或将杂质带入密封液。当机泵输送物料为高温时，还要选用换热器系统或采用外冲洗来降低密封液的温度，API682标准中说的很详细。

结语：

通过对双端面机械密封失效情况分析，要提供稳定的机泵运行工艺条件，选择适合的密封液，要结合实际情况制定一系列的改进措施，才能提高机械密封的使用寿命，减少机泵的检查维修次数，最大限度的降低事故发生率和泄露发生率。

参考文献

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关键词：酸泵；机械密封；渗漏；解决对策

机械密封也称之为端面密封，其端面主要垂直于旋转轴线。该端面流体压力和补偿机械外弹力的共同作用下贴合于另一端，但其依靠辅助密封的配合，而实现相对滑动，从而有效避免了流体泄漏的现象。因机械密封的密封性相对稳定，密封参数高，正常情况下不会出现泄漏，并且具有低功耗，对轴承磨损小，而振性较强等特点，其使用范围非常广泛。酸泵渗机械密封渗漏的原因非常多，其中因机械密封渗漏在酸泵的整个维修量中占到45%以上。对此，酸泵的稳高、高效正常运行会直接受机械密封好坏的影响。

1. 机械密封原理

机械密封的工作原理较为简单，主要依靠机械端面所产生的流体压力和补偿机构的磁力或弹力的相互作用下，并在垂直于轴作相对滑动的端面保持贴合，以辅助密封而达到阻滞渗漏的一种轴封装置。下图1所示为机械密封结构图。

图1.机械密封结构图

如图1中 A、B、C、D 这四个通道可能为机密封中流体泄漏的主要途径，C、D泄漏通道均属于静密封，二者分别壳体与压盖、压盖与静止环之间的密封。B通道属于一个相对静密封，实际上是旋转环与轴之间的一个密封。端面在受到一定的磨损或摩擦的情况下，会微量移动并沿轴向作追随偿环。对此，相对来说这些泄漏通道非常容易受封堵。通常静密封元件比较常用的橡胶有两种：一是橡胶O形圈，二是聚四氟乙烯V形圈。而辅助密封的静止环及补偿环的旋转环，会经常使用具有弹性元件功能的橡胶、金属波纹管及聚四氟乙烯结构。

A通道是相对滑动的动密封，静止环与旋转环的端面会实现彼此贴合，它在机械密封装置中会作为一个主密封，其中机械密封的寿命和性能都是由它所决定的。所以相对来说对于密封端面的加工有很高的要求，此外，为了确保密封端面能够保持稳定的液膜，对于腔制端面上的单位面积压力必须进行严格控制，主要因压力过大的情况下，所要求稳定的液膜不利于形成，这样一来会使端面加速磨损，而如果压力过下，会增加泄漏量。因引，在机械密封的设计和安装过程中，必须确保端面单位面积压力值控制在适当的范围内，这样才能获得较好的密封性，又能延长其使用寿命。

2.常见的渗漏现象及解决对策

酸泵机故障维修中，由机械密封渗漏所致占50%以上，酸泵的正常运行会直接受到机械密封运行的影响，现见酸泵机常见的密封渗透漏现象总结分析如下。

2.1 周期性渗漏

渗漏原因：①由于密封面的油量较少而导致密封端面拉毛或出现干摩擦；②密封与辅助轴因泵转子轴向窜动量较大的原因而导致过盈量较大，使轴上的动环不能实现灵活移动，在静环、动环被磨损或翻转后，无法得到补偿位移；③由于叶轮和主轴不平衡，或因为定子与上端盖和下端盖没有定中而导致转子出现周期性振动，从而使汽蚀或轴承经长期运转后容易受到磨损，存在这些现象都会导致酸泵机出现渗漏或密封寿命缩短。

解决对策：①增加密封面油，为确保其量充足，最好将油加到静环、动环密封面之上；②在装配机械密封过程中，尽量保持轴的轴向窜动量还超过 0.1mm，辅助轴与密封的过盈量不能过大，在确保径向密封的基础上，保证在轴上装配动环后能够灵活移动；③纠正上述问题可根据维修的相关标准来进行维修。

2.2泵机封渗漏引起的磨轴现象

渗漏原因：磨轴是往往是小泵机（715kW以下）密封失效的主要原因，静环位置、动环辅助为主要磨轴位置，但还有少数弹簧有磨轴现象；由于酸泵机封失效而导致磨轴产生，其中静环位置、动环辅助密封圈处以及弹簧磨轴现象。导致磨轴主要原因为：①磨轴的主要构件为橡胶波纹管，但轴与橡胶波纹管之间由于上端密封面效果不好的原因使其动静环之间的摩擦力矩大于传递转矩力，从而容易导致相对转动的现象；②BIA型双端面机械密封，当其处于不良工作状态时为反压状态，一般密封面内容易有杂质或颗粒物进入，便容易导致密封失效；③泵所输送的酸液长期可能会使运、静环辅密封受到腐蚀，从而导致橡胶件变得无弹性，甚至有的橡胶件出现腐烂，这种情况下就容易产生磨轴的现象。

解决对策：①确保机封油室腔内的油面线必须比动静环密封面要高；②油室和下端盖装配必须清洁，油中必须保证清洁度，不能含有其它杂物；③对于酸泵机不同的使用介质选择机封时应根据其结构，可以对高扬程泵的机封结构重新进行设计，同时还应加防转销在机封静环，而橡胶宜选择耐弱酸、弱碱的氟橡胶，以避免受腐蚀。

2.3压力所造成的渗漏

渗漏原因：造成机械密封渗漏还可能是因高压和压力波所致，主要因所设计总比压或弹簧比压力过大，在密封腔内压力超过3MPa的情况下，极易导致密封端面比压过大，从而难以形成液膜，密封端面受到严重的磨损，最终会导致密封面热变形。

解决对策：机封在装配过程中，必须按机关规定对弹簧进行压缩，压缩量必须符合要求，不能存在过小或过大的现象，机械密封在高压条件下应采取相应的措施。所选用的材料必须是耐压强度高的，如硬件质合金、陶瓷等，以确保端面能够合理受力。同时，应加强冷却措施，以此尽量减小变形。

2.4真空状态运行造成的渗漏

渗漏原因：在遇到泵进口被堵塞或抽送介质中含有气体的情况下，会导致酸泵机在起动或停机过程中容易使密封腔内存在负压，存在这种情况，会使密封端面容易出现干摩擦的现象，同时内装式机械密封会产生漏气或漏酸液等现象。其中密封对象的方向性存在差异是正压密封与真空密封的主要不同点，同时机械密封在某一方向也有一定的适应性。

解决对策：为了能够改善条件和提高密封性能，对于机械密封最好采用双端面。

2.5介质引起的渗漏

渗漏原因：①如果密封端面内进入固体颗粒杂质，会导致机械密封渗漏，这样一来会加快密封端面磨损或划伤密封羰面，在轴表面因油污或其他物质的堆积速度超过摩擦所导致的磨损速度，使磨耗位移不能受到动环被偿，再加上石墨密封环的密封面内会嵌入固体颗粒，从而导致产生硬对硬的摩擦，一定程度上缩短了其运转寿命；②拆解潜污机械密封后，静环与动环的辅助密封件很可能会出现无弹性或腐烂，从而造成机封大量渗漏或磨轴的现象，若受到腐蚀主要是因动环和静环辅助橡胶密封件受到高温或酸水的影响，严重时会导致机械渗漏过大。

解决对策：①对容易进入固体颗粒的位置对碳化钨摩擦副的机械密封可以选用碳化钨。②针对橡胶件腐蚀性介质，一般静环、动环橡胶密封圈的材料可选择丁腈-40，其具有耐酸碱和高温等特点，一般不容易受到腐蚀，也可选用弱碱、耐弱酸及耐高温的氟橡胶。

3.结语

通过以上对机械密封渗漏原因进行了总结，可了解到机械密封部件本身对精密要求较高，同样在设计、装配质量及机械加工等方面的要求也非常高。所以，在使用机械密封时，为确保各种泵的使用介质要求和技术要求机械密封都能适用，应对机械密封的各种因素进行分析后再使用，以此确保机械密封能够长期正常的运转。

4.参考文献

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[2] 谭晶,杨卫民,丁玉梅,杨维章,鲁选才,唐斌，等. O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析[J]. 与密封. 2011，51(09)：63-66.

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关键词：机械密封　结构原理　失效　措施

一、引言

随着石油、化工、医药、食品、冶金、能源等工业部门的发展，在这些行业中，有的过程属于复杂的化学变化过程，有的过程是将物料进行物理处理的过程，其中绝大多数是在液相或气相中并在一定压力和温度条件下进行的，密封技术因其产品性能的好坏直接影响设备的正常运行，机械设备若不能保证密封，因工作介质跑、冒、滴、漏引起物质流失和能量损耗，造成环境污染，生产不能正常运行，甚至危及人身健康与生命安全。因此对提高生产过程密封水平有重要意义。

随着工业技术的发展，被密封流体压力增加和转轴线速度的提高，两个平面间较短的径向密封面比软填料密封较长的两圆柱面间的轴向密封更有效，于是出现了机械密封。

二、机械密封的发展

目前机械密封几乎应用与工业的各个领域，但主要的机械密封应用于化工、石油化工、制药、食品等过程工业的机械设备上。最早研究机械密封的是英国，1885年英国拥有了第一个端面密封的专利，随后在各个领域出现了机械密封，但是在1957年美国西乐Sealol公司制造的第一个金属波纹管机械密封高温密封是密封领域的一个突破，中国的机械密封技术起步较晚，但发展速度较快。1965年，由原第一机械工业部组织通用机械研究所等单位开展泵用机械密封联合设计。自20世纪80年代以来，中国主要机械密封制造厂引进国外的机械密封技术水平，使中国机械密封技术水平迅速提高。

三、机械密封工作原理

机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(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。

四、机械密封的失效分析

1.机械密封失效的常见特征及判断

1.1机械密封安装调试好后，先要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。

1.2设备在运转中，机械密封发生泄漏。如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。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、阻塞而失弹等原因引起的泄漏。

1.3机械密封工作时产生尖叫。可能是由于密封端面状态不佳，这种工作状态可能导致密封环裂、碎等更为严重的失效，此时要设法改善密封端面的状态。

1.4密封在工作时发生爆鸣声。这主要是由于密封端面间介质产生汽化或闪蒸，要设法给介质提供可靠地工作条件 。

2.机械密封失效的主要因素

2.1摩擦副密封失效

a）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；b）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；c）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；d）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；e）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副。

2.2两密封端面失去膜而造成的失效

a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦；b）介质的压力低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失；c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。

2.3腐蚀而引起的机械密封失效

a）密封面点蚀，甚至穿透。b）由于碳化硅环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；c）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。

2.4高温效应而产生的机械密封失效

a）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；b）石墨炭化是使用碳—石墨环时密封失效的主要原因之一。c）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。

2.5密封端面的磨损而造成的密封失效

a）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。b）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。c）机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损。

3.影响泵用机械密封失效的外部条件

3.1轴的轴向窜量大

机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.5 mm以内。由于轴向力的作用，吸入侧的密封面的压紧力增加，密封面磨损加剧，直至密封面损坏，失去密封作用。

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关键词：机械密封，旋转机械，故障处理，原因分析

0． 前言

机械密封在泵上的应用非常广泛，机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，严重的还将出现重大安全事故。

从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。

1． 机械密封的原理及要求

机械密封又叫端面密封，它是一种旋转机械的轴封装置，指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封。

机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求，使机械密封发挥它应有的作用。

2． 机械密封的故障表现及原因

2.1 机械密封的零件的故障转动机械在运行当中，密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等情况，弹簧用久了也会松弛、断裂和腐蚀。辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。

2.2 机械密封振动、发热故障原因：设备旋转过程中，会使动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质，也会引起机械密封的振动和发热。

2.3 机械密封介质泄漏的故障原因

（1）静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合，都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。（2）周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。（3）机械密封的经常性泄漏。机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。第二方面，是辅助密封圈引起的经常性泄漏。第三方面，是弹簧缺陷引起的泄漏。其他方面，还包括转子振动引起的泄漏，传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏，机械密封辅助机构引起的泄漏，由于介质的问题引起的经常性泄漏等。（4）机械密封振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因，泵的其它零部件也是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。

3． 处理故障采取的措施

如果机械密封的零件出现故障，就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度，提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利。为了提高密封效果，对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求较高。动静环的摩擦面的宽度不大，一般在2～7毫米之间。

3.1 机械密封振动、发热的处理

如果是动静环与密封腔的间隙太小，就要增大密封腔内径或减小转动外径，至少保证0.75mm的间隙。如果是摩擦副配对不当，就要更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。

3.2机械密封泄漏的处理

机械密封的泄漏是由于多种原因引起，我们要具体问题具体处理。为了最大限度的减少泄漏量，安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配，同时还要注意以下事项。

（1）装配要干净光洁。机械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干净。动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。（2）修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑，轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。（3）装配辅助密封圈时，橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤，以免胀大变形，过早老化。动静环组装完后，用手按动补偿环，检查是否到位，是否灵活;弹性开口环是否定位可靠。动环安装后，必须保证它在轴上轴向移动灵活。

3.3 泵轴窜量大的处理

合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，设计方案是:平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。

3.4 增加辅助冲洗系统

密封腔中密封介质含有颗粒、杂质，必须进行冲洗，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉积，使机械密封的弹簧失灵，如果颗粒进入摩擦副，会导致机械密封的迅速破坏。因此机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、、冲走杂物等作用。

3.5 泵振动的处理措施

在泵产品的制造装配过程中，严格按标准和操作规程去执行， 消除振动源。泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时，要严格把关，消除振动源。

4． 总论

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【关键词】干气密封 离心泵 非接触

1 前言

离心泵作为石油化工生产装置中最常用的动设备，约占机泵总用量的90%左右。机械密封是离心泵比较常见的轴端密封形式。由于泵输送的大多是容易燃烧、发生火灾爆炸、泄漏后对环境污染严重危险介质，因此对机械密封的要求就相对比较高，普通的接触式机械密封满足不了生产的要求，以保证安全、满足生产为目标，密封研究人员研发具有非接触、无磨损、低能耗等特点的新型机械密封就显得尤为重要。

新型机械密封具备干运转、动静环不接触、动静环之间利用工作时形成气膜来的特点，是对机械密封的另一种诠释。为了达到工艺介质的零逸出、零泄漏，新型机械密封采取“以气封气”或“以气封液”两种方式（表1）。

2 泵用干气密封的工作原理

由旋转环（动环）、静环、弹簧、密封圈以及弹簧座和轴套组成典型的干气密封形式，并在旋转环的密封面上加工流体动压槽并进行抛光打磨处理。工作原理如图1所示：旋转环被安装在机泵转动轴上，当转动轴转动时旋转环跟随一起转动，致使密封气体沿着动压槽由外沿向内运动，动压槽围堰的节流作用使进入动压槽内的气体被压缩，随着动静环之间气体压力的逐渐升高，在密封面之间形成气膜使动静环分开，由于气膜的压力是一定的，当动静环之间的距离达到一定程度时，气膜被破坏，压力开始降低，动静环之间的距离开始变小，当距离减小至开始条件时气体压力又开始升高，形成新的气膜。如此周而复始的重复建立新气膜、旧气膜被破坏的过程。这个过程时间极短以至于被密封的介质来不及发生泄漏。

3 干气密封静环受力分析

4 应用实例

某装置的液态烃泵（P-304AB）为一国产卧式单级离心泵。现场安装两台，一开一备。其作用是用液化气打进稳定塔上部，提供回流。液化气泵的运行条件为：介质名称：液化气；机泵入口压力：1.0Mpa：额定流量：44 m3/h ；机泵出口压力；1.68Mpa；密封介质：液化气；正常流量：29 m3/h；最小稳定流量8m3/h；入口温度：50℃；电机转速：2950rpm；密封轴径：43mm 。采用单端面波纹管式机械密封（此种密封在P-309发生过密封失效情况），2012年10月高危泵改造时将P-304AB改为串联式干气密封，第一级为平衡型机械密封，密封介质为液化气；第二级为干气密封，密封介质为干净氮气，氮气压力为0.3MPa左右，由于干气密封端面上加工有单向螺旋动压槽，因此密封只能单向运转，正常情况下，机械密封（介质侧即第一级密封）作为主密封起作用，干气密封（第二级）为辅助密封，其主要作用：第一：提高主密封的背压，减少密封面的磨损，延长主密封使用寿命；第二：当主密封失效时，干气密封可以短时间起到备用密封的作用，同时干气密封腔出口压力表达到0.5MPa时，DCS显示压力高报，说明内侧主密封泄露过大，需检修更换；防止意外事故发生，增加了安全系数。

5 结语

从P-304AB改造为串联式干气密封的运行情况可以看出，此类串联式干气密封完全可以满足具有易气化、易挥发、危险性大的液态烃泵的运行要求，从而保证装置长周期安全运行，实现被密封介质的零逸出与零泄漏。

泵用干气密封在日常操作中应注意：

（1）启动安装串联式干气密封的离心泵时，启动前必须先充入氮气，与密封腔内被密封的液体介质压力相比充入氮气压力要高出0.2-0.3Mpa ，根据机泵本身的结构、轴向力平衡方式等条件计算密封腔内被密封的液体介质压力；

（2）当介质侧主密封损坏，液化气大量泄露时，应立即停泵并打开限流孔板旁路阀，将介质快速泄放至火炬系统；

（3）机泵停止运转氮气不能停止，确保正常供气。机泵检修时先放完泵内介质，然后关闭氮气。

（4）若泵出现汽阻等现象造成流量压力发生大的波动，应立即处理，严禁干气密封腔压力高于介质压力，反压导致主密封加速损坏，带来大的风险。

参考文献

[1] 顾永泉，零逸出密封技术[J].流体机械，1997，25（6）：31-33

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【关键词】填料密封；机械密封；渣浆泵

1.渣浆泵填料密封装置存在的弊端

传统的渣浆泵轴封以盘根密封为主。盘根表面粗糙，摩擦系数大，有渗漏现象，另外使用久了浸入的剂容易流失。浸油石棉盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。

盘根密封的缺点：①盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套；②为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制；③盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时比例占到5%～10%；④盘根密封轴封结构，运转和停车时物料大量泄漏。

2.机械密封的原理和优、缺点

机械密封是一种依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称端面密封。

例如集装式机械密封（见图1）是把动环、静环、弹簧、辅助密封圈、轴套、压盖静密封垫圈等主要零件组合成一起的一个集合体。

机械密封与填料密封比较，有如下优点：①密封可靠，在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为填料密封的1/100；②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在选煤介质中合理使用，通常也能达一年以上；③摩擦功率消耗小，机械密封的摩擦功率仅为填料密封的10%～50%；④轴或轴套基本上不受磨损；⑤维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；⑥抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；⑦适用范围广，机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。

但其缺点有：①结构较复杂，对制造加工要求高；②安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；③发生偶然性事故时，处理较困难；④一次性投资较高。

根据两种密封的对比，东庞选煤厂渣浆泵机械式密封采用副叶轮+机械密封组合式的轴封结构，密封质量得到了根本性改善。泵运行时有副叶轮和机械密封共同作用，确保无泄漏；泵停车时有机械密封作用，保证无泄漏。因此，无论泵运行还是停车均不漏料，且轴套无磨损，不用换盘根。泵运行时不用高压轴封水，现场工况环境得到了较大改善，减轻了维修工人的负担，从根本上解决了困扰生产的难题。

3.渣浆泵机械式密封的改造

机械密封结构型式的选择必须对原有渣浆泵的工作参数（介质压力、温度、轴径和转速）、介质特性（浓度、黏度、腐蚀性、有无固体颗粒及纤维杂质）、主机工作特点与环境条件、主机对密封结构尺寸的限制及生产工艺的稳定性进行分析。东庞选煤厂使用的渣浆泵技术参数：流量280m/h，温度30℃，扬程80m，转速1480r/min，介质浓度500g/L，腐蚀性一般，介质粒度≤0.5mm，工作环境潮湿。依据以上技术参数，参考《机械设计手册》，选用MN206―90型双端面密封组件，技改后渣浆泵的机械密封装置为双端面密封组件+副叶轮组合式轴封结构。改造所选用的副叶轮+机械密封组合式的轴封结构，使用冷却水箱密封，不用高压轴封水，从根本上解决原泵轴封泄漏严重的问题。安装相对较简单，不需要对泵体进行任何的改造，机械密封改造的工作量较小。因此，渣浆泵机械密封装置改造在技术上是可行的。改用机械密封的渣浆泵如图2

图2改用机械密封后的渣浆泵简图

水泵原采用的填料价格约为30元/kg，东庞选煤厂平均每台水泵每月需要更换8次盘根，每次更换需用填料1.5kg左右，1台水泵1年需用材料费为4320元；每台泵更换填料的人工费120元/次。那么，1台水泵每年则需要总维护费用15840元。而采用的机械密封每套约10000元。所采用的机械密封正常运行时基本无损耗，寿命至少在一个1年以上，所以从经济角度看，改造也是合理的。

4.改造实施效果

自2012年3月，东庞选煤厂先后对4台加压过滤机入料泵和深锥底流泵实施了改造。改造后渣浆泵采用副叶轮+机械密封组合式的轴封结构，密封效果得到根本性改善。设备的整体可靠性大大提高，整个输送系统的安全性能也大大提高，从一定程度上保证了设备的安全稳定运行。原来几乎每天都要对盘根泄漏进行维修，同时由于泄漏而使得煤泥大量浪费。技改后几乎不用维护，大大降低了维修工人劳动强度，节约了大量人力和资源。

参考文献

[1]胡国桢.化工密封技术.北京：化学工业出版社，2001 107-109页

[2]王凤喜，杨红文，徐游.密封使用与维修问答.北京：机械工业出版社，1990 210-221页

[3]顾永泉.机械密封实用技术.北京：机械工业出版社，2005 96-106页

[4]陈德才，崔德容.机械密封设计制造与使用.北京：机械工业出版社，2001 654-680页

[5]米勒，程传庆.流体密封技术 原理与应用.北京：机械工业出版社，1993 236-265页

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【关键词】机械密封；注意事项；故障处理；原因分析

1、机械密封的原理及要求

端面密封也就是机械密封，它是旋转机械的密封装置，机械密封在同一轴上至少是由一对垂直于轴线的端面在介质压力和补偿机构弹力的作用。防止流体泄漏是以辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的的装置。它的主要功能是将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。动环、静环、压紧元件和密封元件等三大构件是组成机械密封重要部件。其中随泵轴一起旋转的是动环，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。在中七浅冷站的主要介质有水，天然气和轻烃。所以对机械密封的要求也是非常关键的。机械密封的正常直接影响设备的好坏，如果机械密封发生泄漏可能导致压力降低，介质泄漏严重时将造成重大的生产和安全事故。所以机械密封的正常稳定的运行是必须的。通过学习我将简单的论述机械密封应注意的事项，发生故障的原因和处理方法。对新型机械密封的关注等。

2、注意事项

机械密封的样式，机器的种类不同它的安装方法也是迥然不同的，但它的安装要领几乎都相同，安装步骤和注意事项：

2.1当安装机械密封时首先确定机械密封的尺寸。

2.2当机械密封进行安装前要做好准备工作，轴，轴套和压盖应检查是否有毛刺检查表面是否光滑，轴承状况是否良好；动环（静环）、轴、压盖都应该进行清洗。当安装机械密时摩擦阻力是存在的。每次安装时都要在机械密封部位涂上一层油，主要是做到减少摩擦阻力起到的作用。对于浮装式静环不带固定销结构的，不用涂油，机械装入压盖就可以达到应用的要求。

2.3先将静环与压盖一起装在轴上，由于静环是与压盖在一起不固定在轴上，在安装机械密封时要保证不要与轴相碰，在将动环组件装入。紧定螺钉在轴上是均匀分布在保证间隙的前提下应分几次均匀拧紧。

3、启动前的准备工作及注意事项

3.1首先要检查机械密封是否有泄漏现象，静压试验是起机前必须进行的基本操作。

3.2看机械密封是否有漏必须保证腔内充满介质。在启动前按泵旋转的方向盘车，检查是否轻快均匀没有卡堵。如盘不动或者吃力的时候，应检查机械密封配合尺寸是否错误，安装是否正确。

4、运行中应注意事项

4.1对于中七的循环泵中主要是低温介质。如果输送介质温度偏高、过低、或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，必须采取相应的加热、阻封、冲洗、冷却、过滤等措施。

4.2运转前先盘车，注意不要有过大的转矩，看是否有擦碰和不正常的响声。

4.3注意旋向，联轴器和轴是否对中，轴承部位的油量是否足够和加油的方法法是否适当。

4.4运转前首先要用真空泵抽出泵体内的空气，打开介质进口阀门灌泵，然后开机运行。

4.5开车后是否正常稳定，先看有没有异常响声和运行一段时间发生泵体过热现象。

5、机械密封的故障表现及原因

5.1旋转设备运行当中机械密封的零件的故障也是有很多种类的，例如密封端面经出现磨损、密封端面热裂、密封端面破损等情况，弹簧达到使用极限时也会松弛、断裂和腐蚀等现象。O型密封圈也会出现裂口、变形、破裂等情况。

5.2机械密封发热、振动故障原因：当设备长时间旋转时，由于动静环贴合端面粗糙长时间接触，当启停机时候动静环与密封腔的间隙太小动静之间发生摩擦，轴上压力过大，动静环就会发生碰撞，当压力过大时动环和静环表面就会损坏表面粗糙从而引起振动。在长时间的运行中介质的酸碱性也会腐蚀密封端面，造成耐温性能不良，当介质的温度过高或过低时使机械密封损坏。安装时如果有颗粒杂质进入机械密封中，也会引起机械密封的振动和发热。

5.3机械密封介质泄漏的故障原因

（1）静压试验时泄漏。由于安装不细心，被碰伤、变形、损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合往往会使介质泄漏。（2）间隙性泄漏。波纹管式机械密封的静环和动环是过盈配合的这样才能使弹簧受力保证密封效果，弹簧的压缩量的大小直接影响到机械密封的密封效果和工作效率。如果压缩量过大，贴合面之间发生摩擦，虽然能够运行但是机体会因为摩擦变热等不良反应。如果压缩量过小。机械密封中弹簧的受力不够当长时间运行弹簧的伸缩量改变发生无法恢复。使动静环中间的贴合面不能正常配合造成泄漏。为了保证机械密封的正常动作，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量。由于我们单位大多都是波纹管式机械密封，所以压缩量的控制是非常重要的，不同型号的机械密封压缩量也是不同的。例如：75波纹管机械密封压缩量应该控制在4mm上下浮动值不超过1mm。这样的才能保证机械密封正常平稳的运行，但是窜量的调节是非常困难的工人师傅是无法百分之百的达到要求和实际设计当中，由于设计的不合理对机械密封的正常运行时有一定影响的。

6、处理故障采取的措施

6.1机械密封振动、发热的处理

如果机械密封与密封腔的间隙太小，就要增大密封腔内径或减小转动外径，最好保证正确的间隙。如果是摩擦副配对不当，更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。

6.2机械密封泄漏的处理

机械密封的泄漏是由于许多原因造成的，我们要对相应的问题作出相应的处理办法。机械密封的泄漏是不可能避免的，我们只能尽一切可能的减少泄漏量，安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配，一下注意项目是非常重要的：（1）正确安装保证安装表面的光滑无毛刺；（2）处理好倒角的角度；（3）装配O型圈时，O型圈密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤，以免胀大变形，过早老化。

在针对循环水泵保养和维修的工作中，我们要根据相应的注意事项在保证泵体的正常运行的前提下，尽量减少不必要的损耗，避免经济上的损失。

参考文献

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中图分类号：F407.4文献标识码：A 文章编号：

机械密封即通过动、静环一对相对旋转垂直于轴的两个平行密封端面，在一定接触压力下，对流体密封。因此，又称端面密封。机械密封在旋转设备上的应用非常广泛，机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，严重的还将出现重大安全事故。从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。，

一、机械密封的原理：

密封中弹簧和密封流体的压力作用，使相对运动的动、静环接触端面上，产生合适的压紧力，端面间保持的液膜起平衡压力，端面作用，两端面需十分光洁，平直，以使端面完全贴合，比压均匀。动、静环密封圈防止密封泄漏起密封作用外，还可以吸收旋转中产生的振动，起缓冲作用。动、静端面磨损时，动环在弹簧和密封流体的压力作用下向静环移动，使动、静环始终保持合适的接触压力，故动环密封圈要具有随动性。一般情况下密封端面要求在不等强度下使用，即密封端面材质一软，一硬。

1.分类

（1）按密封的主机：泵用机械密封、釜用机械密封、压缩机用机械密封等；

（2）按不同工作参数，分为高温、中温、低温、高压、中压、低压、高速、重型等等；

（3）按结构形式分为：平衡型和非平衡型、单端面和双端面机械密封等。

2.安装

（1）准备工作

①检查轴与轴套的径向跳动、表面粗糙度、外径公差、轴的窜动等是否满足精度要求；

②检查机械密封的型号、规格是否与要求相符。各零件是否完好，密封圈尺寸是否合适，动环和静环的表面是否光滑平整。若有缺陷必须更换或修复。

③用干净的汽油对机械密封的零件进行清洗，然后擦干，注意保护密封面；

④安装机械密封时，先从说明书上查到弹簧的工作长度，然后用卡尺量得弹簧的自由长度即可得弹簧的压缩量，安装中应保证弹簧的压缩量的偏差不大于1mm。

（2）检查与测量

①动环的浮动性，要求动环与轴有一定的间隙，保证间隙为0.3-0.7mm。

②固定环是否偏心泵用机械密封中，固定环（弹簧座）与轴采用滑动配合，间隙量很小。若间隙较大，固定环就会偏心，作用在密封面上的弹簧力不均匀时密封出现时泄时封现象

③动环与静环贴合面的检查:检查时可用90°角尺测量贴合面对轴中心线的偏差。

（3）安装

首先分别将转动组件中各件与静环组件中各件组装完毕，并做好弹簧的初步预紧；然后完成动环组件在轴上的安装和静环组件在压盖内的安装，初步测量动环密封端面至密封腔端面的距离，与静环密封面至端盖端面的距离，两者之差即为机械密封的弹簧预压缩量，并组装好轴承；对照技术要求的压缩量，参照实测的压缩量，将压缩量调整合适，将压盖紧固。

安装过程中应保持密封的清洁和完整，不允许用工具敲打密封元件，以防止密封被损害。机械密封安装在轴上后，用手推动动环应有弹性及顺利之感，然后在密封面上加些机油，将端盖均匀压紧，不得压偏。

（4）检查与试压

安装完毕后，用手盘车，应保证转动灵活，并有一定的浮动性。对重要设备的机械密封必须进行静压试验和动压试验，试验合格后，方可投入正式使用。

3.运转

（1）启动前的注意事项：辅助装置、冷却系统是否安装无误；应清洗管线以防铁锈、杂质进入密封腔；用手盘动联轴器，检查轴是否轻松运转。如果盘动很重，应检查有关配合尺寸是否正确，设法找出原因并排除故障。

（2）试运行和正常运转：首先启动液封系统、冷却水系统，使密封腔内充满介质，然后启动主密封进行试运转。如果一开始发现有微量泄漏，但过1-3h后逐渐减少，为正常磨合过程。如果泄漏量不减少应停车检查；如果机械密封发热、发烟，一般为弹簧比压过大，可适当降低弹簧压力。经试运转合格后，可转入操作条件下的正常运转。升温、升压过程应缓慢，并密切注视有无异常现象发生。

4.停车

应先停主机，再停辅助系统和冷却水系统。停车时间较长时，应将主机内的介质放净。

二、机械密封的材料：

机械密封的密封性能和使用寿命，与各零件的材料有关，尤其是端面密封（摩擦副）的材料，辅助密封的材料和弹簧的材料。

1.端面密封摩擦副的材料

摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。常用材料的性质如下。

（1）、石墨

石墨的优点是耐腐蚀性和自性好，摩擦系数小，耐热冲击性好并容易加工，缺点是机械强度低，有孔隙。石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的方法改善。浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。浸树脂石墨耐腐蚀性好，但不耐高温（耐温约170~200℃）；浸渍金属石墨高温性好（浸青铜、铝、铅等耐高温可达400~500℃），但耐腐蚀性差。石墨是使用最广泛的非金属材料，用作中低转速机械密封的动环和高速机械密封的静环。好的石墨，肉眼看来致密，手指摸上去不大脱粉，不大染黑手指。

（2）、陶瓷

陶瓷的优点是耐腐蚀性好，硬度很高，耐磨性好，缺点是脆性大以及硬度过高而难以加工。应用较多是氧化铝陶瓷，还有金属陶瓷。陶瓷多用于腐蚀性介质、中低速的场合。

（3）、堆焊硬质合金

在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金，优点是硬度高，耐磨性好，耐温性好（500℃以下），耐腐蚀或汽蚀性好，缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。

2.辅助密封圈的材料

对辅助密封材料的要求是弹性好，摩擦系数小，耐磨、耐热和低温性好，抗介质腐蚀、溶解和老化等，此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯，此外还有软聚氯乙烯。

（1）、橡胶

橡胶有较好的弹性、缓冲性、吸振性、耐热性、耐腐蚀性。橡胶密封圈的密封效果好，应用最广泛。常用的橡胶有硅橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶等。

（2）、聚四氟乙烯

聚四氟乙烯的优点是化学稳定性、耐油、耐溶解、耐湿性优异，摩擦系数低，适用于各种腐蚀介质，缺点是弹性比橡胶差，易产生永久变形。

3.弹性元件材料

（1）、弹簧材料

对弹簧材料的要求是：弹性好、耐介质腐蚀。常用弹簧材料有不锈弹簧钢（1Cr18Ni9Ti等）、铬钢（3Cr13、4Cr13等）、碳素弹簧钢（60Si2Mn等）和磷青铜。

（2）、波纹管材料

对波纹管材料的要求是：良好的焊接性能；较大的弹性；一定的耐腐蚀性。常用的波纹管材料有铁基、铜基和镍基合金以及钛材等。一般以铁基中的镍铬奥氏体带材为主，尤以1Cr18Ni125MnMo2Ti用得最多。高镍弹性合金被认为是制作波纹管较理想的材料，含铝的材料用一般焊接技术时会遇到困难。目前国外用得最多的波纹管材料有AM350（近似Cr16Ni45MnMo3N）属于固溶体、低强度、低硬度、高延伸率。

三、机械密封渗漏现象及原因：

目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛，而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求，机械密封的应用前景将更加广泛。机械密封亦称端面密封, 其有一对垂直于旋转轴线的端面, 该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下, 依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合, 并相对滑动, 从而防止流体泄漏。

篇10

[关键词]密封技术；水泵；维修

中图分类号：TG903 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0061-01

一、机械泄漏原因分析的原则

对于每一套机械密封，无论因何失效，都应进行详细的分析研究，并做好有关的数据记录。当密封件损坏后，不能仅局限于从被损件本身查找失效原因，而应将拆卸下来的机械密封妥善地收集起来，并清洗干净，按照静止和转动两大部分分别放置。一般检查的顺序是：首先，分析受损伤的密封件对密封性能的影响，然后依次对密封环、传动件、弹性元件、辅助密封圈、紧固螺钉等的磨损痕迹进行仔细检查。对于附属件，如压盖、轴套、密封腔体以及密封系统等也应进行全面的检查。此外，还要了解泵的运行环境和工作条件，以及以往密封失效的相关记录。在此基础上进行综合分析，就可快速找出导致密封失效的根本原因。

二、机械密封的结构组成及工作原理

机械密封亦称端面密封，其至少有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力（磁力）的作用下，加之辅助橡胶或氟塑料密封的配合，与另一端面保持紧密贴合并相对滑动，从而构成有效防止工作介质泄漏的密封结构。由于两个密封端面的紧密贴合，使密封端面之间的交界（密封界面）形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，造成阻力，阻止介质泄漏，又使端面得以，由此获得长期的密封效果。机械密封与软填料密封相比具有：密封可靠、使用寿命长、摩擦功率消耗小、维修周期长、抗振性好等优点。但机械密封存在结构较复杂，零部件加工制造要求高，安装与更换比较麻烦，要求操作员工有一定的技术水平，特别是当机械密封在运行中出现偶发故障时，处理比较困难。当前常见的机械密封主要由静止环、旋转环、弹性元件、紧定螺钉、辅助密封件、压盖等零配件组成。根据泵用机械密封国家标准（GB6556―86）规定，常用的有两种型式，分别是单端面机械密封和双端面机械密封，对于在机械密封中起关键作用的旋转环和静止环，由于它们是机械密封中最主要的零配件，其性能好坏直接关系到密封效果和寿命，因此，对密封环的材料、结构、形状、尺寸以及表面加工质量等都有较高的要求。

三、泄漏原因分析及判断

1.安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。

2.试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（1）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。

3.正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；（2）对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；（3）回流量偏大，导致吸入。（4）对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；（5）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；（6）环境温度急剧变化；（7）工况频繁变化或调整；（8）突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取有效措施。

4.周期性渗漏。周期性泄露有一下及格原因：（1）泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。（2）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。（3）转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。

5.因其他问题引起的机械密封渗漏。机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。（1）弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差±2mm，压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动静环端面比压不足，则不能密封。（2）安装动环密封圈的轴（或轴套）端面及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体）的端面应倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。（3）水泵壳体变形对机械密封影响严重。

机械密封本身是一种要求较高的精密部件，对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。因此，检修装配人员在安装使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于泵的技术要求，具备充分的条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。机械密封的泄漏处理，须在长期巡检、维修实践基础上，对泄漏症状进行观察、分析、判断，才能得出正确结论。

参考文献

[1] 原学礼.化工机械维修管钳工艺[M].化学工业出版社，2006，4.1.