机械密封工作原理范文

导语：如何才能写好一篇机械密封工作原理，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

[1]王雪光.石油化工生产常用机械密封形式及失效原因分析[J].中国石油和化工标准与质量，2011（08）：339―342.

[2]梁伟刚.浅谈石油机械密封的工作原理[J].黑龙江科技信息，2013（21）.

[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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关键词：离心泵 机械密封 故障分析

1 概述

随着机械密封技术的不断发展，工业泵采用的密封装置正由传统的填料密封向性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低、无需经常检修的机械密封转变。尤其是在石油化工领域内，因处理的介质具有易燃、易爆、易挥发、剧毒等特性，一旦出现泄漏，将严重影响生产正常进行，所以，石油化工生产用泵的密封多数采用机械密封装置。

经对国内、外离心泵故障的统计分析发现，机械密封故障仍占其中的50%～70%，而机械密封故障中绝大多数属于事故性故障，事故性故障是指一个或几个密封零件没达到预期的使用寿命便丧失了使用功能，造成整个装置泄漏量超过了允许值。实践证明，故障分析是技术改进和减少故障的一种行之有效的科学手段。在评定泵用机械密封优劣时，采用的主要指标为泄漏量、使用寿命和可靠性，这些指标贯穿在机械密封的设计、制造、选型、安装及使用管理等环节。由于流体机械的可靠性主要取决于密封装置，因此，提高密封装置的可靠性可大大减少离心泵的故障率。经统计分析，除了密封设计、制造的原因外，超过50%的失效都是用户使用不当或维护不及时造成的。

人们在进行故障分析时，通常习惯于把故障原因放在机械密封装置本身，很少有人在机械密封安装、使用等外部条件方面去查找原因。本文作者将通过分析影响石化行业泵用机械密封效果的几种外部因素，提出提高密封装置运行可靠性和运行周期的建议。

2 机械密封装置的工作原理

机械密封也称端面密封，整个装置至少有一对垂直于旋转轴线的端面，随轴旋转的动环端面在流体压力及补偿机构的外弹力(或磁力)作用下，并配以辅助密封与另一固定在端盖上的静环端面保持贴合并作旋转式相对滑动而达到阻止流体泄漏的轴封装置。两个紧密贴合的密封端面之间存在一微小间隙，当具有一定压力介质通过此间隙时，会形成一层极薄的液膜，该液膜的阻力阻止介质泄露，且使端面得到。典型机械密封结构见图1。

机械密封装置主要由以下四大部分组成：①由静环和动环组成的一对或几对密封端面，有时称密封端面为摩擦副；②以弹性元件（或磁性元件）为主的补偿缓冲机构；③辅助密封圈；④保证动环和轴一起旋转的传动机构。

生产实际中，泵用机械密封装置流体可能泄漏的途径有以下几处：①端面摩擦副的密封面处泄漏。这是决定机械密封装置摩擦性能和密封性能的关键部位，也是决定机械密封装置工作寿命的关键所在，因此，对接触端面的要求应给与高度重视。由于动环与静环端面作旋转式相对滑动的动密封，对密封端面的加工要求很高，其平面度为0.0009mm，硬环表面粗糙度Ra≤0.1μm，软环表面粗糙度Ra≤0.2μm。为了使密封端面间保持必要的油膜，必须严格控制端面上的单位面积压紧力。端面上单位压力过大，不易形成稳定的液膜，会加速端面的磨损；端面上单位压力过小，泄漏量会增加。所以，要获得良好的密封性能和较长的寿命，在安装机械密封时，一定要保持端面单位压力值在最适当的范围内。②静环与压盖的辅助密封件处泄漏和动环与轴（或轴套）的辅助密封件处泄漏。这两处是辅助密封面，静环与压盖间的密封属静密封，端面磨损时，动环仅能沿轴向作微量的移动，此处仍可看作是一个相对静密封。工程实际中，动环的追随性是此处辅助密封的关键，因此，动环与轴（或轴套）密封面，特别应防止锈蚀、水垢或化学反应物料堆积而造成的动环卡死现象。③压盖与密封箱体之间静密封和轴套与轴的静密封。这两处均为静密封，可根据密封介质选用相容的材料。另外，动环采用镶嵌结构也可能在配合处泄漏。

通过机械密封装置工作原理可以看出，机械密封装置正常运行应满足以下基本条件：首先，动静环端面应保持良好的和散热，防止端面热变形、热裂、泡疤、炭化等现象发生；其次，泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；另外，泵轴不能有太大的挠度，泵的振动应在规定范围之内，否则密封端面比压会不均匀。只有满足以上的外部基本条件，再加上良好的机械密封装置自身性能，才能达到理想的密封效果。

3 离心泵运行时机械密封故障及分析

机械密封装置发生泄漏主要有以下四种情况：一是加水或静压试验时发生泄漏；二是安装后、运转时产生周期性泄漏；三是经常性泄漏；四是突发性泄漏。

对机械密封静压试验时发生泄漏故障，经统计分析，其原因是由于检修、安装未达到标准要求。主要有以下几种现象存在：①动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏。②动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。③动、静环表面有异物。④动、静环V形密封圈方向装反，或安装时反边。⑤紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退。⑥密封圈未装或压紧力不够，造成轴套处泄漏。⑦弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一或个数少；密封腔端面与轴垂直度不够。⑧静环压紧不均匀。

安装后、运转时产生周期性泄漏，经统计分析发现，运转中如泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动，工艺操作不稳定及密封腔内压力经常变化均是导致机械密封周期性泄漏的原因。

机械密封发生泄漏现象的原因主要有以下几种：①动、静环接触端面比压过大，摩擦热引起动、静环的热变形。②安装时零件受力不匀等，造成密封端面发生变形。③弹簧比压过小。④动、静环密封面对轴线不垂直，误差过大。⑤转轴振动。⑥动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。⑦安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。⑧动环浮动性差。⑨辅助装置有问题。

对机械密封突发性泄漏现象，经统计分析，其原因主要有以下几种：①泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。②弹簧断裂。③防转销脱落或传动销折断而失去作用。④辅助装置出现故障，使动、静环冷热骤变导致密封面变形或产生裂纹。⑤由于温度变化，摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。⑥停泵一段时间再开动时发生泄漏。这是由于摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢；弹簧锈蚀、堵塞而丧失弹性，均可引起泵重新开动时发生泄漏。

4 机械密封故障防治措施

从前面对离心泵运转时机械密封故障及统计分析，可以看出，除了密封设计、制造工艺本身的原因外，大部分失效原因都是由于用户使用不当或维护不到位造成的。以下就离心泵运行中常见的故障给出防治措施和解决方案。

机械密封装置是泵的一个重要部件，泵的安装及运转情况无疑要对密封产生一定的影响。一台振动很大的泵，密封寿命和泄漏量不可能正常，密封的可靠性明显下降。此外，轴串量、密封箱端面和轴的垂直度、压盖和密封箱止口间隙、泵盖和泵体的止口间隙、轴套和径向跳动等，这些部位的尺寸超标，对密封性都会产生影响。仅仅提高密封本身的安装精度是很不够的，必须全面提高泵的安装质量（包括密封）才能达到预期的密封目的。

4.1 满足泵安装的基本要求

4.1.1 转子部分。为使转子平衡和运转中不至于产生较大的振动，安装时应注意做到以下几点。

①轴的径向跳动最大不超过0.03～0.05mm。转子的径向跳动分别为，叶轮口环不超过0.06～0.10mm，轴套等部位不超过0.04～0.065mm（小直径对应较小值，大直径对应较大值）。见图2 轴弯曲的测量及曲线图。

②叶轮应找静平衡。在3000r/min工作的叶轮不平衡量不得大于以下规定。

③属于下列情况之一者还要检查转子的动平衡。

单级泵的叶轮直径超过300mm时；两级泵的叶轮直径超过250mm时。

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￠125mm，总长度超过300mm时也需进行动平衡校验。

4.1.2 各部件的相对位置公差。密封箱与轴的同轴度0.10mm；密封箱与轴的垂直度0.05mm；转子的轴向串量0.30mm；压盖与密封箱配合止口同轴度0.10mm。

4.1.3 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0.04mm；径向0.05mm。

4.1.4 泵运转时双振恒值最大不超过0.06mm。

4.2 减小泵轴窜量

合理地设计轴向力的平衡装置，减小泵轴窜量消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，比较理想的设计方案有两个:一个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；另一个是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓， 使之能够真正平衡掉大部分轴向力。对于其它单级泵、中开泵等产品，在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内。

4.3 增加辅助冲洗系统

在条件允许的情况下，尽量设计辅助冲洗系统。冲洗压力一般要求高于密封腔压力0.107～0.11MPa，如果输送介质属于易汽化的， 则应高于汽化压力0.1175～0.12MPa。密封腔压力要根据每种泵的结构型式、系统压力等因素来计算。轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时，也可由密封腔引液体至低压区，使轴封液体流动以带走摩擦热。

5 结论

通过对泵用机械密封的工作原理及结构分析，结合对生产实际中泵用机械密封装置故障的分析统计，我们发现，影响时机械密封可靠性的因素不仅与机械密封装置的设计和制造有关，更重要的是要考虑机械密封装置的安装、维护和保养等外部的各种影响因素。统计并分析离心泵运行时的机械密封故障，其中绝大多数出现在安装与维护过程中，由于安装未达到技术要求，使得机械密封装置的运行周期大大降低。对天津石化运行泵的故障统计分析，其泵用机械密封装置的正常运行周期高于国内同类用泵的平均值，其原因与天津石化长期以来重视职工专业技能培训工作分不开，职工理论水平的提高和熟练掌握国内、外设备的设计和结构对泵用机械密封装置的维护，保障其长期安全、正常运行具有重要意义。

参考文献：

[1]化工密封技术，胡国桢，石流，阎家宾.化学工业出版社，1990.

[2]流体动密封，上册，顾永泉，中国石化出版社，1990.

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关键词：机械密封；离心泵；选取；维修

中图分类号：TH311 文献标识码：A

引言

在离心泵中，机械密封得到广泛的使用，其整机运行直接受到机械密封的密封效果的影响，特别是在电力生产的过程中，由于连续生产，导致机械密封出现泄漏，在一定程度上严重影响生产的运行。

1、机械密封的概念

目前，机械密封在我国工业生产中，已经得到广泛的应用。目前主要的密封设备有离心泵、离心机和压缩机等设备，而在不同的工业生产中，使用的设备也就不同，因此我们在使用密封装置的时候，应该选取合适的密封设备。机械密封是一种以机械旋转方式来进行密封的装置，有着良好的密封性而且具有较长的使用寿命。而所谓的机械密封，就是指由一对及其以上的密封端面在液体压力和机构的补偿弹力的作用下和其他辅助密封装置的配合下，从而保持紧密贴合而且还与机械设备进行相对旋转，以达到密封的目的。

2、离心泵的工作原理和分类

离心泵由于本身具有良好的密封性。而且适用使用寿命比较长。因此目前被人们广泛的应用到工业生产中。离心泵的工作原理主要是由吸水室、压水室以及叶轮这三个只要的过流部件。把液体引入到叶轮上。让叶轮快速的转动。从而使得液体的动能和压力加大。使其起到密封的作用。

目前，在工业中对其离心泵的分类有许多种。在不同的方面有着不同的分类。例如：我们根据叶轮的树木的不同。可以把叶轮分为单级泵和多级泵。单级泵是指在泵轴中只存在着一个叶轮。而多级泵是指的有着两个及其以上的叶轮；在工作过程中我们也可以根据水柱之间的压力不同。也可以把离心泵分为低压泵、中压泵和高压泵；按叶轮的吸入方式的不同。我们还可以分为单侧进行水式和双侧进水式泵等。尽管在工业生产中离心泵的种类有许多。但是发生泄露的主要原因一样的。目前引起生产设备泄露的主要因素有：第一、对于密封的材料选取不当。使得离心泵的工作性能受到很到的影响；第二、内部的各个零件磨损的十分严重；第三、动环和静环配合不均匀。也是导致泄露的主要原因；第四、静环的与静环座之间的密封不严。

3、机械密封材料的选择

选择机械密封材料时应充分考虑物料的特性，如酸碱性、腐蚀性、颗粒度、粘度、温度、压力等因素，根据这些因素选择合适的摩擦副材料，减小摩擦副摩擦系数，以降低端面热裂的可能性。摩擦副的材料应具有良好的耐磨性、耐热冲击性、导热性、自性，应具有较高的机械强度和适合的硬度，因此合适的摩擦副材料是机械密封稳定运转的前提，其次才是机械密封的结构形式，用户可根据实际应用情况按密封手册选取。

4、泄漏原因的分析与判断

4.1、安装静态时的泄漏

机械密封安装之后进行静试，注重观察其泄漏量，如果泄漏量比较小的话，较多有着动环或者是静环密封O型圈存在问题；泄漏量较大之时，就表示动、静环摩擦副存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础之上，手动盘车来观察，一旦泄漏量没有十分明显变化那么就表示动、静环密封圈有问题；一旦泄漏量明显变化就可以判断是摩擦副存在问题；如物料沿轴向喷射，就是多为动环O型圈损坏；比如说是物料沿径向喷射，则多为静环密封垫失效。

4.2、试车时发生泄漏

在试车之时高速旋转产生的离心力就会使得物料的泄漏受到抑制，因此，试运转时在排除轴间与端盖密封失效后，基本都是动、静环摩擦副损坏的缘故。其摩擦副失效的原因主要有：起车时因抽空、汽蚀、憋压、等异常情况，引起较大的轴向力，使动、静环分离；安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副严重收损、产生划痕。动环O型圈过紧，弹簧无法调整动环轴向浮动量；工作介质中有颗粒物运转中进入摩擦副端面擦伤。

4.3、正常运转中发生泄漏

离心泵在运转中突然泄漏基本是由于工况变化或操作不当造成。离心泵长时间空转，造成摩擦副热裂；汽蚀或长时间憋压；料液当中混入较多颗粒性物质或聚合性、结胶性物质，而机械密封本身不适合此种物料，在弹簧压缩力不大时，划伤摩擦副；介质温度变化大或环境温度巨变，损坏机封。

5、离心泵的使用维护

5.1、离心泵操作时应注意以下几点

禁止无水运行，不要调节吸入口来降低排量，禁止在过低的流量下运行。监控运行过程，彻底防止填料箱泄漏，在更换填料箱之时应该使用新填料。保证机械密封之时有充分冲洗的水流，水冷轴承不能使用过量水流；剂不可以使用的太多；依照推荐的周期进行检查。不断建立运行的记录，主要包括有运行小时数，填料的调整以及更换，来添加剂和其他维护措施以及时间。对于离心泵抽吸以及排放压力，流量，来输入功率，洗液以及轴承的温度以及振动情况应该定期做好测量记录。

5.2、离心泵停止运转后的要求

离心泵停止运转后应关闭泵的入口阀门，待泵冷却后再依次关闭附属系统的阀门。高温泵停车应按设备技术文件的规定执行，停车后应每偏20—30min盘车半圈，直到泵体温度降至50℃为止。低温泵停车时，当无特殊要求时，泵内应经常充满液体。吸入阀和排出阀应保持常开状态；采用双端面机械密封的低温泵，液位控制器和泵密封腔内的密封液应保持泵的灌浆压力。输送易结晶，易凝固，易沉淀等介质的泵，停泵后应防止堵塞，并及时用清水或其他介质冲洗泵和管道；排出泵内积存的液体，防止锈蚀和冻裂。

5.3、离心泵定期预防性维护

按照预定的时间到现场进行检修，在重大故障发生以前对设备进行修理或者更换。如果安排得当，这种维护方案要比故障发生后的维修节省资源。当设备不用连续工作时，进行定期的预防性维修，这种方案的优点是显而易见的。其缺点是如果维修的时间安排不当，也会造成不必要麻烦。

以离心泵的实际工作状况为依据，通过设备的监测结果来实施。具体视有没有异常的机械振动，轴承部位的温度是否合适，的具体情况，和其他异常现象来决定。一旦某个选定的参量实现不了预定的临界值，设备应该停机来检修，就可以避免较为严重的事故发生。全部工作就可以有秩序的进行，同时购买零配件时间充裕，不用预先选购好各种备用部件。对于提高生产效率是相当有益的。缺点是必须购置相应的检测设备，以及对人员进行培训等。

6、结语

由此可见，在工业生产中，对于机械密封装置的选用和维修是十分重要的。因此，我们在对机械密封设备进行检修时，要从机械密封设备的各个方面因素进行充分考虑，这样才能全面的对机械密封设备进行维护。不过，目前我国在这方面的技术还是很成熟，我们还要在以后的实践中进行不断的探索和努力。

参考文献

[1]黄俊维.离心泵机械密封维修技巧[J].设备管理与维修,2011,S1:52-53

[2]周彦东.浅析离心泵机械密封泄漏原因及安装维护方法[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2013,06:299-300

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关键词：机械密封；原理；新技术

引言

随着科学技术的不断发展以及新型材料的出现，机械密封技术随之迅速发展起来。近年来人们对环境保护日益关注，引起对机械密封的泄露要求越来越高，同时为了延长装置的检修周期，要求机械密封的使用寿命随之延长。因此，发展机械密封的新技术、新产品以满足人们对高性能机械密封的要求。

机械密封技术简介

1.1 机械密封基本原理

机械密封也叫做端面密封，是一种旋转机械的封油装置。由于传动轴贯穿在整个设备内外，轴与设备之间就会产生空隙，将两个密封元件置于垂直于轴线的平面上，流体介质就不会通过空隙向外泄露，密封元件反而会在流体介质的静压力以及弹簧力的作用下，保持相互贴合并相对运动从而达到防止流体泄露的目的。

密封环是构成机械密封的主要元件，它在很大程度上决定了机械密封的使用性能及使用寿命，因此对于密封环有严格的使用要求：要有足够的强度和刚度；应有较小的摩擦系数和良好的自性；密封端面应有足够的硬度和耐腐蚀性；密封环应有良好的耐热冲击性能；密封环要容易加工制造。

1.2 机械密封的特点

使用寿命长。机械密封在油、水类介质中使用时间长达1~2年或者更长时间，在化工介质中的使用寿命通常也能达到半年以上。

密封可靠。机械密封在长时间的运行中，密封状态稳定且泄漏量很小，通常机械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h，与软填料密封相比，泄露量小很多。

摩擦功率损耗小。由于机械密封接触端面面积较小，其摩擦功率消耗仅为软填料密封的10%~50%。

适用范围广。机械密封适用于高温、低温、真空、不同转速以及各种腐蚀性介质和含有磨粒介质等情况的密封。

抗振性强。随着波纹管式和全补偿式机械密封的发展，机械密封的抗振性越来越强，缓冲性也越来越好。

无需经常调整。使用机械密封的维修周期长，端面磨损后能够自动补偿，通常情况下无需经常维修。

机械密封技术

2.1 密封端面改形技术

干运转气体密封技术。干运转气体密封就是将开槽密封技术应用于气体密封。干运转气体密封除结构相对简单，安装维护费用较低，运行无磨损，功耗小等特点以外，还能够实现零泄漏或者零溢出，系统运行可靠。克兰公司首先研制的28型螺旋槽干运转气体密封主要用于汽轮机、搅拌机及离心压缩机。后来又研制了用于泵中的2800和2800E系列干运转气体端面密封。

上游泵送密封技术。上游泵送密封的工作原理与干气密封类似，是利用密封面上开流槽在旋转条件下将下游少量的泄露流体介质泵送回上游。主要产品有美国约翰克兰公司研制生产的8000系列螺旋槽上游泵送机械密封，以及我国石油大学研制的泵出式圆弧槽端面密封。

密封面开深槽流体静压型机械密封。就是为了将外界流体或者密封流体引入到密封端面，以便对密封端面进行充分的和冷却，而在密封端面上开几组深槽和压力介质引入孔。虽然此种方法泄漏量较大，但此技术仍广泛应用于高压、高温、高速等普通机械密封难以满足工程要求的情况中。

流体动压密封技术。就是在密封环上开出1~2mm的沟槽，利用密封面流槽，形成局部热变形和力变形，然后在密封面上产生流体动力楔效应。其优点是利用槽可以增强承载能力，降低摩擦热，适宜用于高参数密封。美国克兰公司获得流体动压垫高压旋转机械密封专利，将流体动压垫应用于轻烃密封中。国内的石油大学利用有限元对热流体动压密封做了相应的研究。

2.2窄环刃边机械密封

窄环刃边密封的结构特点是动环密封面的宽度很窄，仅0.2~0.6mm，而且平衡比是B=0~0.5。这样由于密封面很窄，就能够限制固体杂物的形成，即使已经形成的固体物质或者纤维也能够背尖边切断而排除。在石化企业中不仅应用国外产品还应用了国内产品，比如在锦州和齐鲁橡胶厂的工艺装置中已经推广应用

2.3 流体阻塞密封技术

在过去经常是用液体阻塞液体或者气体，叫做液封液或者液封气技术。而现在采用气体阻塞液体或者气体，即气封液或者气封气技术。流体阻塞技术有以下几个特点：密封环的选用材料具有自且不胶合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而产生的热量能够及时的散发出去；阻塞气体通常采用空气或者氮气、二氧化碳等惰性气体；为了减少备件量并且要避免左右的错装，开槽密封应尽可能选择双向旋转结构；在开车或者停车过程中会产生一定量的干摩擦，为了有利于清除磨粒，应注意环槽的几何形状。主要产品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液体阻塞密封，以及齐鲁石化公司和石油大学研制的蒸汽阻塞密封。

2.4 零逸出密封技术

所谓零逸出技术就是指使工艺流体不逸出的密封技术。通常情况下，零逸出密封采用干运转密封，可以是接触式的干运转密封也可以是非接触式干运转密封。其密封特点是利用流槽的各种流体的静动压效应来增加流体膜的承载能力，与此同时还要利用浅槽形成较薄的流体膜和较小的泄漏量。主要产品有美国杜拉密泰列克公司最近生产的泵用SB-200型干运转控制逸出集装式密封和GF-200型节能零逸出气体阻塞密封。

结论

随着先进科学技术和先进制造技术的发展，我国工程机械也会有较大发展，因此我国机械密封技术将广泛应用于各个机械行业中去，对机械密封的密封要求越来越高，因此，机械密封要朝着零逸出、高可靠性、长寿命及高性能方向发展。

参考文献

[1] 张文平.机械密封的应用探讨.科技情报开发与经济,2010(2):220-221.[2] 顾伯勤,蒋小文,孙见君,陈晔.机械密封技术最新进展.化工进展,2003(22):1160.

[3] 左振亮,李楠.机械密封技术与研发方向.辽宁化工,2008(10):698-700.

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关键词：机械密封 构造 选用 失效

随着工业企业流程化、自动化水平的不断提高，设备稳定性、可靠性显得尤为重要。据统计60%机械设备非计划停车事故与密封故障造成泄漏有直接联系，密封性能已成为评定机械产品质量的一个重要指标。随着密封技术水平的不断提高，工业泵用密封正由传统的填料密封向机械密封发展。机械密封技术以其性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低、无需经常检修，应用于冶金、石油、化工企业工业泵中。笔者通过近几年的使用经验，总结出机械密封在工业泵上检修、维护的一些经验，取得了治理泄漏的一些效果

一、机械密封常识机械密封的工作原理

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。

二、机械密封的构造

如上图，一般机械密封由1静环、2动环、3弹簧、4弹簧座、5紧定螺钉、6动环密封圈和8静环密封圈等元件组成，7防转销固定在9压盖上以防止静止环转动；A、B、C、D-通道。

机械密封中流体可能泄漏的途径有4种，如图所示： A、B、C、D 4个通道。其中C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖于壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封。但端面磨损时，它仅能随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯材料及金属波纹管的结构。A通道则是旋转环与静止环的断面彼此结合作相对滑动的动密封。因此，对密封端面的加工要求很高（平面度为0.0009mm，表面粗糙度：硬环Ra≤0.1μm，软环Ra≤0.2μm）。为了使密封端面间保持必要的油膜，必须严格控制端面上的单位面积压紧力。端面上单位压力过大，不易形成稳定的液膜，会加速断面的磨损。断面上单位压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能有较长的寿命，在安装机械密封时，一定要保持端面单位压力值在最适当的范围内。

三、机械密封的选用

每一种机械密封，只有用于规定的范围内才能有效地发挥作用。选型不当，则会使密封性能显著降低，寿命缩短，甚至失效；选型的主要参数如下：

1.密封腔介质压力P： 介质性好，粘度较高时，P≤0.8MPa选用非平衡型。 介质性差，粘度低时，P≥0.5Mpa

2.线速度V： V≤25m/s选用旋转型。 V≥25m/s时选用静止型。

3.PV值： PV值涉及到密封面之间流体膜的稳定性（汽化）和磨擦副的耐磨性。 PV极限值举例：当介质为水时，钴铬钨合金/石墨，平衡型是7，非平衡型是2； 碳化钨/石墨，平衡型是35.5，非平衡型是9； 碳化硅/石墨，平衡型是142，非平衡型是35.5； 碳化硅/碳化钨，平衡型是26.6，非平衡型是7； 碳化钨/碳化钨， 平衡型是9，非平衡型是2。

4.密封介质温度

在没有外冷条件下，机械密封的最高温度一般取决于辅助密封材料的安全使用温度。丁晴橡胶安全使用温度为-30～100℃，硅橡胶安全使用温度为-40～200℃，乙丙橡胶安全使用温度为-10～160℃，氟橡胶安全使用温度为-30～180℃，聚四氟乙烯安全使用温度为-100～200℃。

5.介质的特殊性

5.1粘度：低粘度介质易于干磨损宜选用平衡型。高粘度介质，宜选用强制传动结构。

5.2腐蚀和化学溶剂：

5.3含悬浮固体颗粒：

动静环材料宜选用碳化钨/碳化钨，碳化硅/碳化硅，当颗粒易于阻塞密封腔时，需采用辅助装置经过过滤或分离后的冲洗液冲洗端面。

5.4剧毒或气体介质，宜采用双端面机械密封。

四、机械密封的失效

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。

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：

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，损伤动、静环密封端面。

F.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，主要原因如下：

A.抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏。

B.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。

C.回流量偏大，导致吸入管侧容器底部沉渣泛起，损坏密封。

D.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。

E.介质中腐蚀性、聚合性物质增多。

F.环境温度急剧变化。

G.工况频繁变化或调整。

I.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，须予以重视并采取优先措施。

五、结束语

在化工设备中，离心泵多数以机械密封为密封形式，了解机封结构和材质性能，正确选择机封才能实现化工连续稳定生产；当密封失效后，正确判断失效原因，才能更快的修复，并能节约成本，实现效益最大化。

参考文献

[1]顾永泉 《机械端面密封》 石油大学出版社 1994.12.

[2]顾永泉 《机械密封实用技术》 机械工业出版社 2001.

[3]王凤喜 杨红文 徐游 《密封使用与维修问答》机械工业出版社 2004.

篇6

关键词：机械密封；安装；使用；失效；泄漏

1.机械密封的工作原理

1.1.机械密封的定义

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。按照补偿机构运动状况分为旋转式和静止式机封；按照静环安装位置可分为内装式和外装式机封；按照密封面上介质载荷的作用情况可分为平衡型和非平衡型机械密封。

1.2. 机封的基本结构：

机械密封一般有4个密封点，如图1所示A、B、C、D点。

A点为端面密封点。这是一个动密封点，它靠弹性元件（弹簧、波纹管或波纹管加弹簧）和密封流体压力，在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上，产生一个适当的压紧力（比压），使这两个光洁、平直的端面紧密贴合而达到密封目的。

B点为静环与压盖端面之间的密封点。这是一个静密封点，用橡胶或聚四氟乙烯密封圈来防止液体从静环与压盖之间隙的泄漏。

C点为动环与轴（或轴套）配合之间的密封点。这也是一个静密封点，当动、静环端面磨损时，辅助密封圈与动环应能补偿磨损的轴向移动。

D点为压盖与机体（密封箱体）之间的密封点，这也是一个静密封点，用螺栓压紧密封圈或密封垫片，实现无泄漏。

2. 机械密封的安装和使用

2.1. 下表是根据我厂13年对70套损坏机封统计的数据：

从统计数据得出：因使用和安装因素造成机封损坏占到总数的88.6%，因此，必须高度抓好安装和使用的的各个环节。

2.2 . 安装密封前的准备工作：

安装前的准备工作是整个安装过程的关键，准备越充分，设备开起后机封使用的可靠性越高。

2.2.1.检查机械密封包装盒上标注的型号是否和泵的使用要求一致，对于非平衡机封还要检查密封面，辅助密封圈等有无损伤、变形、裂缝等现象，若有缺陷，必须更换。对于集装式结构的机械密封，不必拆开检查。

2.2.2.检查机械密封轴套的长度、内径，最可靠的办法是将其与拆换下的旧机械密封的尺寸做比较，也可采用机械密封与轴试装的办法检查轴套。

2.2.3.检查机封箱与机械密封的配合尺寸以及螺钉连接尺寸，做到安装心中有数，避免错误安装造成机封损坏。

2.2.4.如果因振动造成的设备损坏，要进行泵轴的窜动量、径向跳动度、同轴度是否符合技术要求，一般情况下将各结合面清理干净即可满足安装要求。

2.2.5.装入前必须将轴或轴套、机封箱体、密封端面及机封本身清擦干净，防止任何杂质进入机封箱内，切记不允许用不清洁的不檫拭密封端面。

2.2.6.不允许用工具敲击密封端面，以防止密封件被损坏。

2.3. 机械密封的安装

2.3.1.在机械密封橡胶O型圈和轴套或轴表面涂一层机油，便于安装。特别注意的是：乙丙、丁基等材料的橡胶圈不能与油或脂接触，推荐采用动物油或肥皂。

2.3.2.将静环密封圈套在静环上并涂上剂，并将静环的防转销对准机封箱上的凹槽，检查其能否满足技术要求，之后把静环组合件、密封圈等旋转件一同套在轴上相应位置，最后安装上带静环的压盖。在安装机械密封的紧定螺栓和连接螺栓时，每组螺栓应采用对称拧紧的办法，防止安装偏差。

2.3.3.在未固定压盖之前应检查是否有异物粘附在摩擦副的端面上，用手推补偿环做轴向压缩，松开后补偿环能自动弹回无卡滞现象，最后才能将压盖螺栓均匀紧固。

2.3.4.安装叶轮时，应一边盘车一边观察安装核实尺寸，检查压盖、静环与轴是否有摩擦，感觉应均匀；机封轴套有卡环时，应保证卡环与压盖的间隙尺寸2～3mm，如有超差应调节泵轴予以保证，否则容易引起卡环与压盖的摩擦影响使用。

2.3.5.检查进出冷却水管路是否畅通，接上机封的冷却水，检查机封有无泄漏。

2.3.6.按照旋转方向手动盘车，检查转动是否灵活，泵腔内有无不正常声音，若有异常必须检查调整。

2.3.7.打开泵进口阀门，引入物料进行静压实验，检查泵壳等处的密封状况。无问题后开启电机，缓慢调节变频器频率至15Hz，一方面检查泄漏情况，另一方面排出密封腔中气体，最后等待开车。

3.机封出现泄漏原因分析及对策：

机封出现泄漏的原因很多，以下几点使我们在生产中经常遇到的机封泄漏，供大家交流借鉴：

3.1. 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。

3.2. 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：

3.2.1.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，这点要求我们在试运转时频率不能调的过高，一般在15Hz左右，试车五分钟以内。

3.2.2.动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；

3.2.3.工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，损伤动、静环密封端面，试车前要先把冷却水开启，形成机封腔内正压。

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。

3.3 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。

3.3.1.抽空、气蚀或较长时间憋压，造成机封使用工况发生变化，导致密封破坏；

3.3.2.泵的实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效，出现这种情况，说明泵没有工作在效率区间，应及时调整输出量，如出现长时间运行还容易出现断轴。

3.3.3.对较长时间停用的泵，重新起动时必须先手动盘车，防止摩擦副因粘连而扯坏密封面。泵长时间不运行，要把机封的冷却水管拆下并串联起来，把机封内的冷却水吹出，避免机封腔内结垢。

3.3.4.工况频繁变化或调整；

离心泵在正常运转中突然内泄漏，如不能及时发现，极易造成冷却水系统污染，往往会酿成与之并用的泵类设备机封损坏，日常巡检中要加大对机封水槽水质检测，发现水质变混要及时置换机封水。

参考文献：

[1]《实用机械密封技术问答》 王汝美编著 中国石化出版社 2004

[2]《中华人民共和国机械行业标准---泵用机械密封》 中华人民共和国机械工业部 1995年7月1日

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近几年来，透平压缩机通常用来输送大多数危险性工艺气体，这就要求其轴端密封达到介质的零泄漏或零逸出。因此对压缩机原接触式机械密封进行技术改造。通过多种密封的性能研究对比，将其改造为非接触式双端面干气密封，并附加测控系统保证干气密封的安全稳定运行。经过试验验证，双端面干气密封应用于富气压缩机上是完全可行的，成为高速透平压缩机轴端密封的首选。

【关键词】透平压缩机 轴端密封 干气密封

前言

透平压缩机是石化、炼化、乙烯厂、等企业的核心装置，其性能的好坏直接决定整个车间的运行效率[1-2]。然而，压缩机用机封又是决定其正常开启的关键技术之一。

随着石化及能源工业的发展，透平压缩机的工作参数也越来越高，对所用机封的要求也越来越严格[3-5]。截止目前，透平压缩机密封经历了三个阶段：迷宫密封；浮环密封；接触式机械密封。

1.压缩机常用的几种密封形式

1.1迷宫密封

迷宫密封是利用流体流经一系列节流间隙与膨胀空腔组成的通道，使其产生节流降压效应，从而减小流体泄漏的一种密封，功耗少，使用寿命长，成本低，维护方便。但也有不足之处，如密封元件加工精度高，装配较为困难；设计或组装不良，易产生较大泄漏。炼油、化工等行业危险性工艺气体压缩机将使用更为先进的密封形式。

1.2 浮环密封

浮环密封属于非接触式密封，寿命长，可靠性高，适用范围广。但由于其内泄漏较大，回收处理设备较复杂，易对油造成污染和影响产品质量，运行成本高等缺点，该密封正在被其它更先进的密封形式所取代。

1.3接触式机械密封

接触式机械密封是依靠静环和动环端面的相互贴合并相对滑动而形成密封的，具有密封性能好、泄漏量少、功耗低、使用周期长等优点；但也不乏其制造精度高、价格较贵、维修不便等缺点。

2.非接触式机械密封

对原机组密封进行技术改造，采用非接触式双端面干气密封：

干气密封是一种气膜的流体动、静压相结合的非接触式机械密封，在其核心部件表面刻有特殊的螺旋槽。其工作原理如图1，当动环旋转时，被密封的气体沿周向被吸入螺旋槽内，由外径朝向中心，径向分量朝向密封堰流动，密封堰阻止气体流向中心，从而气体被压缩引起压力升高，密封端面间隙得到动态稳定并形成具有一定厚度要求的气膜。主要用来密封旋转流体机械中的气体或液体介质，具有低泄漏率、无磨损运转、寿命长、操作简单可靠等特点。

双端面干气密封是在两个密封之间注入惰性气体作为隔离气体和缓冲气体，从而确保大气侧和被密封气体侧泄漏的气体均是惰性气体。在不允许工艺气泄漏到大气且允许隔离气进入机内时，常选用该密封结构，如有毒或易燃易爆的氢气、氯气、一氧化碳气和富气压缩机上。

3.试验研究

3.1 试验测控系统

富气属于易燃易爆的危险性气体，必须确保零逸出，否则会对环境造成严重的影响。因此密封气源应选低压氮气，同时鉴于干气密封间隙非常小，需要一套测控系统为其提供洁净的密封气并监控其运行。

测控系统的主要流程：

3.1.1主密封流程：系统氮气首先经过精度为3 的粗过滤器以及精度为1 的精过滤器，然后分别通过高、低压端流量计进入主密封腔。

3.1.2前置密封流程：与主密封气采用同一过滤气源，然后通过限流孔板进入密封腔与平衡腔之间的缓冲气腔，其作用是防止压缩机内的工艺气体对干气密封造成污染，破坏密封的正常工作。

3.1.3后置密封流程：另一路经过滤后的氮气，通过限流孔板进入主密封腔与轴承之间的后置密封腔，防止油进入密封端面，破坏密封的正常工作。

3.2 试验结果

试验性能要求：密封压力P≤2MPa时，密封端面泄漏量不大于3Nm3/h。试验主要通过密封气泄漏量来监测干气密封的运行情况，当泄漏量超过一定值时，表明干气密封已损坏。

从上面的关系曲线上可以看出：在相等压力下，泄漏量与转速成正比；而在同一转速的情况下，泄漏量则随着试验压力的增大而增加，但都在允许范围内。

结论

1.选用双端面单向旋转槽型的密封型式，在设计选型上是合理的，应用于富气压缩机上是完全可行的；

2.干气密封在实际运行中的稳定性和可靠性主要取决于主密封压力与缓冲气的差压稳定与否，在运行过程中应重点监控；

3.干气密封较原有机械密封可大幅度降低运行成本，经济效益可观，值得在国内石油，化工行业推广。

参考文献：

[1] 顾永泉.机械密封实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2] 曹正宏.K2301富气压缩机干气密封改造研究[J].甘肃联合大学学报，2009.23（3）.

[3] 刘艳梅，王海宁，段雪梅.富气压缩机干气密封天津鼎铭[J].配套技术与产品，2003.1.55～58

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【关键词】离心泵；方式；改造与故障排除

【中图分类号】TH311【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0033-01

离心泵在大多数企业别广泛应用。一些企业每天要有近千台在进行维修工作。离心泵主要易损件有机械密封、滑动轴承以及叶轮。在维修这些零部件时需要对离心泵进行不同程度的解体。而现有的离心泵的方式为油，所以准备工作就有必不可少的一项，那就是对其进行放油，放掉的油80%的被弃掉而换入新的油。这就产生了浪费现象，因为有的油还可以继续使用，由于未有人员的偷工减料心理，使它们没有充分发挥它们的作用就提前被宣布下岗了。这对企业的维修费用方面增加了很大的困难。这还只是一方面。在维修过程中，由于空间有限，时间也不是那么的宽松，所以在维修离心泵时油是很难放干净的，所以在后来的维修过程中残留的油不免会再次流出，流到了设备安装的周围。这就对环境产生了大的影响。因为药品的等级为食品级，因而对环境的要求不免会很高。环境的不好就会对生产的产品质量的好坏有影响。

为了避免以上问题即对油的浪费以及对生产环境的影响。本文提出了相应的对策，即对其方式进行改造，并对改造后的故障进行了分析。

1 离心泵的工作原理

离心泵的工作原理是：离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水原的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故。

2 离心泵的机械密封

机械密封是一种旋转轴用的接触式动密封，它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴心线的密封端面紧贴着相对旋转，从而达到密封的要求。通用离心泵机械密封种类繁多，型号各异，但它们的泄漏点基本上都表现在6处：①动、静环端面处；②静环与静环盒的辅助密封处；③动环与轴套的辅助密封处；④静环盒与密封泵体之间的密封处；⑤轴套与泵轴之间的密封处；⑥动环镶嵌结构配合处。

机械密封是离心泵必不可少的零部件，他的损坏是时时发生的，密封不严就是其中之一。它的泄漏会使生产的成本增加同时也对环境造成不同程度的影响。这样企业的生产成本增加了，自然所拥有的利益就大打折扣。

3 离心泵方式改造方法

目前，即无泄漏又使用周期长且可靠的密封装置还没有，有的密封效果好，但是使用周期不容乐观，且价格还很昂贵，经济上是不可行的。经过调查研究，本文采用脂代替油来。

3.1 改造方法

把离心泵原有的油放干净，然后再往其轴承室内注入2/3的脂，并且从轴承压盖处对轴承滚珠进行涂脂。经过运行短时间后，发现多台离心泵脂变质以及乳化。出现此类情况的原因是在放干净油之后，没有对轴承箱以及轴承进行清洗，致使油与脂混合，最终导致以上事情发生。经过仔细的分析与总结，最终完善了改造方法。

3.2 具体方法

（1）把轴承箱内的油放掉，并对轴承箱以及轴承进行清洗、晾干。

（2）把轴承两端的轴承压盖以及放油孔丝堵打开，加强通风，以排除轴承箱体内的空气。

（3）用黄油枪把脂由加油孔向轴承箱内加注，加到脂从两端盖以及放油孔挤出为止，然后上紧两轴承端盖及放油孔丝堵。随后用手盘车，使脂在箱体内分布均匀。

3.3 对轴承温度以及振动情况的观测

在灌泵之后，对离心泵启动，开启出口阀门，使离心泵在正常情况下运行，对离心泵两端轴承的温度以及油脂的情况进行监控。用红外线测温仪随时监测温度。通过改造后，用测振仪对振动位移情况进行监测，数值在0.04mm左右。对脂的油脂进行监控，最终结论为脂油质良好、无变化，水泵运转正常，从温度监测数据和振动检测数据可以看出，用脂代替油是可行的，能在同类型离心泵上推广使用。并且降低了油的使用量，保持了泵房清洁卫生，杜绝了由于缺油造成轴承、轴损坏事故的发生，使设备运行完好。

4 改造后的故障及处理方法

4.1 发生的故障及问题

经过短期的调试以及监测，有个别的离心泵使用效果以及运行情况并没有达到预计的标准。其中包括设备本身的原因，也有里部件工作环境不满足引起的。主要有以下几个方面：

（1）改造后由于轴承箱内充满脂，轴与脂的摩擦大于与油的，故电机的负荷增加，致使电机温度会升高5到8度。

（2）在泵运转一个半月时，对其进行检查，发现轴承内油的量很小，有的甚至在发生干磨。分析得出，原因是由于脂的流动性差，在轴承内部脂消耗完后不能及时的补充过去。

（3）在通风不好和温度较高的区域内，轴承的温度会超出规定的标准。分析得出：原因是由于脂的流动性不好，致使温度不能及时的传导出去，而发生高温。

4.2 对其故障及问题的解决方法

对上述问题，可以得出主要原因在于脂的流动性差，不能及时的补充轴承内部脂消耗后的缺陷。可以认为只要轴承内部有足够的脂，就不会出现缺油、干磨以及温度高等现象。最好的解决方法是将轴承（6206型）换成全封闭式的。轴承内部充满脂，只要在外部涂适量即可，其最短使用寿命也在两个月以上，能够达到生产以及节能降耗的要求。

5 脂的效果

脂不易泄漏，有利于离心泵轴承的，确保离心泵安全稳定运行，大大减少加油量和加油次数。不但节油，而且降低工人的劳动强度。具体来说：

（1）节省油费用。使用油脂每台离心泵消耗为9kg/a，费用为63元/a。而机油消耗量在骨架油封完好情况下4kg/月，费用为200元/a。每台泵可节约137元/a，大大降低了费用。

（2）减少检修费用。骨架油封平均寿命为4个月，为更换骨架油封，每年需解体检修3次左右，改为锂基脂，减少人工费。材料费、机械费，并避免了在检修过程中造成设备零件的损坏。

（3）延长了设备运行周期。从振动。温度等方面监测，使用脂密封性能好，轴承运转良好，延长了轴承的使用寿命。

（4）改善了岗位环境。

综述所述，用脂代替机械油，对这种转速低、流量不大的离心泵是切实可行的，并且有着明显的经济效益、环境效益，是使设备经济合理运行的一项有效措施。

参考文献

[1] 王颖.立式高速离心泵机械密封泄漏分析及改造[J].石油化工设备.2005（04）

[2] 赵凤岭.离心泵故障分析[J].化工装备技术.1996（03）

[3] 曹守彬，撒辉.对真空制盐设备的认识[J].苏盐科技.2009（01）

篇9

关键词：干气密封；轻烃泵；泄漏；改造

一、前言

裂解汽油加氢装置C5馏分抽出泵为RPKB25-200单叶轮泵，该泵原密封采用的是单端面机械密封。C5馏分为汽油加氢装置95～100℃馏分，其主要为C5及以下组分，属于液态轻烃类。该介质为低沸点液体，容易汽化，而且存在低温使材料脆化等问题。另外由于其还有具有低粘度、高蒸汽压等特性，在泵密封的摩擦副端面难以形成和维持连续、稳定的液体膜，容易因流体膜汽化引起干摩擦，造成端面磨损加剧，严重影响密封的使用寿命。一旦离心泵单端面机械密封失效，轻烃物料极易泄漏挥发到大气中，不仅污染环境，更存在引发重大安全事故的可能。

经过长期对该C5馏分抽出泵操作使用及检维修分析，总结出该类泵机械密封失效情况如下：

1.密封在泵开停过程中造成机械密封动静环端面间隙发生较大变化从而导致泄漏；

2.检修分解失效密封后发现：①动、静环根本就没有摩擦痕迹，即轻烃介质在动静环间形成了过大的液膜反力，将密封面推开，从而造成泄漏；②动、静环过度磨损，即载荷系数或弹簧比压过大，造成密封端面不能形成液膜，从而导致过度磨损泄漏。

综上，为解决该类轻烃泵密封问题，关键在于：改善液态烃泵机械密封端面条件，防止密封端面液膜汽化。

通过与改造厂家探讨，根据泵类型与介质、工况，决定对该泵进行串联式干气密封改造，改造方案为PLAN11+72+75。

二、密封结构与操作系统

1.密封结构

该改造方案为带自冲洗的串联式干气密封。第一级为平衡型机械密封，密封介质为C5，入口压力：0.45MPa，出口压力：1.02MPa，温度：40℃，转速：2850r/min；第二级为干气密封，密封介质为干净氮气，氮气压力：0.07MPa左右。由于干气密封端面上加工有动压槽[1]（槽深一般在5～10um，正常工作状态下，流动的气体在两个密封面间形成一层 2～3um厚的气膜），只允许单向旋转，因此，该密封只能单向运转。

正常情况下，机械密封作为主密封起作用，干气密封为辅助密封。干气密封主要作用有：

1.1提高主密封的背压，使液态介质能够保持在密封端面处，主密封在运转过程中端面形成一层液膜，从而减小了密封面的磨损，极大地延长了主密封的使用寿命；

1.2当主密封失效时，干气密封可以起到备用密封的作用，隔离介质与大气，防止意外事故发生。

2.操作系统

干气密封控制系统是干气密封的重要组成部分[2]，它主要由密封气过滤单元和密封气泄漏监测单元组成，干净的密封气保证密封面不受颗粒杂质的损坏，干气密封是以微量的气体泄漏为代价换取其长周期的使用寿命，泄漏量是否稳定直接反映了干气密封运行的状态，因此，对干气密封的泄漏进行监控为设备的安全运行提供了保障。

在串联式干气密封控制系统中，外部管网氮气进入控制系统，经过滤器、减压阀后，为干气密封提供稳定、干燥、清洁的密封气。当主密封泄漏或氮气压力过低，单向阀起到防止工艺介质反串入氮气管网的作用。进入密封腔的氮气与主密封泄漏的微量工艺介质经气液分离器后，气相介质通过节流孔板排向火炬，液相介质则留在气液分离器，可通过视镜观察液体，当贮存到一定量时打开排液口排入排污容器，由此消除安全隐患和避免对环境造成污染。当主密封泄漏过大时，由于限流孔板的作用，密封腔压力上升，泄漏管线上的压力表指示上升，表明密封失效。

干气密封控制系统结构简单。干气密封阻塞气采用工业氮气（接公用工程的氮气管线），经减压阀减压至0.2MPa做为干气密封系统气源，再经孔板限流减压至工作压力0.07MPa。

三、干气密封出厂试验

干气密封的完成设计制造后，在成都一通科技有限公司的试验台上进行了干气密封的性能模拟试验。参考API682离心泵干气密封的试验规程，并按此规程对干气密封进行性能试验。试验结果表明，干气密封具备高度的稳定性、可靠性，泄漏量稳定，与设计值吻合。

四、干气密封日常操作注意事项

密封在运转过程中，通过密封气系统可对干气密封的运转状况进行监测。正常情况下入口气源压力为0.2MPa时，出口压力应大致为0.07MPa。

1.若密封气出口压力表显示过低，表明外侧干气密封泄漏过大；

2.若干气密封腔出口压力表长时间显示高于0.07MPa，达到警戒压力0.12Mpa压力开关高报警，表明内侧主密封泄漏过大，可视现场情况决定是否拆机检查；

3.若密封气进入管线压力表显示值过低，低于0.2Mpa，达到0.15Mpa时，表明密封气源压力过低，提醒操作者注意检查气源压力；

4.通过收集罐的液位计观察罐内容积，达到一定值时液位开关发出液位高报警，提醒操作者及时打开阀门向指定的排污容器排放。

五、结论

1.厂家在设计时，采用了有限元法对干气密封工作原理、端面槽型、结构参数优化进行了研究，保证能密封具有良好的密封性和稳定性；

2.出厂试验证明，设计制造的串联式干气密封能够实现密封的非接触运行，密封性能稳定可靠；

3.工业运行表明，该泵改造完成运转2个月，操作系统各工艺参数稳定，密封性能良好，大大提高了该泵的运转性，彻底解决了因该泵介质沸点低、容易汽化等引起的密封材料低温脆化等问题，消除了轻烃介质挥发到大气中污染环境，更防止了发生重大安全事故的可能。

参考文献

[1]麦伟.串联式干气密封在焦化装置液化气泵上的应用.石油和化工设备；2010年第13卷，52-54.

篇10

1.1 潜水泵的结构特点。潜水泵是电机与水泵直联一体潜入水中工作的提水机具，电机、水泵一体，潜入水中运行，安全可靠。它适用于从深井提取地下水，也可用于河流、水库等提水工程。潜水泵具有质量轻、可移动、安装简单等优点，因而广泛运用于农田灌溉中。潜水泵按其内部结构分为干式和湿式两种。常见的潜水泵的外形如图1-1所示。

1.2 潜水泵的工作原理。潜水泵一种用途非常广泛的水处理工具。与普通的抽水机不同的是它工作在水下，而抽水机大多工作在地面上。开泵前，吸入管和泵内必须充满液体。开泵后，叶轮高速旋转，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力的作用下，飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口，排出管流出。在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区，液池中的液体在池面大气压的作用下，经吸入管流入泵内，液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。

2 潜水泵常见故障及其维修措施

2.1 故障现象：潜水泵运转有异常振动、不稳定。主要原因：①水泵底座地脚螺栓未拧紧或松动；②出水管路没有加独立支撑，管道振动影响到水泵上；③叶轮质量不平衡甚至损坏或安装松动；④水泵上下轴承损坏。维修措施：①均匀拧紧所有地脚螺栓；②对水泵的出水管道设独立稳固的支撑，不让水泵的出水管法兰承重；③修理或更换叶轮；④更换水泵的上下轴承。

2.2 故障现象：潜水泵不出水或流量不足。主要原因：①水泵安装高度过高，使得叶轮浸没深度不够，导致水泵出水量下降；②水泵转向相反；③出水阀门不能打开；④出水管路不畅通或叶轮被堵塞；⑤水泵下端耐磨圈磨损严重或被杂物堵塞；⑥抽送液体密度过大或粘度过高；⑦叶轮脱落或损坏；⑧多台水泵共用管路输出时，没有安装单向阀门或单向阀门密封不严。维修措施：①控制水泵安装标高的允许偏差，不可随意扩大；②水泵试运转前先空转电动机，核对转向使之与水泵一致。使用过程中出现上述情况应检查电源相序是否改变；③检查阀门，并经常对阀门进行维护；④清理管路及叶轮的堵塞物，经常打捞蓄水池内杂物；⑤清理杂物或更换耐磨圈；⑥寻找水质变化的原因并加以治理；⑦加固或更换叶轮；⑧检查原因后加装或更换单向阀门。

2.3 故障现象：电流过大电机过载或超温保护动作。主要原因：①工作电压中过低或过高；②水泵内部有动静部件擦碰或叶轮与密封圈磨擦；③扬程低、流量大造成电动机功率与水泵特性不符；④抽送的密度较大或粘度较高；⑤轴承损坏。维修措施：①检查电源电压，调整输电压；②判断磨擦部件位置，消除故障；③调整阀门降低流量，使电动机功率与水泵相匹配；④检查水质变化原因，改变水泵的工作条件；⑤更换电机两端的轴承。

2.4 故障现象：绝缘电阻偏低。主要原因：①电源线安装时端头浸没在水中或电源线、信号线破损引起进水；②机械密封磨损或没安装到位；③O型圈老化，失去作用。维修措施：①更换电缆线或信号线，烘干电机；②更换上下机械密封，烘干电机；③更换所有密封圈，烘干电机。

2.5 故障现象：水泵管配件渗漏。主要原因：①管道本身有缺陷，未经过压力试验；②法兰连接处的垫片接头未处理好；③法兰螺栓未用合理的方式拧紧。维修措施：①有缺陷的管子应予以修复甚至更换，对接管子的中心偏离过大的应拆掉重排；②对准后连接螺栓应在基本自由状态下插入拧紧，管路全部安装完后，应进行系统的耐压强度和渗漏实验；③必须更换新的。