机械密封范文

导语：如何才能写好一篇机械密封，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】定位；密封；机封压量；轴向窜量；轴向定位；轴向尺寸；同心度

机械密封在单级泵、多级泵、透平泵、透平压缩机（甲醇用联合压缩机中称干气密封）、往复式压缩机（合成氨冰机）中应用十分广泛，不管它是什么型号的机械密封，只要我们抓住要领一切问题都容易解决，任何类型的机械密封只要我们检修时注意到它的五个定位五个密封点，那在检修完毕后就不会出问题。当然机械密封运行正常的首要条件是设备的其他部件安装正确和设备的运行工况正常。下面我们主要将机械密封在单级泵和多级泵中的使用进行介绍。

上图是一台单级泵轴的图纸，图中156是两个轴承内端面的矩离，它和两个轴承轴向距离的总和应该比轴承箱两轴承端盖端面的有效尺寸小0.2到0.3毫米，即所谓的轴向窜量（热膨胀量），这个间隙过小会使轴承箱发热，过大会影响机械密封压量，这个间隙可以从轴承压盖上调节，如果无法调节那就说明是两轴台尺寸不对，我们可以在两轴台加调节垫，也可以重新加工轴承压盖。但是不管在轴承压盖上调节窜量，还是在轴台上调节窜量，一定要搞清楚对转子走向造成的影响。把垫子加在左边的轴承压盖，会使转子向电机方向窜动，并使机封压量增大，也有可能让叶轮和泵腔靠死。把垫子加在右边的轴承压盖上，会使转子向泵腔窜动，导致机封压量减少，也有可能让叶轮和泵腔靠死，这两种状况使叶轮偏离流道中心。把调节垫加在轴台的左边和右边引起结果与加在轴承压盖上恰好相反。图中两盘轴承轴径部位的尺寸都是 ，这种单级泵是靠两端的轴承定位的。还有一种单级泵（例如80/50SH-TCE），这种泵轴承箱有三盘轴轴承，其中7309两盘，6308一盘，它是靠7309的两盘轴承进行轴向定位的。再有，6WTB-142A、B和4WTB-142A、B都是靠高压侧的两盘轴承定位的。不管是那种类型的单级单吸泵还是单级单排透平泵（发电机），转子的轴向定位都非常重要，它是设备正常运行的关键，转子的轴向定位就是在保留热膨胀量的同时将转字的叶轮定在其流道的中心，使它的功率损失最小化，并防止喘振。

在多级泵中使用机封关键还是转子的轴向定位，我们不但要让转子定位在泵腔的中心，而且要使转子轴向窜量界于0.2到0.3mm（这个量是由转子的热膨胀量决定的）。否则由于转子的轴向窜动会造成低压册机封压量增大，高压侧机封压量减小，导致设备无法正常运转。

转子的径向跳动对机封以及整个设备都很重要，这里我们就不细谈了。

现在说一下机封的五个定位和五个密封。

首先是机封轴套与轴的轴向与径向定位及密封，它要求轴套与轴的配合间隙适中（如果加工精度达不到要求可适当加大间隙，这个间隙应考虑轴的热膨胀量），容易拆卸并保证轴套与轴的同心度，还要求轴套在圆轴方向定位，不能转动。同时要求轴套在轴上相对与轴定位，不能有轴向位移（转子的轴向定位在前面已介绍过）。再有轴套与轴必须密封完好，不能泄漏，它属于静密封。

其次是弹簧座与轴套的定位、动环与轴套的定位，弹簧座与轴套必须固定，不能有转动也不能有窜动。动环与轴套在圆周方向不能相对转动，它一般由弹簧座对其进行圆周方向的定位，同时它与轴保持同心，并且动环密封面与轴垂直。动环与轴套的密封是动密封，它要求动环在弹簧座的作用下伸缩良好，密封良好。再有机封的压量可以通过弹簧座来调节。

第三，静环与静环座的密封与定位。这里边只要静环圆周方向与轴向固定，静环与静环座密封良好并保持同心，这儿的安装就不会有问题。机封压量可以通过静环与静环座间的密封垫来调节，静环与静环座的密封是静密封。

第四，机封座与泵体的密封与定位，这两者的密封是静密封，定位（同心度）是通过止扣来实现的。密封垫的薄厚会改变机封压量，所以加减这儿的垫子时应引起足够的重视。

第五，动静环之间的密封是动密封，是密封的重点部位。它是由动环的高速转动和静环的相对静止来实现密封的，要求动静环密封面有高光洁度、高耐磨性及硬度。动静环之间的同心度是由各传动件和各静止件的相互定位来实现的。动环的压缩量由运行工况和压力决定，单弹簧（大弹簧）构成的弹簧座比多个弹簧（小弹簧）构成的弹簧座压量要求宽松。动静环之间的冷却和润化是它长周期运行的必要条件。

有些机封没有机封套，它是将弹簧座直接固定在轴上并使动环与轴密封良好来实现密封的。

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【关键词】机械密封；失效分析；应对措施

0 引言

机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。其密封性能和使用寿命取决于许多因素，如选型、机器的精度、正确的安装使用等。

选型的主要参数有：密封腔体压力（MPa）、流体温度（℃）、工作速度（m/s）、流体的特性以及安装密封的有效空间等。

选型的基本原则为：1）根据密封腔体压力，确定密封结构采用平衡型或非平衡型，单端面或双端面等；2）根据工作速度，确定采用旋转式或静止式，流体动压式或非接触型；3）根据温度及流体性质，确定摩擦副和辅助密封材料，以及正确选择、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等；4）根据安装密封的有效空间，确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧，内装式或外装式。

1 机械密封安装、使用技术要领

1）设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位；

2）设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米；

3）安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装；

4）在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效；

5）安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；

6）安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；

7）安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性；

8）设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效。

2 机械密封的故障分析与应对措施

一般机械密封分析时常见的密封故障原因，通常是经过分析使用中经历的过程而得来的。

a）密封工作时气震（飞溅和溅射）；b）密封泄漏和格兰结冰；c）密封面稳定滴漏；d）工作时密封尖叫；e）格兰外侧有石墨环粉积聚；f）泵和（或）轴振动；g）密封寿命短。

1）干运转，端面间液体不足或无液体。

症状：静环有严重的磨损和凹槽。硬环表面有擦亮痕迹，或有径向裂纹（热裂）和变色。胶圈硬化。石墨环有唱片状沟纹。纠正措施：选用平衡型密封；选用导热系数高的硬质材料；检查排气情况；改善循环状况。

2）汽化（闪蒸）当密封面摩擦热集聚时，端面间液膜发生局部沸腾。症状：密封发音或冒气（间歇震荡）。静环被咬蚀，产生彗星状纹理过程导致窄环外缘切边。硬环发生热裂。端面内缘处有石墨粉尘堆积。纠正措施 校核密封设计参数；改善循环状况。

3）端面变形。症状：机泵启动时，密封发生泄漏且泄漏量随时间变化。将端面在平台上轻研，有变形痕迹。纠正措施：自然时效变形，重新研磨；装配不当，重新仔细装配；机泵对中不良、轴承损坏，调整机泵。

4）疱疤。高黏度液体端面间的剪切应力超过石墨的破坏强度。停泵时，由于温度下降液体黏度增大使泵重新启动出现问题。症状：碳石墨颗粒从端面脱出；硬环有抛光痕迹；在细小间隙中残留石墨颗粒。纠正措施：检查循环情况；采用15～30min的蒸气预热或低压蒸汽保温。

5）磨粒磨损。介质中含有磨削性固体颗粒。症状：固体颗粒残留或堆积在端面和细小间隙等处。纠正措施：采用耐磨材质作为端面；改善循环条件：旋液分离器、外部洁净冲洗。

6）结焦。高温烃常出现结焦故障。液膜泄漏量小时，密封的大气侧就有结焦倾向，它将阻挠端面的追随，并造成端面磨损。症状：固体颗粒集聚在滑动件的大气侧。纠正措施：改软质端面为硬质端面；采用热水、蒸汽或溶剂作为永久性急冷。

7）滑移直径损坏。在振动和腐蚀情况下，使端面失去追随性。微震磨损和电化腐蚀。症状：滑移直径上在滑移辅助密封圈附近出现严重的麻点和腐蚀（腐蚀氧化层无法形成）。纠正措施：检查泵和电机的对中性、消除震动、轴承故障以及轴是否弯曲；滑移直径淬硬或喷涂陶瓷。

8）弹簧变形和断裂。出现在依靠弹簧传递扭矩的单弹簧密封中。症状：弹簧断面处有径向裂纹。弹簧末端和轴套上有磨痕并由于弹簧打滑而留有缩径。纠正措施：检查旋向是否正确。

9）波纹管的断裂。焊菇，热影响区，基体。症状：焊菇部位断裂，属于焊接质量问题。热影响区部位断裂首先是因为这一部分是应力集中区，交变载荷引发密封工作时的疲劳损伤。奥氏体不锈钢如316L热影响区在焊接高温作用下，硬度下降，在载荷作用下导致破坏。波片基体断裂较少见，且仅出现在奥氏体应力腐蚀。波纹管在冲压，焊接等工作过程中必然残存应力，当遇到卤素离子时会沿应力方向出现腐蚀，导致材质强度下降破坏。纠正措施：提高焊接质量。改变波形，将应力作用范围分散，避免过于集中在热影响区。采用马氏体钢等成品热影响区硬度不变的材料。避免应力腐蚀，应选择适当材质。

10）石墨环（或陶瓷）断裂。聚四氟乙烯o型圈的摩擦力小，静环随着动环转动，接触销钉后破碎。症状 在销钉槽处的石墨环开裂或打掉一块。纠正措施 制作销钉套；采用其他类型密封圈或静环结构。o型圈过热：通常由于端面热量传导不利导致。症状：橡胶圈硬化、开裂。聚四氟乙烯变蓝或变黑。靠近密封端面的情况最严重。纠正措施 校核密封设计；检查并改善循环状况。o型圈挤，o型圈的一部分被强行通过很小的缝隙。装配或组装元件时用力过大，或密封间隙过大。症状o型圈被切割或撕破外皮。纠正措施：检查装配方法。o型圈腐蚀、溶胀、症状、材质选用不合适时，会发生溶胀、断裂、变形等故障。纠正措施依据实际工况，重新选择材质。

11）石墨冲蚀（元件）当冲洗液压力过大或含有磨削性颗粒。症状：在冲洗液入口正对的元件处有冲蚀坑槽。纠正措施降低冲洗液压力；采用旋液分离器。抽空：系统压力波动较大或密封端面处产生气蚀症状：端面圆处掉渣，圆周呈波纹状，o型圈挤出，静环离位。纠正措施：改变系统操作工艺，加大冲洗量。

3 机械密封日常运行和维护问题

1）启动前的准备工作及注意事项

a）全面检查机械密封，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。b）机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2-3公斤/平方厘米。c）按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。

2）安装与停运

a）启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。b）对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。c）热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。

3）运转

a）泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。b）泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。c）泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破

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。大量实践表明，引起密封故障的原因是复杂的， 多方面的。因此，对密封失效的维修要在正确诊断失效原因的基础上，采取针对性的措施进行维修，并且要详细分析各种影响机械密封失效的因素，按照规定的使用条件和范围选用机械密封，才能保证机械密封的良好运[1]行。

【参考文献】

[1]聂立平.机械密封失效的原因分析[J].工业技术，2009（15）.

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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：泵机械密封；泄漏原因

中图分类号：F407文献标识码： A

一、机械密封的基本原理及选型

1.1机械密封

由于泵内流体和泵外大气间存在着压差，为了防止流体外泄，因此泵在运行时需设密封装置，称其为轴封。机械密封是由两块密封元件：静环和动环组成。垂直于轴的光滑而平直的表面相互贴合，并做相对转动而构成的密封装置。它是靠弹性构件，如弹簧和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触面上产生适当的压紧力，使这两个端面紧密贴合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。这层液体膜具有流体动压力与静压力，起着与密封的作用。

1.2机械密封的选型

（1）机械密封的类型。机械密封按其布置形式分为单端面、双端面、串联等几种形式。

（2）机械密封的选择。根据机械密封的不同特点以及现场的不同工况，机械密封的具体选用分为：易腐蚀介质：酸类。密封件受化学腐蚀，密封面上的腐蚀速率为无摩擦表面的2倍。这就要求密封环既耐腐蚀又耐磨，辅助密封圈的材料既要弹性好又要耐腐蚀。高粘度介质：油、齿轮油、渣油等。粘度高时性能好，但过于高会影响动环的浮动，这就要求摩擦辅材料耐磨，弹簧要有足够的能力克服高黏度介质产生的阻力。高温介质：热油、油浆等。随着温度提高，密封磨损和腐蚀加快。材料强度降低，介质易汽化，密封环易变形。含固体颗粒：塔底残油、油浆、原油、浆体等。会引起密封环端面的剧烈磨损，固体颗粒沉积在动环处会失去浮动，这就要求摩擦副要耐磨，要能排除固体颗粒或防止颗粒沉淀

二、泵用机械密封检修中的几个误区

在转动设备特别是机泵密封泄漏的维护维修中常存在一些认识误区，导致过度维修，浪费维修费用增加成本消耗。

（1）弹簧压缩量越大密封效果越好，其实不然，弹簧压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效。

（2）动环密封圈越紧越好，其实动环密封圈过紧有害无益，一是加剧密封圈与轴套间的磨损，过漏。二是增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变化频繁时无法适时进行调整。三是弹簧过度疲劳易损坏四是使动环密封圈变形，影响密封效果。

（3）静环密封圈越紧越好。静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧，密封效果会好些，但过紧也是有害的，一是引起静环密封因过度变形，影响密封效果。二是静环材质以石墨居多，一般较脆，过度受力极易引起碎裂。三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。

（4）叶轮锁母越紧越好。机械密封泄漏中，轴套与轴之间的泄漏轴间泄漏是比较常见的。一般认为，轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧，其实导致轴间泄漏的因素较多，如轴间垫失效，偏移，轴间内有杂质，轴与轴套配合处有较大的形位误差，接触面破坏，轴上各部件间有间隙，轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。锁母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效，相反适度锁紧锁母，使轴间垫始终保持一定的压缩弹性，在运转中锁母会自动适时锁紧，使轴间始终处于良好的密封状态。

（5）新的比旧的好。相对而言，使用新机械密封的效果好于旧的，但新机械密封的质量或材质选择不当时，配合尺寸误差较大会影响密封效果在聚合性和渗透性介质中，静环如无过度磨损，还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使聚合物和杂质沉积为一体，能起到较好的密封作用。

（6）拆修总比不拆好。一旦出现机械密封泄漏便急于拆修，其实，有时密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验提高检修质量。随着材料和制造技术的进步，机械密封的可靠性有了极大的提高，现在机械密封本身可以无故障运转多年。单纯由于机封本身原因造成泵泄漏的情况并不很多。处理机械密封泄漏问题时，我们一定要综合考虑泵的安装精度、操作运转条件、机封装配精度等方面因素，查清原因，有针对性的解决存在的问题。

（7）忽视密封冷却冲洗和的作用。由于机械密封工作时，动环和静环端面间不断产生摩擦热，若冷却冲洗和不到位，则使某些零件发生老化、烧焦现象，影响使用寿命。要根据不同的工况（如温度、介质、环境等）选择合理的冷却冲洗和方式。在使用中要保证冷却水的通畅，以保证机械封正常工作。一般在 0～80℃时，常由泵出口将干净的介质直接引入密封腔冲洗、冷却；当介质温度在 80～200℃时，要在密封腔外加一冷却水套进行间接冷却，当介质易结晶时将冷却水改为蒸汽保温。

三、原因分析及判断

2.1泄漏原因

（1）安装静试时泄漏。机械密封安装好后，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。在此基础上，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判定是动、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，泄漏通道可能几个同时存在，一般有主次区别，只要细致观察，一般都能正确判断。

（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。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、静环接触面分离动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座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或操作、维护不当引起的。抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效回流量偏大，导致吸入管侧容器锅、槽、罐底部沉渣泛起，损坏密封较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面介质腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多环境温度急剧变化工况频繁变化或调整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，往往会酿成较大的事故或损失，须予以重视并采取有效措施。

2.2泄漏部位原因分析解决方法

（1）动环辅助密封环处泄漏。密封圈的材质与介质不相容，重新选用材质。轴套的尺寸或表面粗糙度未达到要求，更换轴套

（2）静环辅助密封环处泄漏。尺寸公差有误，更换合格品。安装错误，重新安装

密封圈质量有问题，更换合格密封圈。密封圈的材质与介质不相容，重新选用材质。

（3）轴套处泄漏。轴套密封未处理好，更换密封垫。

四、结束语

机械密封在机泵中应用非常广泛，但泄漏问题普遍存在，直接影响设备的安全稳定运行和使用寿命。泵的机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点一般分布在五处轴套与轴间的密封动环与轴套间的密封动、静环间密封静环与静环座间的密封密封端盖与泵体间的密封。产生渗漏要进行认真分析判断，然后采取具体的措施进行解决。选用合理的机械密封，提高安装质量和减少运转设备的振动，防止压力、温度等条件的变化过大是提高机械密封可靠性和使用寿命的有效方法。

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它对整台机器设备、整套装置、甚至对整个工厂的安全生产影响都很大，特别

是在石油化工企业中，正确的选择机械密封，对保证设备运转可靠、装置连续生产具有重大的意义。

关键词：机械密封；选型因素； 压力； 介质特性

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

l.概述

根据我公司机泵运行实际情况，结合全公司不同的产品及运行工况，经查阅国家及行业标准，并与密封厂进行沟通，对公司内机泵用机械密封的选型提出如下原则，以供将来采购新泵及运行使用和维修改造对机封进行原则性选择。

2.具体选型原则

2.1压力因素

2.1.1 确定密封腔中的压力

本文称密封腔中的压力为密封压力， 它也是必须密封的压力。密封腔中的压力随泵的结构不同而变化，不等于泵的排出压力。对现场在用泵，确认密封腔压力的最简单的办法是在泵的机械密封压盖上装一块压力表直接与密封腔连通。或者从有关书刊找到计算办法。

2.1.2 按压力选型的一般原则

泵用机械密封一般在高压工况下，宜选用强度值较高的摩擦副材料，如浸渍金属石墨 、碳化钨等；在选用辅助密封圈时为避免发生挤坏密封圈情况，宜选用肖氏硬度大于80度的橡胶材料； 在结构上宜选用平衡式结构。非平衡式泵用机械密封应用于介质粘度较高，好、p≤0．8MPa，粘度小，性差，p≤O．5MPa的场合。平衡式机械密封适用于压力较高的场合。对于密封比重低于0．6的流体，无论压力大小，都应采用平衡式；外装式机械密封宜采用平衡式。

2.2 温度因素

2.2.1 按温度选型的一般原则

泵用机械密封在高低温下使用，应加强机械密封的冷却，避免介质的汽化而出现干摩擦情况。在低温工况下应注意材料的脆化问题，铭钼钢、铬镍钼钢、镍钢或铬镍钢这样的合金钢低温性能较好。金属波纹管型机械密封在高、低温工况下性能比较稳定，宜优先选用。

如温度、介质允许，应优先选用橡胶O形圈。丁腈橡胶长期使用的安全许用温度是-3O～ 100℃ (-40～+130℃ 是极限使用温度)，氟橡胶是-20～200℃。当温度、介质特性超出了合成橡胶允许限度时，可选用聚四氟乙烯V型圈。四氟O形圈因弹性差，一般只作静环密封圈。介质温度高于80℃ 时，就应按高温来考虑，如果温度升高端而上的液膜就难以维持。

2.2.2 泵用机械密封端面材料温度极限（参见密封端面材料的温度极限）。

2.2.3泵用机械密封辅助密封材料温度极限（参见辅助材料的温度极限）。

2.3 速度因素

泵用机械密封在高速工况下，选型时应优先选用小弹簧、弹簧静止式结构。目前，特殊设计的机械密封端面最高线速度可达150m/s，国产定型产品，其应用速度极限可达l20 m/s。一般情况下可用速度(v)值决定弹簧旋转与否，当v≤20m/s时可选用弹簧旋转式机械密封，当v≥20m/s时最好选用弹簧静止式机械密封。

2.4 介质因素

2.4.1 介质性能对选型的影响

2.4.1.1腐蚀性

对强腐蚀介质，应优先选用外装式机械密封。选用适当的外装式机械密封，可使金属材料不与被密封介质接触，使弹簧和销子一类的小元件受腐蚀。

2.4.1.2 密度和比重

液体的密度和比重是一个性指标，液体比重大于0.65时，其性对大部分摩擦副是足够的。对比重低于0.65的液体应采用平衡式机械密封。此外，用碳化钨作为摩擦副之一是最好的，因为摩擦面间液膜不佳时，它有很好的耐磨性。

2.4.1.3蒸汽压力和沸点

当被密封液体的压力在等于或接近其蒸汽压力下进行泵送时，蒸汽压力是考虑的重要因索。提高密封腔压力的方法之一是使泵送液体通过旁路循环管线进入密封腔，并在密封腔喉部设节流装置。但是，在泵的排出压力和密封腔有效压力之间要有足够的压差。使密封腔内有适当的温度--压力关系的另一种办法是对密封腔进行冷却。

2.4.1.4 粘度

粘度与密度一样，是液体性的一个指标。高粘度液体通常有较好的性。液体粘度低于O.7Pa·s(700CP).可用标准型的机械密封。更高粘度的密封液必须给予特殊考虑。粘度为0.7～1.6Pa·s（700～1600CP)的液体，密封面间不可能存在工艺液体形成的液膜。这时必须采用单端面外冲洗、单端面外或外加密封液的双端面机械密封。

2.4.2 按介质选型的一般原则

2.4.2.1 水和水溶液

一般说来，机械密封用于工业水是困难的，纯水偶尔才用，工业水含盐、氧化钙和其它矿物质，即便含百万分之几往往也会在密封面上产生结晶，很快将密封面摩坏。温度也是一个重要因素，水温升高，密封面的磨蚀加速，因此建议在使用中尽可能的降低密封面温度。当泵送物料温度越过80℃ 时，应对密封面采取特别降温措施。司太立合金不推荐用于水中。

在水中建议选用下列密封面配对材料：

2.4.2.2 油类

多数油类都有良好的性，故泵用机械密封在油中用得最成功，也最经济。用于水中的密封面配对材料也可用于油中，另外在油类介质中还可以选用司太立合金。

2.4.2.3 烃类

一般来说。如果液体比重大于0.5，且密封腔压力至少比液体蒸汽压力高0.17MPa （表压），则凡能用于油类中的各种密封面配对材料都可用于烃类中。比重等于或低于0.5的轻烃，或密封腔压力和液体蒸汽压之差小于0.17MPa(表

压)时，推荐采用碳化钨对碳索石墨作为密封面配对材料。

2.4.2.4 酸类

无机酸对密封面有良好的性，但在选型时对材料必须认真考虑，浓度、温度、不纯度和轴的转速都必须加以考虑。对非氧化性酸，可用下列密封面材料：

浓硫酸、浓硝酸、铬酸和过氧化氢等强氧化性酸对标准碳素材料有腐蚀，在选择密封面材料时要特别注意。下列材料可用于强氧化性化学品中：

碳化硅对碳化硅/陶瓷对陶瓷/碳化钨对碳化钨

2.4.2.5苛性碱

像酸一样，多数苛性碱对密封面有良好作用。但在选择材料时也必须慎重，苛性碱侵蚀多数含硅陶瓷，而浓的苛性碱能侵蚀标准碳素材料。另外碱溶液在合适的温度下较易结晶，这一点在选型时也应注意，根据不同浓度、温度和转速等可采用下列密封面配对材料：

2.4.3 在不同的介质中密封面材料匹配

表1不同介质可选用的材料组合

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关键词：机械密封；失效；改进策略；探究

随着社会经济的飞速发展，机械设备被广泛应用到生活中的各个领域。机械设备在使用的同时不可避免的要对其进行密封，以确保设备的长久使用，降低企业的维修成本。机械密封是当前主流的流体机械和动力机械中不可或缺的重要的零部件，它对整台机器设备、整套装置的正常运行都有着重要的影响，甚至有的机械密封对整个工厂的生产工作的安全性都有巨大的影响。如果出现机械密封失效情况，会对机械设备造成损坏，提高维修成本，进而造成企业严重的经济损失。因此，加大对机械密封失效的改进措施的研究工作十分重要。

一、机械密封的发展进程

机械密封最早出现在英国，它的出现为机械制造业中转轴密封问题的解决提供了支撑。到上世纪三十年代，随着新工艺和新材料在机械装置中的大量使用，机械密封技术逐步开始应用到冷冻装置和内燃机水泵上。随着第二次世界大战的爆发，机械密封技术在世界范围内得到推广，其应用范围扩展到平衡型机械密封和中间环密封。渐渐地，随着社会经济的发展和人们环境保护意识的提高，机械密封技术的发展重点开始由结构重组和密封新材料逐步向密封原理的发展和控制理论的支持转移。我国机械密封技术应用始于1965年，至今也走过了三十多年的时光。前人的研究成果不仅为研究新型机械密封技术提供理论和实践参考，更为该领域的发展研究指明了方向。

二、机械密封失效的原因分析

（一）压力造成机械密封失效

压力造成机械密封失效的原因主要表现在以下三个方面：第一，高压引起的失效。其主要原因是当密封腔内的压力超过3MPa的临界值时，液膜会因密封端面的压力比过大而无法形成，此情况造成磨损加剧、热量增多，进而导致机械密封失效；第二，压力波动引起失效。其主要原因是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摩擦以及介质的压力低于饱和蒸汽压力，使端面液膜发生闪蒸，丧失效果，另外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，也会造成介质压力低于其饱和蒸汽压而使机械密封失效；第三，真空引起失效。造成这种情况的主要原因是密封腔内没有任何介质气体，出现干摩擦现象，从而因漏气导致密封失效。

（二）高温造成机械密封失效

在机械密封失效的诸多原因当中，密封过热也是常见的原因之一，密封过热是因为机械超负荷运行，导致热量无法及时散出，从而引发的密封失效。

（三）介质造成机械密封失效

介质造成机械密封失效主要表现在以下两个方面：第一，介质自身的强腐蚀性所引起的。若介质具有强腐蚀性，就会产生腐蚀现象，腐蚀的后果是使接触面变得粗糙，从而引起泄漏量过大、密封失效的情况出现；第二，因介质中含有固体颗粒杂质造成的机械密封失效。若介质内含有颗粒杂质，一旦机械密封装置开始高速运转，那么这些杂质不可避免地会进入密封端面，在高温情况下会划伤密封面或破坏液膜的连续性，从而降低密封的效果。

（四）管理力度不严格造成机械密封失效

在机械密封工艺管理中，导致机械密封失效的原因还有相当一部分是由人为因素引起。也就是说，由于管理人员的管理不严，同样可以导致机械密封失效。

三、机械密封失效的改进策略

（一）对压力造成密封失效的改进策略

若是因高压引起失效，采取的措施为调整端面受力分布，采用各种硬质或其他各种耐压强度高及刚度高的材料以减小零部件形变，还要注意冷却装置、措施和传动方式的选用；若是因压力波动引起失效，应当扩大密封介质的温度剧变，从而有效的避免这种现象的发生；若是因真空引起失效，采取的措施为采用双端面机械密封，该装置不仅具有双重保险的功效，还有助于改善条件和提高密封性能。

（二）对高温造成密封失效的改进策略

解决高温引起机械密封失效的关键措施在于选取新型耐高温密封材料，提高其热传导效率。此外，还要提高辅助密封圈的耐热能力。金属波纹管机械密封装置具有机械密封追随性较好、耐高温幅度大、柔软性较好、缓冲能力强等优点。研究表明，当机械运转时的温度超过220℃时，使用金属波纹管机械密封，既可以解决高温失效的问题，还可以避免失弹现象的产生。

（三）对介质造成密封失效的改进策略

介质中含有颗粒是导致密封失效的最重要原因。因此，在机械生产过程中，应当仔细过滤介质，确定悬浮颗粒的来源，对密封端面进行彻底冲洗，减少悬浮颗粒在端而间驻留和沉积的机会。如果颗粒在密封区域受到冲洗时，应当向密封的管腔内适当注入温度合适的冲洗液，保证机械运行的正常。

（四）加强管理人员的管理和巡查力度

在工业企业机械管理当中，设备管理人员应当提高机械工艺的管理，确保工艺指标在生产过程中保持稳定。另外，防止由于工作压力、环境温度等不稳定条件的变化，引起机械密封的损坏，设备管理人员应当加强操作过程的监督和检查，认真填写检查记录，对需要及时冷却和修护的机械密封进行重点检查，确保冷却水的通畅无阻，如果发现问题，应当及时进行处理。

四、结束语

综上所述，机械密封失效会给机械正常生产造成严重影响，给企业运营造成困扰。如何对机械密封的失效进行有效的预防，是当前设备管理工作者面临的巨大挑战。由于引起机械密封故障的原因是复杂的、多方面的。因此，管理者在对机械密封失效的维修工作中，要在正确诊断失效原因的基础上，采取针对性的措施进行维修，并且要详细分析各种影响机械密封效用的因素，按照规定的使用条件和范围选用机械密封，才能有效保证机械密封的良好运行。

参考文献：

[1]赵昕.机械密封失效的原因及其改进策略[J].机械研究与应用，2011.

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关键词 机械密封，端面密封，密封机理，密封

中图分类号 TH 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)031-0205-01

机械密封，也称为端面密封，是靠一对以上垂直于同一旋转轴线作相对滑动的端面，在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合，并配以辅助密封配合下保持贴合并相对滑动，而达到限制工作流体沿转轴泄露的、无填料的轴封装置。机械密封的主要作用是将容易泄露的轴向密封改为难以泄露的端面密封，这也是机械密封的设计总

原理。

1 机械密封产生及发展过程

机械密封作为一种旋转轴密封，最早出现于1885年英国的发明专利中，19世纪初在欧洲，简单的机械密封被作为轴承密封应用于工业领域，此时机械密封的使用参数很低，对密封件的要求不高，由于机械密封具有明显的先进性，逐渐被运用于冷冻设备和内燃机离心泵的关键机构中。直到19世纪中期，伴随着石油化工行业的发展和新材料石墨、陶瓷、硬质合金等的出现，机械加工技术对表面质量控制的提高，提高了使用可靠性和寿命。从而使机械密封得到推广和普及，并重新应用到石油化工生产领域中，实现了机械的平衡型密封。

虽然机械密封在19世纪初就已经出现，但实现飞跃性的发展，还是在最近60年的时间内，机械密封的不同结构、品种、规格发展得异常迅速，很快地在通用工业生产中得到了广泛的应用。机械密封之所以能得到快速发展主要是工业发展速度和生产过程的需求。二战后核工业和航天工业的发展，在结构上出现了许许多多的新型密封技术，例如流体静压密封、流体动压密封和多级密封，还有螺旋-机械组合密封、中间浮动环密封、浮环-机械组合密封、热流体动力楔机械密封和上游泵送机械密封等。近30年来随着全球环境污染加重，人们环保意识的提高，研制出了“零泄漏”机械密封技术。

我国的机械密封工业化生产起步较晚，20世纪60年代沈阳水泵厂和天津机械密封件厂开始生产泵用机械密封件。在20世纪70年代我国才陆续开始制定和颁布机械密封行业标准，1993年我国颁布了第一部真正意义上的机械密封国标，即“GB/T14211-1993机械密封试验方法”，1999年修订了“机械密封技术条件”和“机械密封分类方法”，现行的机械密封标准有6部，为机械密封产品的标准化发展提供了依据和保证。随着我国机械制造业的发展，尤其是近年来引进了大量先进的成套石油化工工艺装备，为机械密封备品备件实现国产化提供了保证。同时国内也引进了一些国外的先进制造技术，并相继合资建立了多家机械密封制造研发企业，从根本上使我国机械密封产品在设计、材料选用、生产规模、生产范围都有了很大的进步。据行业内不完全统计数据，2011年全机械密封行业规模以上企业工业总产值为772.71亿元，全年产销等主要指标同比增速在15%左右，行业整体运行质量进一步得到改善。

2 机械密封机理研究进展

对于机械密封而言，从它的出现到高度发展已有上百年的历史，研究者从自身的学科或专业领域出发进行了广泛的探索及提出假设或获得的结论，但至今机械密封机理仍然没有一个为人们所认同的完整的密封理论。

目前，在学术方面，对于机械密封形成密封作用的假说基本上形成了两类，即表面张力假说和粘滞力假说。两大假设都是利用液体本身的粘度或利用液体的表面张力来密封，都是基于液体分子间的相互作用力。表面张力假说认为：端面间的密封主要是通过表面张力作用实现，并有少量突起部分存在直接接触。同时粘滞假说也持不同的观点认为：粘滞力（主要是指液体和固体表面的附着力）要在间隙为纳米级或更小时才起作用，在微米级的密封间隙中不起作用；粘滞是一种动力学的特征，而在密封处于零泄漏时，径向是没有动力学过程的。研究人员都在机械密封机理方面做了大量的工作以支持自己的结论，并从反面论证了表面对立学说的局限性。近年来对该领域的研究主要侧重于新技术的开发和应用，对于机理的方面的研究已鲜有文章发表。

3 机械密封的技术现状

1）通用工业的机械密封技术：①推压型机械密封和非推压型机械密封；②平衡型机械密封和非平衡型机械密封；③单端面机械密封、无压双重机械密封和有压双重机械密封；④内装式机械密封和外装式机械密封；⑤旋转式机械密封和静止式机械密封；⑥单弹簧机械密封和多弹簧机械密封。

2）特殊领域里的新型密封技术：①密封面开槽密封技术：在机械密封的密封端面上开了各种各样的流槽，以产生流体静、动压效应，现在还在不断更新。零泄漏密封技术过去总认为接触式和非接触式机械密封不可能达到零泄漏（或无泄漏）；②波纹管密封技术，主要分为成型金属波纹管和焊接金属波纹管两种密封技术；③多端面密封技术分为双密封、中间环密封、多密封技术。另外还有平行面密封技术、监控密封技术、组合密封技术等。

4 机械密封技术的研究动向

机械密封的应用领域涉及到工业、农业、航空航天、国防科教等诸多领域，虽然机械密封产品在装配设备中，仅属于小型部件，但是随着设备微型化及性能的最优化发展趋势，为了改善设备的密封性能，便于机械密封元件的安装使用，要求某些机械密封零部件与设备中某些零部件融合在一起，为了实现各种形式使用要求，多端面、组合密封已成为机械密封技术的主导产品，标准化的卡式（或集装式）结构已经成为业内设计和生产方面研究的重要方向。

综上所述，机械密封技术是一个正在发展中的技术，并完全依赖于材料科学和机械加工制造领域的发展，机械密封技术的研究要随着工业技术的发展，揭示机械密封有关规律，提高机械密封技术的创新能力，加大对新兴高分子材料的研究并实现技术的高效转化，加快实现机械密封产品的高参数、长周期、高安全强化密封集成等技术的实质性发展。

参考文献

[1]顾永泉.机械密封实用技术[M].机械工业出版社,2001.

[2]赵惠清,蔡嵘,国巨发.深槽浅槽机械密封的对比分析[J].北京化工大学学报,1999,26(2).

[3]陈震.机械密封技术研究进展:摩擦学[J].与密封,1990,1.

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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】离心泵 机械密封 动环 静环 辅助密封 泄漏

离心泵是石化行业中应用最为广泛的一种液体输送机械，而机械密封是目前离心泵本体密封最有效的方式之一。其本身加工的精度比较高，结构较为复杂，对安装的技术要求也比较高，如果安装方法不当，机械密封仅仅能够运行几天甚至几个小时，严重影响工艺装置的稳定运行，本文将结合日常检修实践情况与大家共同探讨离心泵机械密封的安装技术。

1 机械密封的基本结构

机械密封结构形式很多，但工作原理基本相同，主要是根据摩擦副的对数、弹簧、介质和端面上作用的比压情况以及介质的泄漏方向等因素来划分。以最常见的内装式非平衡型单端面机械密封为例，其基本结构如图1所示。

固定螺钉1，将弹簧座2固定在轴上，弹簧座2、弹簧3、推环4、动环6和动环密封圈5均随轴转动，静环7、静环密封圈8装在压盖上，并由防转销9固定，静止不动。

从结构上看，机械密封将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封，动环及静环组成的摩擦副、动环密封圈、弹簧是机械密封的主要元件，而动环随轴转动并与静环紧密贴合是保证机械密封达到良好效果的关键。

2 机械密封的密封途径

根据以上机械密封的结构图，可以清楚的看到机械密封中有四个可能的泄漏点A、B、C和D，泄漏点同时也意味着是密封点，如图1。

（1）密封点A属于动密封点，是机械密封的关键。机械密封的泄漏90%是由于摩擦副的密封端面，即密封点A失效引起的。密封主要靠泵内液体压力及弹簧力将动环压贴在静环上，两环的接触面A点上总会有少量液体泄漏形成液膜，一方面可以阻止液体继续泄漏，另一方面又可起到密封面的作用。

（2）密封点B、C、D属于静密封点。静密封点多采用密封圈来密封，密封圈材料具有弹性，能对密封环起弹性支撑作用，并对密封端面的歪斜和轴的振动有一定的补偿和吸振效果，可提高密封端面的贴合度。

①密封点B在静环与压盖之间，用有弹性的O形或V形密封圈压于静环和压盖之间，靠弹簧力使弹性密封圈变形而密封。

②密封点C在动环与轴之间，考虑到动环可以沿轴向窜动，可以采用具有弹性和自紧性的V形密封圈来密封。

③密封点D在密封腔与压盖之间，可以采用密封圈或者垫片作为密封元件。

安装机械密封时，如果能同时保证上述各密封点充分发挥作用，就能够有效阻止泵内介质的泄漏，达到密封的目的。

3 机械密封安装前的准备

3.1 检查清洗零部件，做好硬件准备

检查要进行安装的机械密封的型号、规格对否正确，清洗干净机械密封零件、轴表面、密封腔体等。安装过程中应保持清洁，特别是动静环的密封端面及辅助密封圈表面应无杂质、灰尘。为了便于装配，应在轴或轴套表面、压盖与密封圈配合表面涂抹机油或黄油。动静环密封端面上也应该涂抹机油或黄油，以免启动瞬间产生干摩擦损坏密封端面。

3.2 检查辅助密封元件

核对密封圈尺寸是否合适，主要包括动环密封圈及静环密封圈，它们分别构成动环与轴、静环与压盖之间的密封。密封圈最常用的主要是橡胶O形圈和聚四氟乙烯V形圈两种。

（1）安装在动、静环上的橡胶O形密封圈的压缩量要掌握适当，过小会使密封性能差，过大会使安装困难，摩擦阻力加大，且浮动性差。其压缩率一般取截面直径的6%～10%，对轴的过盈量一般为1%～3%。

（2）聚四氟乙烯V形圈由两侧密封唇进行密封，属于自紧式密封，介质压力越高，密封性能越好。V型圈内径要比轴径尺寸小0.4～0.5mm，外径比安装处尺寸大0.3～0.4mm，特别需要注意的是V型圈安装时开口朝向介质。

（3）检查动静环表面是否光滑平整，有无碰伤、裂纹和变形等缺陷。密封面合格与否可用简单的方法来检验，使动环与静环的接触面贴合在一起，两者之间只能产生相对滑动，而不能用手轻易分开，这就表明密封面是合格的。

（4）检查轴的径向跳动及轴向窜动是否符合要求

①径向跳动允许值根据测量部位直径d（mm）不同而要求不同，以单级离心泵为例，其转轴径向跳动允许值应符合表1要求。

②轴向窜动量允许值因设备型号不同而要求不同，从理论上来说，轴向窜动量越小，对于机械密封的安装越有利。轴向窜动量对于机械密封压缩量的确定十分重要，对于离心泵来说，轴的窜动方向是由高压指向低压，所以轴向窜动量加上预设的弹簧压缩量才是离心泵开车投运后机械密封真实的压缩量，如果安装机械密封时没有考虑到窜动量，将造成动静环摩擦力过大，超过允许值而损坏机械密封。

4 机械密封的安装

1-防转销？？？？2-静环密封圈？？？？3-静环？？？？ 4-动环？？？5-密封端盖垫片

6-动环密封圈？？？？7-推环？？？？8-弹簧？？？？ 9-弹簧座？？？？10-固定螺钉

图2？内装式非平衡型单端面机械密封的

安装图

4.1 静止部分的安装

将防转销1插入压盖相应的孔内，再将静环密封圈2从静环3尾部套入，然后使静环背面的防转销槽对准防转销装入压盖内，同时检查确认静环无偏斜。防转销的高度要合适，应与静环防转销槽的根部保留1～2mm的间隙。

4.2 确定弹簧座在轴上的安装位置

确定安装位置应在调整好轴与密封腔壳体的相对位置的基础上进行。

（1）在沿密封腔端面的泵轴上划一条基准线；

（2）测量静环端面到压盖端面的距离A并记录；

（3）机械密封在工作状态下的压缩量为δ，设计的允许压缩量极限为δ1，转轴的轴向窜动量为δ2，那么δ≤δ1-δ2；

（4）弹簧座的定位尺寸B可以由下式得出

B=L-A-S式中：

B-弹簧座背端面到基准线的距离；

L-机械密封在工作状态下的长度，L= L′-δ；

L′-机械密封在自由状态下的长度；δ-机械密封在工作状态下的压缩量；A-静环端面到压盖端面的距离；S-密封端压盖垫片厚度。

4.3 旋转部分的安装

组装推环7、弹簧8、弹簧座9以及动环密封圈6，使之成为组合件套在轴或轴套上，弹簧座背面对准规定的位置，分几次均匀拧紧固定螺钉10，用手压迫动环，看是否能够轴向浮动。

4.4 总装

将已经安装好静止部分的压盖安装到密封腔壳体上。

（1）压盖与轴套的直径间隙为0.75～1mm，与密封腔的垫片厚度为1～2mm，压盖螺栓均匀上紧，防止压盖端面偏斜。

（2）弹簧压缩量要按规定进行并且考虑到轴向窜动量，不允许有过大或过小的现象，要求误差±2.00mm，过大会增加端面比压，加速端面磨损，过小会造成比压不足而不能起到密封作用。

（3）安装结束后，应予盘车，观察有无碰触之处，盘车应该感觉均匀、轻快，如感到盘车很重，卡涩或有异常声响，必须检查轴是否碰到了静环，密封件是否碰到了密封腔。引入液体介质静压试验后，如果泄漏量不超过5滴/min，那说明本次机械密封的安装基本符合要求，可以进行离心泵的开车运转了。

5 结论

按照以上方法安装的机械密封，使得离心泵连续运转一年未出现任何泄漏现象，在年度装置停车检修时，对离心泵进行解体检查，动静环均未出现磨损现象，摩擦副端面依然光滑平整，处于良好的工作状态，此类机械密封可以重复使用，节约了大量的备件费用。

参考文献

[1] 魏龙.泵维修手册.化学工业出版社.2009

[2] 傅伟.化工用泵检修与维护.化学工业出版社，2010

[3] 匡照忠.化工机械与设备.化学工业出版社，2006

篇10

关键词：机械密封；原理；选材；失效

中图分类号：TH311 文献标识码：A

与传统的填料密封相比，机械密封具有密封性能好、寿命长、承受压力大，减少能源损耗和环境污染等优点。机械密封目前广泛应用与国内输油站场机泵，研究机封结构，分析故障原理和处理办法，对掌握基本运行情况、提升设备管理水平有重要意义。

一、机械密封的基本结构和作用原理

（一）、机械密封的基本结构

机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的:“有至少一对垂直于旋转轴线的端面在流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”。其具体结构如图1所示。机械密封安装在旋转轴上，密封腔由弹簧、动环密封圈、动环等构成，它们随轴一起旋转。其他机械密封零件包括静环、静环密封圈等，安装在端盖内，端盖与密封腔体用螺栓连接。

（二）、机械密封的作用原理

如图1所示，轴转动时，通过传动座和推环，带动动环旋转，静环固定不动，依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合，在贴合面形成一层极薄的液体膜，阻止介质泄漏。摩擦副表面磨损后，在弹簧的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄漏，装有动环密封圈。静环密封圈阻止介质沿静环和压盖之间泄漏。

1静环2.动环3.动环密封圈4.推环5.弹簧

6.传动座7.静环密封圈8.压盖

图1

（三）、机械密封的辅助设施

机械密封辅助设施是许多元件的统称，它的作用是可以改善机械密封的工作环境，提高密封效果。包括过滤器、旋液分离器、限流孔板、冷却器、各种检测仪表及机械密封冲洗管路等。在实际的应用中，根据具体的情况来选择相应的设施。

在所有的辅助设施中，最主要的是冲洗设施。对于冲洗液的过滤和分离，通常选用的是过滤器和旋液分离器。旋液分离器工作原理是，含杂质的介质沿分离器切线方向进入，以一定的速度沿分离器旋转，利用固体颗粒和液体的比重差，洁净的液体从分离器顶部流出，去冲洗密封，含杂质的液体从底部流回泵的入口。

1、端面密封副

如图2所示，由动环和静环组成端面密封副，它的作用是防止介质泄漏，使密封面紧密贴合。它要求静、动环要有非常好的耐磨性，动环可以沿轴向灵活移动，密封面的磨损自动补偿，与静环使之一直保持良好的贴合。为此，密封面对所用材料以及其加工质量有较高的要求，确保密封副有良好的贴合性能。

图2端面密封副

2、弹性元件

弹性元件主要用弹簧和波纹管。它要求起预警、补偿和缓冲作用，要求始终保持足够的弹力来克服动环等元件的惯性、传动件和辅助密封的摩擦，保证端面动环的追随性和密封副良好的贴合。材料要求耐疲劳、耐腐蚀。

3、辅助密封

如图3所示，辅助密封有O型圈、V型圈、U型圈等。它主要起密封动环和静环的作用，同时也起到缓冲和浮动的作用。要求能够保证静环的密封元件使压盖与静环之间的密封的同时，对静环也要求有一定的浮动性；动环的密封元件能保证动环的浮动性和动环与轴套或者轴之间的密封性。材料要求能与介质相容并耐寒、耐热。

图3辅助密封

4、传动件

传动元件主要有传动销、传动环、传动座、传动键等。它的作用是将轴的转矩传给动环。材料要求耐磨、耐腐蚀。

二、机械密封失效机理

机械密封的失效主要有几种主要形式，如静试泄漏、运转泄漏等。运转泄漏又包括持续泄漏、突发泄漏，再运行泄漏等。

（一）、安装静试泄漏

安装调试结束后须对机械密封进行静试，通过观察泄漏量分析泄漏原因。如泄漏量较大时，则表存在问题明于静、动环摩擦副间；泄漏量较小，存在的问题多为静环或动环密封圈。在判断泄漏部位、初步观察泄漏量的基础上，若泄漏量再手动盘车观察，无明显变化，则静、动环密封圈有问题；如沿轴向喷射泄漏介质，则居多为动环密封圈存在问题，泄漏介质从水冷却孔中漏出或向四周喷射，则静环密封圈多为失效；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。

（二）、运转时泄漏分析

导致持续性密封泄漏的原因较多，主要表现为密封端面问题，如端面变形不平、端面出现裂纹。端面比压过大、摩擦热引起热变形，强度不够产生变形，安装时零件受力不均引起变形；工作介质中有颗粒状物质，运转中进入摩擦副，擦伤动、静环密封端面；动环或静环的密封圈与轴的垂直误差过大；辅助密封问题，如安装时辅助密封被压伤或擦伤，O形圈出现化学腐蚀、老化；弹簧偏心、比压过小或弹簧失效；防转销端部未顶住防转槽；转轴振动过大；泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；轴套表面在密封圈处有轴向沟槽、凹坑或腐蚀。突发性泄漏主要由几种因素导致，如设备强烈振动，抽空破坏了摩擦副；弹簧断裂；防转销脱落或传动销断裂；安装错误或不符合要求。

再运行泄漏也是常见的机械密封失效形式。泵在停一段时间后再启动时可能发生泄漏，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。

表1中给出了导致机械密封失效的主要影响因素，数据表明操作是导致机械密封失效的主要因素，约占42%。为了尽量减少机械密封失效的发生，必须严格按照操作规程进行安装、调试、检查、维护和清洗。养成良好的操作习惯，保证机械密封的正常运行。

表1导致机械密封失效的因素及其占比

影响因素 失效占比/% 影响因素 失效占比/%

操作 42 系统设计 24

设备精度 26 密封设计

/应用选型 8

三、典型案例分析

（一）、故障现象

在泵启动瞬间，非驱动端机械密封处有烟雾冒出，并伴有油品泄漏。或停止时泵腔内的压力瞬时升高而引起，在结焦的过程中伴随有烟雾。

（二）、原因分析

如图4所示，从解体后的情况来看，动静环内壁都堆积比较多的结焦物。高温经常会出现结焦故障，少量的泄漏就会在密封靠近大气一侧发生碳化。

图4(a):动环传动处和传动套之间发生了摩擦。

图4(b)、图4(e)、图4(f):3张图片中都堆积含有颗粒的结焦物。

图4(c):动环表面出现金属粉磨的痕迹，说明密封运转时间短，动环面磨损严重。

图4(d):静环表面有正常的磨损痕迹。

（三）、解决途径

1、选型

原油具有黏度大、凝点高、杂质多、含硫高的特点。为了防止弹簧由于原油结晶、杂质卡住而失效，选用的是静止式机械密封，即静环为补偿环；当发生粘着磨损或磨粒磨损时，材料越硬越耐磨，为了减少磨损率和因为磨损而导致密封失效，选用的是碳化硅-碳化硅的端面硬摩擦组对；辅助封圈选用的是氟橡胶，具有耐高温、耐油、耐化学腐蚀的优点。

2、冲洗

必须设计合理的冲洗管路，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉淀，使机械密封动、静环失去浮动性，弹簧失灵。更严重的是颗粒、杂质进入摩擦副会加剧摩擦的磨损，导致机械密封的迅速破坏。

3、维护

定期清洗冲洗管路，使之保持畅通；启动泵前充分排气。

图4失效的机械密封

总之，处理机泵泄漏问题时，一定要综合考虑泵的安装精度、操作运转条件、机封装配精度等方面因素，查清原因，有针对性地解决存在的问题。文中内容对机械密封的选型使用和维修保养提供帮助，保证机械密封长周期稳定、可靠地运转。

参考文献