機械密封特點及應用

1、中國石化煉化動設備培訓班： 煉油廠裝置關鍵動設備煉油廠裝置關鍵動設備 之泵用機械密封特點及應用 楊立民 中國石化洛陽石油化工工程公司 201109 問題的提出問題的提出 經(jīng)過學習應解決的問題：經(jīng)過學習應解決的問題： 了解機械密封工作原理及特點？了解機械密封工作原理及特點？ 了解離心泵機械密封失效基本原因？了解離心泵機械密封失效基本原因？ 能夠合理應用離心泵機械密封？能夠合理應用離心泵機械密封？(34條條) 目錄目錄 1機械密封技術理論機械密封技術理論 1.1機械密封的作用及意義機械密封的作用及意義 1.2機械密封的基本原理機械密封的基本原理 1.3機械密封副的溫度和密封環(huán)變形機械密封副的溫度和

2、密封環(huán)變形 1.4 機械密封的基本型式機械密封的基本型式 2機械密封技術應用機械密封技術應用 2.1煉油廠機械密封應用現(xiàn)狀煉油廠機械密封應用現(xiàn)狀 2.2機械密封失效的分析機械密封失效的分析 3機械密封選型技術規(guī)定機械密封選型技術規(guī)定* 4結論結論 機械密封技術理論機械密封技術理論 1機械密封技術理論機械密封技術理論 1.1機械密封的作用及意義機械密封的作用及意義 1）影響泵效率、能耗；）影響泵效率、能耗； a.減少泵泄露，提高容積效率：離心泵葉輪口環(huán)改為機械減少泵泄露，提高容積效率：離心泵葉輪口環(huán)改為機械 密封，泵效率提高密封，泵效率提高3.6%； b.減少摩擦損失，提高機械效率：雙端面改為單

3、端面，非減少摩擦損失，提高機械效率：雙端面改為單端面，非 平衡型改為平衡型等；平衡型改為平衡型等； c.密封輔助系統(tǒng)優(yōu)化，可以降低功耗：自沖洗改為泵環(huán)循密封輔助系統(tǒng)優(yōu)化，可以降低功耗：自沖洗改為泵環(huán)循 環(huán)，雙端面改為單端面，節(jié)省封油系統(tǒng)能耗。環(huán)，雙端面改為單端面，節(jié)省封油系統(tǒng)能耗。 2）影響泵組運行可靠性：密封是否泄漏決定泵組的運行）影響泵組運行可靠性：密封是否泄漏決定泵組的運行 周期；周期； 3）HSE要求：密封失效造成事故及環(huán)境污染。要求：密封失效造成事故及環(huán)境污染。 4）據(jù)統(tǒng)計石化裝置機泵）據(jù)統(tǒng)計石化裝置機泵86%采用機械密封，并且機械密采用機械密封，并且機械密 封維護占煉油廠機泵維修工

4、作量的封維護占煉油廠機泵維修工作量的50%以上。以上。 機械密封技術理論機械密封技術理論 1）典型機械密封機構：）典型機械密封機構： 1靜環(huán)靜環(huán)2動環(huán)動環(huán)3傳動銷傳動銷 4彈簧彈簧5彈簧座彈簧座6緊定螺釘緊定螺釘 7傳動螺釘傳動螺釘8動環(huán)動環(huán)o型圈型圈 9靜環(huán)靜環(huán)O型圈型圈10防轉銷防轉銷 11壓蓋壓蓋12推環(huán)推環(huán)13軸套軸套 I、II、III、IV、V、VI 為泄露點為泄露點 機械密封技術理論機械密封技術理論 2）機械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環(huán)端面密封副）機械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環(huán)端面密封副 的預緊，和介質壓力與彈性元件壓力的壓緊而達到密封的的預緊，和介質壓力與彈性元件壓力的

5、壓緊而達到密封的 軸向端面密封裝置。軸向端面密封裝置。 3）動、靜環(huán)作用：是密封面緊密貼合，防止介質泄漏。）動、靜環(huán)作用：是密封面緊密貼合，防止介質泄漏。 要求動、靜環(huán)耐磨性良好，動環(huán)可以軸向隨動，自動補償要求動、靜環(huán)耐磨性良好，動環(huán)可以軸向隨動，自動補償 密封面損失，和靜環(huán)良好貼合；靜環(huán)具有浮動性，起緩沖密封面損失，和靜環(huán)良好貼合；靜環(huán)具有浮動性，起緩沖 作用。作用。 4）彈性元件作用：包括彈簧、波紋管、隔膜等，起預緊）彈性元件作用：包括彈簧、波紋管、隔膜等，起預緊 、補償和緩沖的作用，始終保持足夠的彈性克服動環(huán)的慣、補償和緩沖的作用，始終保持足夠的彈性克服動環(huán)的慣 性、密封圈和傳動件的摩擦

6、，保證動環(huán)良好追隨性和密封性、密封圈和傳動件的摩擦，保證動環(huán)良好追隨性和密封 副貼合。要求耐腐蝕、耐疲勞。副貼合。要求耐腐蝕、耐疲勞。 5）密封圈：動靜環(huán)的密封作用，同時也起到浮動和密封）密封圈：動靜環(huán)的密封作用，同時也起到浮動和密封 作用。要求耐熱、耐冷并能與介質相容。作用。要求耐熱、耐冷并能與介質相容。 機械密封技術理論機械密封技術理論 6）傳動件（傳動銷、傳動環(huán)、傳動座、傳動鍵、傳動凸）傳動件（傳動銷、傳動環(huán)、傳動座、傳動鍵、傳動凸 耳或牙嵌式聯(lián)結器），起到將軸的轉矩傳給動環(huán)的作用。耳或牙嵌式聯(lián)結器），起到將軸的轉矩傳給動環(huán)的作用。 7）緊固件（緊定螺釘、彈簧座、壓蓋、組裝套、座套）緊固

7、件（緊定螺釘、彈簧座、壓蓋、組裝套、座套） ，起到動、靜環(huán)定位、緊固作用。要求軸向定位正確，保，起到動、靜環(huán)定位、緊固作用。要求軸向定位正確，保 證一定彈簧壓縮量，保證密封面位置正確、貼合良好。拆證一定彈簧壓縮量，保證密封面位置正確、貼合良好。拆 裝方便、容易就位、可重復利用。與密封圈配合處，安裝裝方便、容易就位、可重復利用。與密封圈配合處，安裝 密封圈處有導向倒角和壓縮量。密封腔與軸套配合處可采密封圈處有導向倒角和壓縮量。密封腔與軸套配合處可采 用硬面涂層。用硬面涂層。 8）防轉銷：起到防止靜環(huán)轉動和脫出的作用。要求長度）防轉銷：起到防止靜環(huán)轉動和脫出的作用。要求長度 足夠，防止靜環(huán)在負壓下

8、脫出；定位正確，防止隨動環(huán)旋足夠，防止靜環(huán)在負壓下脫出；定位正確，防止隨動環(huán)旋 轉。轉。 機械密封技術理論機械密封技術理論 9）機械密封可能泄漏途徑：）機械密封可能泄漏途徑： a密封副密封面密封副密封面I處：機械密封失效處：機械密封失效80-95%由于該原因。要求由于該原因。要求 接觸面平行，接觸面平行，Ra=0.05-0.20m，平面度，平面度2m；流體靜壓密封面間隙流體靜壓密封面間隙h5m； 其它：其它： 可控間隙非接觸機械密封可控間隙非接觸機械密封 平衡比可以調(diào)節(jié)的半接觸式機械密封平衡比可以調(diào)節(jié)的半接觸式機械密封 機械密封技術理論機械密封技術理論 2）內(nèi)裝式和外裝式機械密封：）內(nèi)裝式和外

9、裝式機械密封： 內(nèi)裝式：靜環(huán)安裝在壓蓋內(nèi)側，彈簧置于介質內(nèi)；內(nèi)裝式：靜環(huán)安裝在壓蓋內(nèi)側，彈簧置于介質內(nèi)； 外裝式：靜環(huán)安裝在壓蓋外側，彈簧置于介質外；適用壓外裝式：靜環(huán)安裝在壓蓋外側，彈簧置于介質外；適用壓 力低，強腐蝕、高粘度、易結晶介質。力低，強腐蝕、高粘度、易結晶介質。 3）內(nèi)流式和外流式機械密封：）內(nèi)流式和外流式機械密封： 內(nèi)流式：端面泄漏方向與離心力方向相反；適合高壓，泄內(nèi)流式：端面泄漏方向與離心力方向相反；適合高壓，泄 漏小；漏??； 外流式：端面泄漏方向與離心力方向相同；適用外流式：端面泄漏方向與離心力方向相同；適用2MPa 環(huán)境；環(huán)境； 機械密封技術理論機械密封技術理論 4）彈簧

10、旋轉式和彈簧靜止式機械密封：）彈簧旋轉式和彈簧靜止式機械密封： 彈簧旋轉式：彈性元件隨軸旋轉；不適合高速工況；彈簧旋轉式：彈性元件隨軸旋轉；不適合高速工況； 彈簧靜止式：彈性元件不隨軸旋轉；適合高速工況；彈簧靜止式：彈性元件不隨軸旋轉；適合高速工況； 5）平衡型和非平衡型機械密封：）平衡型和非平衡型機械密封： 平衡型：面積比平衡型：面積比B23m/s）、平衡、集裝式；密封副為反應燒結碳化硅對）、平衡、集裝式；密封副為反應燒結碳化硅對 優(yōu)質抗皰疤碳石墨，輔助密封為柔性石墨密封，彈性元件優(yōu)質抗皰疤碳石墨，輔助密封為柔性石墨密封，彈性元件 為多個邊緣焊接為多個邊緣焊接Inconel波紋管。軸套、格蘭

11、、環(huán)座和其波紋管。軸套、格蘭、環(huán)座和其 它金屬零件它金屬零件316鎳鉻不銹鋼。壓蓋內(nèi)還配有碳石墨浮環(huán)為鎳鉻不銹鋼。壓蓋內(nèi)還配有碳石墨浮環(huán)為 抑制密封。抑制密封。 機械密封技術理論機械密封技術理論 6API682-2004密封布置方式密封布置方式 arrangement 1:單密封單密封 arrangement 2:非加壓雙密封非加壓雙密封 arrangement 3:加壓雙密封加壓雙密封 機械密封技術應用機械密封技術應用 根據(jù)日本某廠調(diào)查報告，發(fā)生的根據(jù)日本某廠調(diào)查報告，發(fā)生的786件事故中有件事故中有332件是件是 泄漏造成的，占泄漏造成的，占42%。 機械密封技術應用機械密封技術應用 調(diào)研

12、內(nèi)容包括：調(diào)研內(nèi)容包括： 經(jīng)營資質；經(jīng)營資質； 質量管理體系質量管理體系; ; 財務狀況；財務狀況； 科研開發(fā)能力；科研開發(fā)能力； 加工設備情況；加工設備情況； 檢測、試驗設備情況；檢測、試驗設備情況； 采購管理；采購管理； 人力資源狀況；人力資源狀況； 售后服務體系。售后服務體系。 機械密封技術應用機械密封技術應用 調(diào)研小組在認真聽取匯報調(diào)研小組在認真聽取匯報 機械密封技術應用機械密封技術應用 國際上上世紀五十年代末期，美國西洛國際上上世紀五十年代末期，美國西洛EGH2S; 密度是否低于密度是否低于600g/cm3600g/cm3； 溫度是否溫度是否400 ,400 ,或或-40 ;41ba

13、r(bar);41bar(bar); 密封端面平均相對速度密封端面平均相對速度23m/s23m/s； 介質飽和蒸汽壓介質飽和蒸汽壓34bar(A);34bar(A); 介質含易汽化或結晶不穩(wěn)定成分；介質含易汽化或結晶不穩(wěn)定成分； 非牛頓型流體（粘滯性）；非牛頓型流體（粘滯性）； 軸頸軸頸110mm110mm或或20mm23m/s采用倒裝；采用倒裝； TYPEC:倒裝式。倒裝式。 6.次級密封元件區(qū)別：次級密封元件區(qū)別： TYPEA、B:彈性元件，如彈性元件，如O型圈；型圈； TYPEC：柔性石墨；：柔性石墨； 機械密封技術應用機械密封技術應用 34）API682-2004密封布置問題：密封布置

14、問題： 1.節(jié)流襯套區(qū)別：節(jié)流襯套區(qū)別： ARRANGEMENT1：CATEGORY1：固定碳環(huán)：固定碳環(huán) C2：固定無火花金屬；：固定無火花金屬；C3：浮動碳環(huán)；：浮動碳環(huán)； A2，3：固定碳環(huán)；：固定碳環(huán)； Containment seal：針對：針對A2，氣體為緩沖氣配置；，氣體為緩沖氣配置； PLAN11+72+76(75); 2.密封液切線排出要求：密封液切線排出要求： ARRANGEMENT2、3：CATEGORY1，2必須規(guī)定；必須規(guī)定；C3 要求要求 3.密封液最大溫升要求：密封液最大溫升要求： ARRANGEMENT23：含水沖洗液或柴油：含水沖洗液或柴油8；礦物油；礦物油1

15、6 ； 機械密封技術應用機械密封技術應用 ARRANGEMENT1，2：要求密封腔壓力高于介質蒸汽壓：要求密封腔壓力高于介質蒸汽壓 力力30%或蒸發(fā)溫度或蒸發(fā)溫度20；最低密封腔壓力高于大氣壓；最低密封腔壓力高于大氣壓 0.035MPa； 4.密封液儲罐規(guī)格區(qū)別：軸徑密封液儲罐規(guī)格區(qū)別：軸徑60mm，12L；其它；其它20L； 結論結論 4.4.總結：密封系統(tǒng)工程應用注意的問題總結：密封系統(tǒng)工程應用注意的問題 1 1）工程單位應結合泵的實際運行條件，正確選擇機械密）工程單位應結合泵的實際運行條件，正確選擇機械密 封的型式和沖洗方案。最終使用單位、工程公司、泵廠和封的型式和沖洗方案。最終使用單位

16、、工程公司、泵廠和 密封制造廠四家密切配合確定最終方案。密封制造廠四家密切配合確定最終方案。 2 2）工程設計單位在密封選擇過程中，應結合泵送介質的）工程設計單位在密封選擇過程中，應結合泵送介質的 真實操作狀態(tài)，要區(qū)分密封在泵開車、停車、正常運行、真實操作狀態(tài)，要區(qū)分密封在泵開車、停車、正常運行、 變量操作以及事故狀態(tài)下的不同工況，綜合確定密封型式變量操作以及事故狀態(tài)下的不同工況，綜合確定密封型式 及沖洗方案。經(jīng)常出現(xiàn)的選型問題是只考慮正常工況，忽及沖洗方案。經(jīng)常出現(xiàn)的選型問題是只考慮正常工況，忽 略其它短期工況，而密封出現(xiàn)問題恰恰發(fā)生在短時的苛刻略其它短期工況，而密封出現(xiàn)問題恰恰發(fā)生在短時的

17、苛刻 工況期間。工況期間。 結論結論 3 3）現(xiàn)場很多離心泵，如芳烴諸多熱泵開工初期和正常工）現(xiàn)場很多離心泵，如芳烴諸多熱泵開工初期和正常工 況時操作溫度變化很大，采用自沖洗方案容易使沖洗液潤況時操作溫度變化很大，采用自沖洗方案容易使沖洗液潤 滑性降低甚至帶氣。另外，一些泵送介質本身已溶入一些滑性降低甚至帶氣。另外，一些泵送介質本身已溶入一些 氣體，經(jīng)過減壓氣體就會析出，所以目前高壓液力透平主氣體，經(jīng)過減壓氣體就會析出，所以目前高壓液力透平主 沖洗基本不采用自沖洗方案就是避免沖洗液出現(xiàn)多相帶氣沖洗基本不采用自沖洗方案就是避免沖洗液出現(xiàn)多相帶氣 問題。問題。 4 4）做為密封制造企業(yè)應該多深入現(xiàn)

18、場，多與工程單位交）做為密封制造企業(yè)應該多深入現(xiàn)場，多與工程單位交 流。熟悉和掌握工程知識對密封的設計、制造起到至關重流。熟悉和掌握工程知識對密封的設計、制造起到至關重 要的作用；密封制造單位能夠把握密封使用條件，并在密要的作用；密封制造單位能夠把握密封使用條件，并在密 封的設計、制造和安裝過程中嚴把質量關，樹立封的設計、制造和安裝過程中嚴把質量關，樹立“密封應密封應 用的全壽命用的全壽命”理念，從產(chǎn)品的設計、制造到現(xiàn)場的安裝、理念，從產(chǎn)品的設計、制造到現(xiàn)場的安裝、 投用、到售后的服務一條龍，在質量上使用戶用的放心。投用、到售后的服務一條龍，在質量上使用戶用的放心。 結論結論 5 5）有經(jīng)驗的

19、密封制造企業(yè)善于總結來至于用戶的工程信）有經(jīng)驗的密封制造企業(yè)善于總結來至于用戶的工程信 息，作為密封制造企業(yè)寶貴的技術資源，對密封的合理選息，作為密封制造企業(yè)寶貴的技術資源，對密封的合理選 擇起到關鍵的指導作用。國際上知名密封企業(yè)編制了多種擇起到關鍵的指導作用。國際上知名密封企業(yè)編制了多種 工程密封選型程序和標準，展示了成熟制造企業(yè)的深厚技工程密封選型程序和標準，展示了成熟制造企業(yè)的深厚技 術沉淀，這一點需要國內(nèi)企業(yè)虛心學習迎頭趕上。是否有術沉淀，這一點需要國內(nèi)企業(yè)虛心學習迎頭趕上。是否有 成熟的企業(yè)技術標準是該企業(yè)是否具備高質量生產(chǎn)的基礎成熟的企業(yè)技術標準是該企業(yè)是否具備高質量生產(chǎn)的基礎 和

20、標志。和標志。 結論結論 6 6）做為最終使用單位，在泵組操作過程中應嚴格遵守技）做為最終使用單位，在泵組操作過程中應嚴格遵守技 術操作規(guī)程，避免由于泵組操作不當引起的密封及其它部術操作規(guī)程，避免由于泵組操作不當引起的密封及其它部 件過負荷工況發(fā)生。同時應做好日常泵組包括密封系統(tǒng)的件過負荷工況發(fā)生。同時應做好日常泵組包括密封系統(tǒng)的 維護，做好循檢記錄工作，對儀表檢測元件要維護到位，維護，做好循檢記錄工作，對儀表檢測元件要維護到位， 保證檢測指標準確、完整。一旦發(fā)現(xiàn)問題及時正確處理，保證檢測指標準確、完整。一旦發(fā)現(xiàn)問題及時正確處理， 并做好事故處理預案。并做好事故處理預案。 結論結論 7 7）“合理使用與及時維護合理使用與及時維護”是最終用戶必須認真遵循的是最終用戶必須認真遵循的 管理法則，也是保證密封健康運行的必要條