機(jī)械密封-點(diǎn)檢培訓(xùn)

1、一、機(jī)械密封原理一、機(jī)械密封原理二、機(jī)械密封的基本零件二、機(jī)械密封的基本零件三、機(jī)械密封的計(jì)算三、機(jī)械密封的計(jì)算四、機(jī)械密封用材料四、機(jī)械密封用材料五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)六、機(jī)械密封性能的影響因素六、機(jī)械密封性能的影響因素七、石化行業(yè)典型泵的密封七、石化行業(yè)典型泵的密封八、機(jī)械密封的安裝和使用八、機(jī)械密封的安裝和使用九、機(jī)械密封故障分析九、機(jī)械密封故障分析十、補(bǔ)充內(nèi)容十、補(bǔ)充內(nèi)容（一）定義與組成（三）密封機(jī)理（四）輔助設(shè)施（五）機(jī)械密封的種類（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（十）平衡型和非平衡型機(jī)

2、械密封（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（十二）雙端面機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十四）波紋管機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求（二）摩擦副匹配要考慮的因素（三）密封端面寬度（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（五）摩擦副端面平面度檢測(cè)（六）密封端面的粗糙度要求（七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）（八）靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)）（九）密封環(huán)的種類（十）整體式密封環(huán)（十一）組合式（十二）熱裝式密封環(huán)（十三）熱裝式密封環(huán)的過(guò)盈值選擇（十四）輔助密封圈（十五）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式（十七）機(jī)械密封的彈性元件（十八）波紋管種類（十九）焊接金屬波紋管密封（一）補(bǔ)償環(huán)的受力狀況（二）密封端面中液膜反力的分布情況（三）液

3、膜反力的計(jì)算（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布（五）膜壓系數(shù)的影響因素（六）彈簧比壓的計(jì)算（七）載荷系數(shù)K（八）端面比壓（九）波紋管的有效作用直徑de（十）PV值組成組成:1.密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)摩擦副2.緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件(圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等)構(gòu)成。使貼合;3.輔助密封圈：包括動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等 機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機(jī)械密封具有泄漏少、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式，

4、又叫端面密封。） 3、原理 通過(guò)一系列零件將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封，在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對(duì)由于設(shè)備運(yùn)行所造成的軸向磨損可以及時(shí)補(bǔ)償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機(jī)械密封（軸向密封）在運(yùn)行中可以對(duì)軸向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，而填料密封（徑向密封）不能對(duì)徑向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，故機(jī)械密封比填料密封壽命長(zhǎng)。 2、傳動(dòng)關(guān)系 軸或軸套緊固螺釘5彈簧座4彈簧3補(bǔ)償環(huán)1 壓蓋防轉(zhuǎn)銷(xiāo)8非補(bǔ)償環(huán)6（三）密封機(jī)理（三）密封機(jī)理1、4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱4個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖1-1）泄漏點(diǎn)1摩擦端面泄漏點(diǎn)，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持貼和（動(dòng)密封點(diǎn),兩個(gè)摩擦副之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）泄漏點(diǎn)2補(bǔ)償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與軸（或軸套）之間有微動(dòng);

5、泄漏點(diǎn)3非補(bǔ)償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止;泄漏點(diǎn)4壓蓋與腔體間的密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止. 通過(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分離等方式進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長(zhǎng)使用壽命。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封的組成部分。 1、 按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：線速度25100m/s）和普通密封（2）高壓和低壓密封（3）高溫、常溫和低溫密封（4）泵用、釜用和壓縮機(jī)用密封（5）耐腐蝕、抗顆粒機(jī)械密封2、 通常按結(jié)構(gòu)分類多彈簧、單彈簧密封旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封外裝式、內(nèi)裝式密封外流式、內(nèi)流式密封（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（六）

6、旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2） （1）旋轉(zhuǎn)式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。) （由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，不能用于高速, 且消耗攪拌功率（2）靜止式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。（用于高速） （1） 內(nèi)裝式：內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔。 （用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)的場(chǎng)合用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)的場(chǎng)合）（2） 外裝式：外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。 （用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合） （一般和內(nèi)裝式、外裝式一致） （1）內(nèi)流式：內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心。（一般密封都采用這一般密封都采用這 種結(jié)構(gòu)種結(jié)構(gòu)

7、） （2）外流式：外流式：泄漏方向朝向離心力方向。（泄漏量大，泄漏量大， 只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用） （九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（1）多彈簧：多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均 勻）宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)。（2）單彈簧：?jiǎn)螐椈桑海ㄓ纸写髲椈?，軸向尺寸大，軸向彈力不 均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合不宜用于高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。 （1）平衡型：載荷系數(shù)平衡型：載荷系數(shù)K1.0 （用于高壓場(chǎng)合用于高壓場(chǎng)合）（2）非平衡型：載荷系數(shù)非平衡型：載荷系數(shù)K1.0 （用于普通壓力場(chǎng)合）用于普

8、通壓力場(chǎng)合） （十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)用（2）波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧 （3）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管 兩套密封面對(duì)面或背對(duì)背安裝在一起。 用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場(chǎng)合?；驓怏w、高真空度等場(chǎng)合。 兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的封液介質(zhì)?；?、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的封液介質(zhì)。 v兩套密封沿同一方向布置，密

9、封腔壓力逐級(jí)降低兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低,v用于高壓場(chǎng)合。用于高壓場(chǎng)合。 v去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補(bǔ)償環(huán)密封圈改至彈簧座處去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補(bǔ)償環(huán)密封圈改至彈簧座處, 補(bǔ)償環(huán)追隨性提高補(bǔ)償環(huán)追隨性提高.v避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生的磨損。避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生的磨損。v金屬波紋管用于高溫介質(zhì)金屬波紋管用于高溫介質(zhì)v聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。 v將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一個(gè)整體。v安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。v安裝方便，排除了安裝不良的影響。二、機(jī)械密封的基本二、機(jī)械密封的

10、基本 摩擦副密封環(huán)是機(jī)械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封的性能和壽命。因此，對(duì)它有一些基本要求。 （1）足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在工作條件（如壓力，溫度，滑動(dòng)速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動(dòng)時(shí)影響小。 （2）端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。 （3）耐熱沖擊力 高的導(dǎo)熱系數(shù)，低的線膨脹系數(shù)。 （4）較小的摩擦系數(shù)，良好的自潤(rùn)滑性，材料與介質(zhì)有很好的浸潤(rùn)性短時(shí)間干摩擦，不損傷端面。 （5）易加工，材料成本低（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，軟環(huán)作窄環(huán)，如 YG6/M106K，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高時(shí)才選用硬對(duì)硬。（2）盡量采用內(nèi)裝、內(nèi)流式結(jié)構(gòu)，防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入

11、密封端面，減少泄漏量。（3）選導(dǎo)熱性良好材料作動(dòng)環(huán)。 以利散熱，降低端面溫度。（4）環(huán)的壁厚不可太薄，以保證整體強(qiáng)度、剛度，也利散熱（導(dǎo)熱欠佳的材料，可薄一些）。（5）動(dòng)環(huán)和軸（軸套）間隙A11（0406）以利補(bǔ)償 靜環(huán)和軸（軸套）間隙13mm以免摩擦 （1）主要決定窄環(huán)（軟環(huán)）寬度，寬環(huán)外徑窄環(huán)外徑 0.5，寬環(huán)內(nèi)徑窄環(huán)內(nèi)徑0.5； （2）泄漏量與摩擦副端面寬度關(guān)系不大 （3）窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻； （4）從受力角度出發(fā)，窄的端面整體強(qiáng)度和剛度差，易損壞 或變形。因此應(yīng)綜合考慮。對(duì)于普通密封，端面寬度推 薦值如下： v寬系列用于組對(duì)性能好（如YG6/M106K、S

12、iC/M106K）、工 況條件好的場(chǎng)合v窄系列用于組對(duì)性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽和蒸氣壓高、易揮發(fā)、顆粒介質(zhì)，高速機(jī)械密封，（對(duì)于輕烴介質(zhì)，在強(qiáng)度夠的情況下，取窄系列）。 （）平面度0.0009，硬質(zhì)0.2，軟質(zhì)0.4，表 面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按 的級(jí)精度要求。（）安裝輔助密封圈處粗糙度：3.2，徑向尺寸公 差或。 上述要求是對(duì)普通機(jī)械密封而言，對(duì)轉(zhuǎn)速較低的釜用 機(jī)械密封可適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高速機(jī)封要求更高。 密封端面承載能力與表面粗糙度有很大關(guān)系，大約有如下關(guān)系： 由此可以看出，密封端面粗糙度應(yīng)在0.2以上，

13、否則，端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點(diǎn)接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點(diǎn)發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋。石墨環(huán)表面磨出細(xì)微的環(huán)狀溝紋。泵的振動(dòng)和動(dòng)、靜環(huán)的不同心會(huì)加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時(shí)在泄漏的介質(zhì)中可以看到石墨黑漿。 非補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補(bǔ)償，其后無(wú)彈性元件。)補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作軸向補(bǔ)償，其后有彈性元件。)（）輔助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這 種密封方式較為可靠。（）輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從 而導(dǎo)致密封失效。（）波紋管：無(wú)作軸向補(bǔ)償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動(dòng) 性好，密封圈不易失效。 非補(bǔ)償靜環(huán)（

14、不旋轉(zhuǎn)不補(bǔ)償）：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。 補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)只補(bǔ)償）：其輔助密封圈情況和補(bǔ)償動(dòng)環(huán)基本一致。 整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）、表面堆焊、表面噴涂 各個(gè)部位性能均勻一致，最常用的有：石墨、SiC、鈷基硬質(zhì)合金、鎳基硬質(zhì)合金、NiCr基硬質(zhì)合金、陶瓷等。整體環(huán)價(jià)格高，加工困難，因此出現(xiàn)組合式密封環(huán)。組合式包括： （）熱裝式 （）帶密封圈式（無(wú)組合應(yīng)力、無(wú)應(yīng)力變形；開(kāi)槽、打 孔麻煩，多一泄漏點(diǎn)） 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，價(jià)格較低，運(yùn)用較多。缺點(diǎn)：（）因過(guò)盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。 （）兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當(dāng)溫度變化 時(shí)，過(guò)盈量變化，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力

15、變形。 （1）材料要求（）在工作溫度下耐介質(zhì)腐蝕（）足夠的彈性（）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場(chǎng)合受到限制)（）耐磨（）易加工、價(jià)格低（2）種類（）按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（）按截面形狀分：圓形、矩形、V形、楔形、包四氟形等； 把軸或軸套的運(yùn)動(dòng)方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動(dòng)環(huán)，一般是通過(guò)鍵、緊定螺釘、傳動(dòng)螺釘、銷(xiāo)、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動(dòng)：在軸表面劃凹坑，否則易打 滑失效，特別當(dāng)直徑較大和溫度較高時(shí)。（2）鍵臺(tái)階傳動(dòng)（3）撥叉?zhèn)鲃?dòng)（一邊開(kāi)槽一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳動(dòng)（彈簧旋向必須和軸旋向一致）（5）銷(xiāo)釘傳動(dòng)（6）凸耳傳動(dòng)（7）勾圈

16、彈簧傳動(dòng)（8）波紋管傳動(dòng)（9）螺帽固定（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設(shè)計(jì)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷(xiāo)，要注意端面垂直度)（3）夾固式(浮動(dòng)性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡環(huán)) 螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動(dòng))波紋管：三功能(彈力、傳動(dòng)、密封) 橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高 的場(chǎng)合；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì)，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。 要進(jìn)行端面比壓計(jì)算，首先要分析補(bǔ)償環(huán)的受力情況。如圖，補(bǔ)償環(huán)受到的力有： 在d2處，端面間液膜壓力等于P介。

17、在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對(duì)于中間分布情況，各點(diǎn)的壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關(guān)。 對(duì)于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。 對(duì)于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。 對(duì)于潤(rùn)滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。 Fm =P介 S （液膜比壓Pm=P介）：膜壓系數(shù)0.5（中粘度），=0.650.75（低粘度），=0.30.4（高粘度）。 它是一個(gè)平均值，表示液膜壓力占介質(zhì)壓力的比例，并不表示壓力的分布情況。該公式為端面比壓的計(jì)算提供了方便。S：端面面積S=（d22d12）/4 易汽化介質(zhì)（如液態(tài)烴等）的機(jī)械密封一直是石化行業(yè)中較難

18、解決的問(wèn)題，其原因是膜壓系數(shù)不穩(wěn)定，因其在端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)不穩(wěn)定。因此弄清端面間的壓力分布，對(duì)于正確計(jì)算液膜反力很有必要。 大家都知道，對(duì)于輕烴類介質(zhì)，端面縫隙中存在氣液兩相。rb為汽化半徑，此處液膜壓力=P飽和（tp），tp處溫度最高。r2rb區(qū)域，液膜壓力成線性分布，液相rbr1區(qū)域，液膜壓力成拋物線分布，氣相對(duì)于易汽化介質(zhì)膜壓系數(shù)，中國(guó)石油大學(xué)顧永泉教授提出一個(gè)計(jì)算公式：=2/3/P1（1/21/6Pf/P1）（r2rb）/( r2 r1)式中：Pf ：rb處氣化壓力 P1 ：介質(zhì)壓力 rb：氣化半徑 r2 /r1 ：端面外半徑/內(nèi)半徑計(jì)算值一般在0.700.85之間。 （1）端面

19、幾何尺寸，由上面公式可以看出。（2）密封結(jié)構(gòu)：前面講的都是對(duì)內(nèi)流式而言的，對(duì)外流式，還要增大0.2左右，對(duì)于中等粘度介質(zhì)=0.7（3）摩擦狀態(tài)：邊界摩擦（端面多個(gè)高點(diǎn)直接接觸承壓。液膜厚度只有幾個(gè)分子厚，且不連續(xù)，幾乎不承壓，只起潤(rùn)滑作用，=0）、液體摩擦（全液膜，泄漏量大，機(jī)械密封一般不采用）、混和摩擦（介于以上兩種之間,這是機(jī)械密封端面摩擦的主要形式）（4）端面縫隙情況：漸開(kāi)形，減?。粷u收形，增大（5）其他因素：轉(zhuǎn)速高，對(duì)于內(nèi)流式減小，對(duì)于外流式增大。此外端面比壓、密封面溫度、粗糙度等都有一定影響。 Pt =F彈/S F彈可計(jì)算得出，但一般有誤差10%，這是由于制造廠、制造工藝、原材料的化學(xué)成分、熱處理工藝等存在差異的緣故。 一般Pt =0.150.2Mpa(內(nèi)裝)，0.30.6Mpa(外裝)，反應(yīng)釜中，轉(zhuǎn)速低，軸擺動(dòng)大，取大值。 介質(zhì)壓力對(duì)補(bǔ)償