機械密封原理(論文)

1、機械密封原理安裝及失效分析摘要：機械密封本身是一種要求較高的精密部件，對設(shè)計、機械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。在使用機械密封時，應(yīng)分析使用機械密封的各種因素，使機械密封適用于各種泵的技術(shù)要求和使用介質(zhì)要求且有充分的潤滑條件，這樣才能保證密封長期可靠地運轉(zhuǎn)。目錄一、給水泵對機械密封的要求,機械密封與軟填料密封比較41機械密封優(yōu)點:42機械密封缺點5二、機械密封安裝前的準備工作5三、機械密封安裝、使用技術(shù)要領(lǐng)6四、機械密封有哪三個密封點，及這三個密封點的密封原理7五、機械密封技術(shù)的種類7六、機械密封沖洗方案及特點81.內(nèi)沖洗82.外沖洗9七、機械密封的失效原因分析91.安裝靜試時泄漏102.試運

2、轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏103.引起摩擦副密封失效的因素主要有104.由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效115.由于腐蝕而引起的機械密封失效116.由于高溫效應(yīng)而產(chǎn)生的機械密封失效117.由于密封端面的磨損而造成的密封失效128.因安裝、運轉(zhuǎn)或設(shè)備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機械密封泄漏13八、結(jié)束語14參考文獻：15機械密封又稱端面密封,是旋轉(zhuǎn)軸用動密封。機械密封性能可靠,泄露量小,使用壽命長,功耗低。毋須經(jīng)常維修,且能適應(yīng)于生產(chǎn)過程自動化和高溫,低溫,高壓,真空,高速以及各種強腐蝕性介質(zhì)。含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的密封要求。機械密封是靠一對或幾對垂直于軸作相對潤動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力作用下保

3、持接合并配以輔助密封而達到的阻漏的軸封裝置。一、給水泵對機械密封的要求,機械密封與軟填料密封比較 1機械密封優(yōu)點: 1.密封可靠,在長期運轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定,泄露量很小,其泄露約為軟填料密封的1%； 2.使用壽命長,在油,水介質(zhì)中一般可達12年或更長.在化工介質(zhì)中一般工作半年以上；3.擦功率消耗小,其摩擦功率僅為軟填料密封的10%50%；4.軸或軸套基本上不摩損； 5.維修周期長.端面磨損后可自動補償,一般情況下不需要經(jīng)常性維修； 6.抗震性好,對旋轉(zhuǎn)軸的振動以及軸對密封腔的偏斜不敏感；7.適用范圍廣,機械密封能用于高溫,低溫,高壓,真空,不同旋轉(zhuǎn)頻率,以及各種腐蝕介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封。2機

4、械密封缺點: 1.較復(fù)雜,對加工要求高；2.安裝與更換比較麻煩,要求工人有一定的技術(shù)水平； 3.發(fā)生偶然性事故時,處理較困難。二、機械密封安裝前的準備工作1.檢查機械密封的型號、規(guī)格是否合設(shè)計圖紙的要求,所以零件(特別是密封面,輔助密封圈)有無損傷.變形.裂縫等現(xiàn)象,若有缺陷,必須更換或修復(fù) ；2.檢查機械密封各零件的配合尺寸,粗糙度,平行度是否符合設(shè)計要求； 3.使用多彈簧機械密封時,應(yīng)檢查各彈簧的長短和剛性是否相同 ；4.檢查主機的竄動量，擺動量和繞度是否符合技術(shù)要求,密封腔是否符合安裝尺度,密封端蓋與軸是否垂直,一般要求，軸竄動量不大于±0.5mm，軸擺動量(旋轉(zhuǎn)環(huán)密封圈處)不

5、大于0.06mm，軸最大繞度不大于0.05mm，密封端蓋與墊片接觸平面對中心線的不垂直度允許差0.030.05mm； 5.應(yīng)保持清潔,特別是旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)密封面及輔助密封圈表面應(yīng)無雜質(zhì)、灰塵，不允許用不清潔的不檫拭密封面；6.不允許用工具敲擊密封元件，以防止密封件被損壞。三、機械密封安裝、使用技術(shù)要領(lǐng) 1.設(shè)備轉(zhuǎn)軸的徑向跳動應(yīng)0.04毫米，軸向竄動量不允許大于0.1毫米； 2.設(shè)備的密封部位在安裝時應(yīng)保持清潔，密封零件應(yīng)進行清洗，密封端面完好無損，防止雜質(zhì)和灰塵帶入密封部位； 3.在安裝過程中嚴禁碰擊、敲打，以免使機械密封摩擦付破損而密封失效； 4.安裝時在與密封相接觸的表面應(yīng)涂一層清潔的機械

6、油，以便能順利安裝； 5.安裝靜環(huán)壓蓋時，擰緊螺絲必須受力均勻，保證靜環(huán)端面與軸心線的垂直要求； 6.安裝后用手推動動環(huán)，能使動環(huán)在軸上靈活移動，并有一定彈性； 7.安裝后用手盤動轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸應(yīng)無輕重感覺； 8.設(shè)備在運轉(zhuǎn)前必須充滿介質(zhì)，以防止干摩擦而使密封失效； 9.對易結(jié)晶、顆粒介質(zhì)，對介質(zhì)溫度>80oC時，應(yīng)采取相應(yīng)的沖 洗、過濾、冷卻措施，各種輔助裝置請參照機械密封有關(guān)標(biāo)準 。 10.安裝時在與密封相接觸的表面應(yīng)涂一層清潔的機械油，要特別注意機械油的選擇對于不同的輔助密封材質(zhì)，避免造成O型圈侵油膨脹或加速老化，造成密封提前失效。 四、機械密封有哪三個密封點，及這三個密封點的密封原理

7、 動環(huán)與靜環(huán)之間的密封：是靠彈性元件（彈簧、波紋管等）和密封液體壓力在相對運動的動環(huán)和靜環(huán)的接觸面（端面）上產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)膲壕o力（比壓）使兩個光潔、 平直的端面緊密貼合；端面間維持一層極薄的液體膜而達到密封的作用。這層膜具有液體動壓力與靜壓力，它起著平衡壓力和潤滑端面的作用。兩端面之所以必須高 度光潔平直是為了給端面創(chuàng)造完美貼合和使比壓均勻的條件，這是相對旋轉(zhuǎn)密封。 五、機械密封技術(shù)的種類 當(dāng)前采用新材料和工藝的各種機械密封的新技術(shù)，進展較快，有下列的機械密封新技術(shù)。密封面開槽密封技術(shù)近年來，在機械密封的密封端面上開了各種各樣的流槽，以產(chǎn)生流體靜、動壓效應(yīng)，現(xiàn)在還在不斷更新。零泄漏密封技術(shù)過去總

8、認為接觸式和非接觸式機械密封不可能達到零泄漏（或無泄漏）。以色列利用開槽密封技術(shù)，提出零泄漏非接觸式機械端面密封的新概念，并已用于核電站潤滑油泵中。干運轉(zhuǎn)氣體密封技術(shù)這類密封是將開槽密封技術(shù)用于氣體密封。上游泵送密封技術(shù)即利用密封面上開流槽將下游少量泄漏流體泵送回上游。上述幾類密封的結(jié)構(gòu)特點是：采用淺槽，且膜厚和流槽的深均屬微米級，并采用潤滑槽，徑向密封壩和周向密 封堰組成密封和承載部分。也可以說開槽密封是平面密封和開槽軸承的結(jié)合。其優(yōu)點是泄漏量?。ㄉ踔翢o泄漏）、膜厚大，消除接觸摩擦、功耗和發(fā)熱量小。熱流體 動壓密封技術(shù)它是利用各種形狀較深的密封面流槽，造成局部熱變形，以產(chǎn)生流體動力楔效應(yīng)。這

9、種具有流體動壓承載能力的密封，稱之為熱流體動力楔密封。 波紋管密封技術(shù)可分為成型金屬波紋管和焊接金屬波紋管機械密封技術(shù)。 多端面密封技術(shù)分為雙密封、中間環(huán)密封、多密封技術(shù)。另外還有平行面密封技術(shù)、監(jiān)控密封技術(shù)、組合密封技術(shù)等。六、機械密封沖洗方案及特點 沖洗的目的在于防止雜質(zhì)集積，防止氣囊形成，保持和改善潤滑等，當(dāng)沖洗液溫度較低時，兼有冷卻作用。沖洗的方式主要有如下： 1.內(nèi)沖洗 1.1.正沖洗     特點：利用工作主機的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過管路引入密封腔。     1.2.反沖洗   

10、;  特點：利用工作主機的被密封介質(zhì)，由泵的出口端引入密封腔，沖洗后通過管路流回泵入口。     1.3.全沖洗     特點：利用工作主機的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過管路引入密封腔，沖洗后再經(jīng)管路流回泵入口。     2.外沖洗 特點：引入外系統(tǒng)與被密封介質(zhì)相容的清潔流體至密封腔進行沖洗。      應(yīng)用：外沖洗液壓力應(yīng)比被密封介質(zhì)大0.05-0.1MPa，適用于介質(zhì)為高溫或固體顆粒的場合。沖洗液的流量應(yīng)保證帶走

11、熱量，還需滿足沖洗的需要，不 會產(chǎn)生對密封件的沖蝕。為此，需控制密封腔的壓力和沖洗的流速，一般清潔沖洗液的流速應(yīng)小于5m/s;含有顆粒的漿狀液體須小于3m/s，為達到上述的流 速值，沖洗液與密封腔壓力的差值應(yīng)<0.5MPa，一般取0.05-0.1MPa，對雙端面機械密封可取0.1-0.2MP.沖洗液進入和排出 密封腔的孔口位置，應(yīng)設(shè)置在密封端面附近，且應(yīng)在靠近動環(huán)側(cè)，為了防止石墨環(huán)被沖蝕或因冷卻不均引起溫差變形，以及雜質(zhì)堆積和結(jié)焦等，可采用切向引入或多點沖洗。七、機械密封的失效原因分析水泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：(l)軸套與軸間的密封；(2)動環(huán)與軸套間的密封；

12、(3)動、靜環(huán)間密封；(4)對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；(5)密封端蓋與泵體間的密封。1.安裝靜試時泄漏機械密封安裝調(diào)試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。2.試運轉(zhuǎn)

13、時出現(xiàn)的泄漏泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。3.引起摩擦副密封失效的因素主要有(l)操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；(2)對安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；(3)動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；(4)靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；(5)工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中進人摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面；(6)設(shè)計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述

14、現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。4.由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效a)因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時啟動泵而發(fā)生干摩擦；b)介質(zhì)的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑；c)如介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢或阻塞時，由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。5.由于腐蝕而引起的機械密封失效a)密封面點蝕，甚至穿透。b)由于碳化鎢環(huán)與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產(chǎn)生晶間腐蝕；c)焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)

15、生破裂。6.由于高溫效應(yīng)而產(chǎn)生的機械密封失效a)熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回?zé)捰捅谩⒊p壓塔底泵等最常見的失效現(xiàn)象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質(zhì)進入密封面、抽空等情況下，都會導(dǎo)致環(huán)面出現(xiàn)徑向裂紋；b)石墨炭化是使用碳石墨環(huán)時密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環(huán)一旦超過許用溫度(一般在-105250)時，其表面會析出樹脂，摩擦面附近樹脂會發(fā)生炭化，當(dāng)有粘結(jié)劑時，會發(fā)泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效；c)輔助密封件(如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠)在超過許用溫度后，將會迅速老化、龜裂、變硬失彈?，F(xiàn)在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時容易損

16、壞。7.由于密封端面的磨損而造成的密封失效a)摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大、端面比壓(包括彈簧比壓)過大等,都會縮短機械密封的使用壽命。對常用的材料，按耐磨性排列的次序為：碳化硅碳石墨、硬質(zhì)合金碳石墨、陶瓷碳石墨、噴涂陶瓷碳石墨、氮化硅陶瓷碳石墨、高速鋼碳石墨、堆焊硬質(zhì)合金碳石墨；b)對于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進入固體顆粒是導(dǎo)致使密封失效的主要原因。固體顆粒進入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進入的主要原因；c)機械密封的平衡程度也影響著密封的磨損。一般情況下，平衡程度=7

17、5%左右最適宜。<75%，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開的可能性增大。對于高負荷(高PV值)的機械密封，由于端面摩擦熱較大，一般取65%70%為宜，對低沸點的烴類介質(zhì)等，由于溫度對介質(zhì)氣化較敏感，為減少摩擦熱的影響，取80%85%為好。8.因安裝、運轉(zhuǎn)或設(shè)備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機械密封泄漏a)由于安裝不良，造成機械密封泄漏。主要表現(xiàn)在以下幾方面：1)動、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞；2)動、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊；3)動、靜環(huán)表面有異物；4)動、靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時反邊；5)軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；6)彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；7)密封腔端面與軸垂直度不夠；8)軸套上密封圈活動處有腐蝕點。b)設(shè)備在運轉(zhuǎn)中，機械密封發(fā)生泄漏的原因主要有：1)泵葉輪軸向竄動量超過標(biāo)準，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化等均會導(dǎo)致密封周期性泄漏；2)摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏；3)密封圈材料選擇不當(dāng)，溶脹失彈；4)大彈簧轉(zhuǎn)向不對；5)設(shè)備運轉(zhuǎn)時振動太大；6)動、靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損；7)密封環(huán)發(fā)生龜裂等。c)泵在停一段時間后再啟動時發(fā)