關(guān)于機械密封的調(diào)研報告

關(guān)于機械密封的調(diào)研報告2013年5月29日胡振廣一、機封簡介(1)定義及簡介機封，全名機械密封，在行業(yè)內(nèi)一般人習(xí)慣稱為機封。它是一種用來解決旋轉(zhuǎn)軸與機體之間密封的裝置。由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補償機構(gòu)彈力(或磁力)的作用及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成防止流體泄漏的裝置，常用于泵、壓縮機、反應(yīng)攪拌釜等旋轉(zhuǎn)式流體機械，也用于齒輪箱、閥門、旋轉(zhuǎn)接頭、船舶尾軸等密封。因此，機械密封是一種通用的軸封裝置。機封的結(jié)構(gòu)多種多樣，常用結(jié)構(gòu)一般包含如下部件，如圖：機封典型結(jié)構(gòu)示意圖1.鎖緊裝置(鎖緊螺釘)2.鎖緊環(huán)3.彈性元件(彈簧)4.傳動機構(gòu)(傳動套)5.補償環(huán)6.摩擦副7輔助密封(O形圈)8.非補償環(huán)1.補償環(huán)與非補償環(huán)：補償環(huán)是具有軸向補償能力的密封環(huán)，它可以是旋轉(zhuǎn)環(huán)(動環(huán))，也可以是非旋轉(zhuǎn)環(huán)(靜環(huán));非補償環(huán)是不具有軸向補償能力的密封環(huán)，同樣可以是旋轉(zhuǎn)環(huán)(動環(huán))，也可以是非旋轉(zhuǎn)環(huán)(靜環(huán))2.摩擦副：在補償環(huán)和非補償環(huán)的頂端鑲嵌有一對密封端面，起機封的主要密封作用。一般情況下補償環(huán)用軟質(zhì)材料制造，端面較窄;非補償環(huán)用硬質(zhì)材料制造，端面較寬。3.彈性元件與鎖緊環(huán)：它們構(gòu)成了加載、補償和緩沖機構(gòu)，以保證機械密封在安裝后端面貼合;在磨損時及時補償;在受振動、竄動起緩沖作用。彈性元件可以是彈簧、波紋管、波簧等。鎖緊環(huán)用于彈性元件的軸向和徑向定位，通常還兼?zhèn)鋫鬟f轉(zhuǎn)矩或克服轉(zhuǎn)矩的功能。4.輔助密封圈;起輔助密封作用，分補償環(huán)輔助密封和非補償環(huán)輔助密封。它可以是O形圈、V形圈、楔形圈、矩形圈等，用來密封軸和機封、機封和殼體之間的密封。5.傳動機構(gòu)：起傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。常用傳動方式有傳動套、撥叉、柱銷、鍵或彈簧的并圈(2)機械密封與軟填料密封比較有如下優(yōu)點：1.密封可靠，2.使用壽命長3.摩擦功率消耗小4.軸或軸套基本上不受摩損；5.維修周期長端面磨損后可自動補償，一般情況下，毋需經(jīng)常性的維修；6.抗振性好對旋轉(zhuǎn)軸的振動、偏擺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低溫、高溫、真空、高壓、不同轉(zhuǎn)速，以及各種腐蝕性介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)等的密封。8.對現(xiàn)今許多工廠的“零泄漏”需要，盤根無法達到此要求；二、機械密封的發(fā)展和現(xiàn)況作為旋轉(zhuǎn)設(shè)備中不可缺少的密封裝置,機械密封因其工作可靠、泄漏量小、使用壽命長、功率消耗少等特點,在泵、壓縮機、反應(yīng)釜、攪拌器、轉(zhuǎn)盤塔、離心機和過濾機等工藝設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計,為阻止動力輸入軸與殼體間介質(zhì)的泄漏,國外90%左右的旋轉(zhuǎn)設(shè)備采用了機械密封。國際上機械密封的發(fā)展：機械密封最早是1885年在英國以專利形式出現(xiàn)的,1900年開始應(yīng)用，首次出現(xiàn)的簡單的端面機械密封，解決了機器制造業(yè)中轉(zhuǎn)軸密封問題，在這一階段，機械密封發(fā)展的動力主要是機械加工和材料方面的技術(shù)進步。1971~1974年由于宇航和核電方面的特殊要求，在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了多級密封，在材料上出現(xiàn)了碳化硅和優(yōu)質(zhì)的不同浸漬材料的碳石墨，這一階段，發(fā)展的主要動力是結(jié)構(gòu)重組和密封新材料的出現(xiàn)。1980~1990年隨著人們環(huán)境保護意識的提高,研制出了“零泄漏”機械密封，在流體動壓密封原理的基礎(chǔ)上,開發(fā)出了熱流體動力楔機械密封和上游泵送機械密封，這一階段,發(fā)展的主要動力是密封原理的發(fā)展和控制理論的支持。國內(nèi)機械密封的發(fā)展：國內(nèi)機械密封應(yīng)用起步較晚，1965年蘭州煉油廠、沈陽水泵廠等單位首先試制泵用機械密封,1966年天津機械密封件廠開始生產(chǎn)機械密封。1970年機械工業(yè)部、石油部、化工部所屬科研、生產(chǎn)、使用單位組成聯(lián)合設(shè)計組,參考了國外先進結(jié)構(gòu),聯(lián)合設(shè)計了“系列泵用機械密封”。1975年,機械工業(yè)部批準頒布了“泵用機械密封標準”。1980年以后陸續(xù)引進英國CrqnePacking有限公司、美國Sealol公司的普通機械密封,德國Burgman公司熱流體動力型機械密封,日本Eagle公司反應(yīng)燒結(jié)碳化硅密封環(huán),通過攻關(guān)、消化引進技術(shù),使機械密封在品種、材料、技術(shù)參數(shù)等方面都提高到一個新的水平。1993年國家頒布了國標“GB/T14211-1993機械密封試驗方法”,1999年國家機械工業(yè)局修訂了“機械密封技術(shù)條件”和“機械密封分類方法”,為機械密封產(chǎn)品接近國外先進水平提供了保證。

三、機封選用情況調(diào)研（1）國華公司內(nèi)部電廠使用情況先后對國華公司內(nèi)三河、滄東、寧海三家電廠機封使用情況進行了調(diào)研，三家單位在部分水泵設(shè)備均有使用機械密封，其中三家電廠基建期（一期或者二期）均有使用原裝進口的機封，三河和滄東機封品牌為皮拉，寧海使用美國進口品牌，隨著運行和檢修時間的延長，目前三家單位的機封陸續(xù)更換為國產(chǎn)機封。從總體評價上看，進口機封質(zhì)量確實比國產(chǎn)機封要穩(wěn)定，使用時間要長于國產(chǎn)機封（在使用和維護條件相當(dāng)?shù)那闆r下：一般進口機封可使用2-3年左右，國產(chǎn)機封使用壽命1-2年左右），但是進口機封價格較高，價格約為國產(chǎn)機封的2-5倍。最近幾年，隨著我國特種材料和機加工行業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)機封質(zhì)量也在不斷提高，尤其是合資品牌的國產(chǎn)化機封，工藝和原材料均采用國際技術(shù)，質(zhì)量已經(jīng)比較穩(wěn)定，如果選用得當(dāng)，國產(chǎn)機封基本上能夠保障一個小修周期的安全使用。從以上三家單位的運行檢修實踐經(jīng)驗看，使用國產(chǎn)與原裝進口機封相比，雖然會增加一些檢修工時和檢修成本，但從總體的經(jīng)濟性上看，已經(jīng)接近甚至優(yōu)于進口機封。（2）北京電廠使用機封情況調(diào)研通過調(diào)研，太陽宮電廠、北京草橋電廠、京能高安屯電廠（在建）均使用了合資品牌的國產(chǎn)機封，太陽宮電廠的機封產(chǎn)品存在一些小問題，但是運行還算穩(wěn)定，如果能夠保證每年的小修對機封進行檢查和更換，可保證水泵運行穩(wěn)定。由于草橋剛投產(chǎn)半年，京能高安屯還未投產(chǎn)，兩家的機封選型只能作參考。（3）機封廠家使用情況調(diào)研（博格曼）德國博格曼機械密封設(shè)計精巧，使用壽命長，結(jié)構(gòu)可靠，靜環(huán)采用浮動式，安裝方便，推環(huán)由傳動搭子卡住，防止彈簧落出，其它特殊技術(shù)處理包括靜環(huán)可限位及制彈簧行程，避免碳環(huán)過度磨損。與國內(nèi)密封比較，德國伯格曼質(zhì)量更可靠，要求更嚴謹。機械密封主要是依靠動靜環(huán)的無間隙配合，來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中的液體密封。這就要求動靜環(huán)的配合精確，使用穩(wěn)定，能夠適應(yīng)較長時間的互相擠壓、高速研磨。因此，機械密封的動環(huán)為硬質(zhì)合金材料，靜環(huán)需要材質(zhì)相對較軟、摩擦小，為石墨復(fù)合材質(zhì)，支撐用小彈簧必須彈力完全相同，不易疲勞。德國博格曼密封的動環(huán)合金工藝處理更合理，使其組織更細密光滑；靜環(huán)石墨復(fù)合材料，相對國內(nèi)密封廠家，材料更均勻、密度更高；而小彈簧材料控制嚴格，生產(chǎn)工藝嚴緊。曾有國內(nèi)合資廠家生產(chǎn)的機械密封拿到德國原廠檢驗，得出結(jié)論是國內(nèi)靜環(huán)材質(zhì)的均勻程度和密度，達不到合格標準；動環(huán)硬度勉強使用；小彈簧彈力不統(tǒng)一，使用壽命遠遠低于德國博格曼要求。這也造成了國產(chǎn)機械密封使用壽命短，易泄露的問題。經(jīng)過對機封制造廠家的調(diào)研，目前，國產(chǎn)品牌機封生產(chǎn)廠家較多，質(zhì)量參差不齊，相對質(zhì)量可靠的是合資品牌國內(nèi)生產(chǎn)的機械密封，其與原裝進口機封相比，雖然有一點差距（主要表現(xiàn)在國產(chǎn)材料和加工精度上），但是已經(jīng)基本能夠保證一個小修周期（1年）的穩(wěn)定運行。四、分析和結(jié)論綜合調(diào)研分析，機械密封的使用壽命（API標準要求所有機械密封必須保證連續(xù)運行3年時間）會隨著密封介質(zhì)和維護保養(yǎng)等條件而變動，根據(jù)工藝狀況變化機械密封的壽命都會有不同程度的縮短。在每年年定期進行檢查維護的情況下，從使用國產(chǎn)機械密封用戶的調(diào)研情況看，一般推薦約1-1.5年更換一次（具體時間課根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整），若原裝進口機封，在正常情況下推薦2-3年左右更換一次（具體時間課根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整）。進口機封的使用壽命約是國產(chǎn)機封的2倍。價格方面，由于不同品牌不同國別生產(chǎn)的機封價格會相差比較多，這里僅以上海博格曼和德國博格曼機封價格做參考，德國博格曼大約是上海博格曼價格的2-4倍。由于國產(chǎn)機封還會稍微增加一點檢修費用，推薦價格在2倍左右的時候采用原裝進口機封，價格高于3倍時使用國產(chǎn)機封。附件1博格曼機械密封業(yè)績：（說明，由于時間緊迫，廠家的業(yè)績清單并沒有區(qū)分國產(chǎn)博格曼還是德國博格曼）1大唐清苑電廠2x300河北SPEM2011大唐清苑電廠2x300河北SPEM20112韓城電廠二期2x600陜西SPEM2011韓城二期2x600陜西SPEM20103遼寧清河1*60萬1x600遼寧SPEM2010遼寧清河1*60萬1x600遼寧SPEM20104國電長治2*30萬2x300山西SPEM2010國電長治2*30萬2x300山西SPEM2010國電長治2*30萬2x300山西SPEM20105山西京玉2*30萬2x300山西SPEM2010山西京玉2*30萬2x300山西SPEM20106四川中電福溪2*60萬2x600四川SPEM2010四川中電福溪2*60萬2x600四川SPEM20107佛山山水恒益2*60萬2x600廣東SPEM2010佛山山水恒益2*60萬2x600廣東SPEM20108安徽華塑2*30萬2x300安徽SPEM2010安徽華塑2*30萬2x300安徽SPEM20109灤河電廠2x330河北SPEM201010汕頭電廠1x600廣東SPEM201011侯馬電廠2×300山西SPEM200912蕪湖電廠2x660安徽SPEM2009蕪湖電廠2x660安徽SPEM200913華能新疆阜康2x135新疆SPEM200914神華勝利電廠2x660內(nèi)蒙古SPEM200915大唐雞西第二熱電廠2x300黑龍江SPEM2009大唐雞西第二熱電廠2x300黑龍江SPEM200916王平電廠2x300北京ZPEM2010王平電廠2x300北京ZPEM201017渠東發(fā)電公司2x330河南ZPEM2010渠東發(fā)電公司2x330河南ZPEM2010渠東發(fā)電公司2x330河南ZPEM2010渠東發(fā)電公司2x330河南ZPEM201018外高橋電廠二期2x900上海KSB1999外高橋電廠二期2x900上海KSB199919國電泰州發(fā)電有限公司一期工程超超臨界燃煤機組1000江蘇KSB2007國電泰州發(fā)電有限公司一期工程超超臨界燃煤機組1000江蘇KSB200720南陽天益發(fā)電有限責(zé)任公司600河南KSB2007南陽天益發(fā)電有限責(zé)任公司600河南KSB200721國電北侖三期擴建工程超超臨界機組1000浙江KSB2009國電北侖三期擴建工程超超臨界機組1000浙江KSB200922華電貴州塘寨發(fā)電有限公司600貴州KSB200923魏家峁煤電一體化電廠一期660內(nèi)蒙古KSB24國電都勻福泉電廠超臨界發(fā)電機組工程660貴州KSB201025國電霍州發(fā)電廠上大壓小工程600山西KSB201026安徽馬鞍山電廠上大壓小擴建工程660安徽KSB201127神華神東電力公司店塔電廠改建工程（西北院總包）660陜西KSB201128陜西府谷清水川煤電一體化項目電廠二期工程1000陜西KSB201229黃浦、天生港等電廠等125KSB1969~30中國機械進出口公司(姚孟電廠)300河南KSB197931諫壁電廠7號機組300江蘇KSB198932鄭州熱電廠二期200河南KSB199233揚州電廠200江蘇KSB199334馬鞍山電廠一期300安徽KSB199435石門電廠一期300湖北KSB199436鄂州電廠350湖北KSB199437武漢鋼鐵自備電廠200湖北KSB199538田家庵電廠300安徽KSB199539曲靖電廠300云南KSB199740陽城電廠350山西KSB200141華能福州二期2x350MW2x350福建KSB1997華能福州二期2x350MW2x350福建KSB199742合肥第二發(fā)電廠350安徽KSB1999合肥第二發(fā)電廠350安徽KSB199943邯峰電廠660湖北KSB1998邯峰電廠660湖北KSB199844安徽安慶2*300MW2x300安徽KSB2003安徽安慶2*300MW2x300安徽KSB200345托克托電廠600內(nèi)蒙古KSB2004托克托電廠600內(nèi)蒙古KSB200446大同第二發(fā)電廠600山西KSB200447廣西合山電廠300山西KSB200448湖北青山熱電廠200內(nèi)蒙古KSB200449內(nèi)蒙古烏拉山電廠三期330內(nèi)蒙古KSB200450大唐洛陽熱電廠300內(nèi)蒙古KSB200451內(nèi)蒙古包頭東華熱電有限公司供熱機組300內(nèi)蒙古KSB200552馬鞍山第二發(fā)電廠二期擴建工程300安徽KSB200553華電包頭河西電廠600內(nèi)蒙古KSB2005華電包頭河西電廠600內(nèi)蒙古KSB200554霍林河電廠300內(nèi)蒙古KSB200555內(nèi)蒙古呼和浩特金山電廠300內(nèi)蒙古KSB200556豐鎮(zhèn)工業(yè)園自備電廠300內(nèi)蒙古KSB200557金川集團有限公司150內(nèi)蒙古KSB200558大唐山西運城電廠600山西KSB200659大唐安陽電廠300河南KSB200860宜都東陽光自備熱電廠300湖北KSB2008宜都東陽光自備熱電廠300湖北KSB200861國電大武口發(fā)電廠330寧夏KSB200962華能吉林白山煤矸石電廠新建工程330吉林KSB201063江蘇淮陰發(fā)電有限責(zé)任公司上大壓小熱電聯(lián)產(chǎn)二期工程JiangsuH300江蘇KSB2010江蘇淮陰發(fā)電有限責(zé)任公司上大壓小熱電聯(lián)產(chǎn)二期工程JiangsuH300江蘇KSB201064國電英力特寧東電廠330寧夏KSB2011國電英力特寧東電廠330寧夏KSB201165新疆宜化化工有限公司準東五彩灣坑口電廠工程300新疆KSB201166托克托二期2*600MW2x600內(nèi)蒙古KSB托克托二期2*600MW2x600內(nèi)蒙古KSB67大同二期2*600MW2x600山西KSB68貴州盤南4*600MW4x600貴州KSB200669貴州盤南4*600MW4x600貴州KSB200670華電內(nèi)蒙古包頭第二熱電廠2x200內(nèi)蒙古KSB200471上都正藍2*600MW2x600內(nèi)蒙古KSB72托克托三期四期2*2*600MW2x2x600內(nèi)蒙古KSB2005托克托三期四期2*2*600MW2x2x600內(nèi)蒙古KSB200573內(nèi)蒙古海渤灣電廠三期2x330內(nèi)蒙古KSB200474湖北青山1*200MW1x200湖北KSB75廣西合山2*300MW2x300廣西KSB76大唐洛陽2*300MW2x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