機(jī)械密封培訓(xùn)12

機(jī)械密封培訓(xùn)機(jī)械密封的發(fā)展歷程最早在19世紀(jì)末期出現(xiàn)機(jī)械密封的雛形,結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，僅由一個橡膠彈性體和金屬（殼體）相摩擦，如圖所示二戰(zhàn)期間,美國開始在化工流程泵上使用機(jī)械密封,二戰(zhàn)后,隨著石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)械密封在西方國家也發(fā)展迅速,至70年代,西方國家的煉油行業(yè)的流程泵80%采用機(jī)械密封,機(jī)械密封的應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。其結(jié)構(gòu)類型、端面材料的使用也迅速增加。我國在50年代末期，開始進(jìn)行機(jī)械密封的研究，至70年代,形成了我國標(biāo)準(zhǔn)的JB1472標(biāo)準(zhǔn)的泵用和HG5-748-78；HG5-751~756-78釜用兩大系列機(jī)械密封，奠定了我國機(jī)械密封行業(yè)的基礎(chǔ)。1.1發(fā)展進(jìn)程自1885年問世以來，機(jī)械密封就隨著工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展而進(jìn)步，其發(fā)展進(jìn)程可用表來說明。年代歷史事件PsV值水平/(MPa·m/s)發(fā)展的動力18851900190819191920

1930

19401945

1957英國第一個端面密封的專利開始用于軸承密封汽輪機(jī)上出現(xiàn)幾個端面密封出現(xiàn)單端面密封用于小型家用冷凍壓縮機(jī)和車水泵用于內(nèi)燃機(jī)水泵

在一定程度上解決輕烴泵密封出現(xiàn)平衡型和中間環(huán)高壓高速機(jī)械密封

美國西樂Sealol公司第一個金屬波紋管機(jī)械密封高溫密封

＜1.0

3.04

14.7

30

液壓傳動、蒸汽機(jī)和機(jī)床產(chǎn)生作為油封

結(jié)構(gòu)上單、雙端面密封形成機(jī)械密封機(jī)械加工和材料方面的技術(shù)進(jìn)步

石油化工發(fā)展；石墨、陶瓷、硬質(zhì)合金等新材料；密封面粗糙度的改進(jìn)，由Ra0.2μm改為Ra0.05μm航空、石油化工等工業(yè)要求（400℃以上）年代歷史事件PsV值水平/(MPa·m/s)發(fā)展的動力1960

1963-19691974

1977

1985

1990年以后出現(xiàn)熱流體動力楔機(jī)械密封流體

流體靜壓密封、流體動壓密封及工業(yè)上應(yīng)用出現(xiàn)新的密封面材料碳化硅和優(yōu)質(zhì)不同浸漬碳石墨

出現(xiàn)各種密封的組合機(jī)械密封和螺旋槽干運轉(zhuǎn)氣體密封工業(yè)應(yīng)用密封面變形協(xié)調(diào)和材料合適配對工藝流體的零泄漏和零逸出密封技術(shù)迅速發(fā)展

非接觸(表面改形技術(shù))機(jī)械密封發(fā)展

167～267

353

500

700

≥1000原子能工業(yè)要求；結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)流體靜壓、流體動壓和熱流體動壓密封(動力楔和動壓墊效應(yīng))

宇航和核電特殊要求；結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)多級密封；材料有碳化硅和優(yōu)質(zhì)碳石墨由于宇航和核電需要，出現(xiàn)螺定—機(jī)械密封、浮環(huán)—機(jī)械密封和螺旋槽密封用于高PV值熱水泵密封，環(huán)境保護(hù)、長壽命和安全生產(chǎn)要求API610、API682、STLESP-30等新標(biāo)準(zhǔn)用激光加工、表面改形技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和密封設(shè)計理論發(fā)展機(jī)械密封基礎(chǔ)第一部分什么是機(jī)械密封？

機(jī)械密封也稱端面密封，其至少有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，該端面在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械彈力的作用下，加之輔助密封的配合，與另一端面保持貼合并相對轉(zhuǎn)動，從而防止流體泄漏。機(jī)械密封的組成A.由靜環(huán)和動環(huán)組成的一對密封端面，也稱摩擦副。B.以彈性元件為主的補(bǔ)償緩沖機(jī)構(gòu)（彈簧、波紋管）。C.輔助密封圈(O形、V形、橡膠皮碗等）D.使動環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動機(jī)構(gòu)。E.其它零部件（軸套、壓蓋、定位銷、墊片等）為什么要使用機(jī)械密封

密封性能好使用壽命長軸或軸套無磨損軸功率消耗小不需經(jīng)常調(diào)整應(yīng)用范圍廣機(jī)械密封分類單端面和雙端面內(nèi)裝式和外裝式平衡型與非平衡型彈簧內(nèi)置式和彈簧外置式彈簧式和波紋管式普通兩部件式和集裝式多（?。椈尚秃蛦危ù螅椈尚妥畛醯妮S封—盤根優(yōu)點：價格低廉安裝方便缺點：泄漏量大（每分鐘約7滴)軸磨損嚴(yán)重軸功率損耗大經(jīng)常需要調(diào)整使用壽命短第一代機(jī)械密封（分離式、非平衡型、單個大彈簧）優(yōu)點：初始價格較低缺點：容易產(chǎn)生人為安裝誤差彈簧和介質(zhì)接觸易堵塞O形圈及動靜環(huán)材質(zhì)不過關(guān)動環(huán)受彈簧力不均端面比壓受介質(zhì)影響大使用壽命低第二代機(jī)械密封（分離式、多彈簧）優(yōu)點：動環(huán)受彈簧力均勻價格較低缺點：同第一代機(jī)械密封第三代機(jī)械密封（卡式或集裝式）優(yōu)點：無人為安裝誤差彈簧不與介質(zhì)接觸不會堵塞優(yōu)異的O形圈及動靜環(huán)材質(zhì)密封環(huán)有良好的補(bǔ)償性O(shè)形圈無磨損設(shè)計壽命3年機(jī)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(jìn)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(yán)禁碰擊、敲打，以免使機(jī)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(jī)械油，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；機(jī)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：一、內(nèi)沖洗

1、正沖洗

1）特點：利用工作主機(jī)的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過管路引入密封腔。

2）應(yīng)用：用于清潔流體，

p1稍大于p進(jìn)，當(dāng)溫度高或有雜質(zhì)時，可在管路上設(shè)置冷卻器、過濾器等

2、反沖洗

1）特點：利用工作主機(jī)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。

2）應(yīng)用：用于清潔流體，且p進(jìn)<p1<p出，當(dāng)溫度高或有雜質(zhì)時，可在管路上設(shè)置冷卻器、過濾器等。

3、全沖洗

1）特點：利用工作主機(jī)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。二、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(jìn)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(dá)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(jī)械密封可取0.1--0.2MP.沖洗液進(jìn)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.必要時，沖洗液可以是熱水或蒸汽。

機(jī)械密封典型失效原因分析

一、機(jī)械密封本身問題1、鑲裝不到位或不平整。

2、載荷系數(shù)太大或端面比壓設(shè)計不合理。3、材質(zhì)選用不當(dāng)。

4、密封面不平。

5、密封面太寬或太窄。二、輔助系統(tǒng)問題1、工況條件復(fù)雜，但沒有沖洗等輔助設(shè)施。

2、沖洗管堵塞。

3、冷卻管結(jié)垢。五個泄漏渠道：①、靜環(huán)與動環(huán)的端面之間—Ⅰ：旋轉(zhuǎn)動密封，主要泄漏通道；②、靜環(huán)與密封壓蓋之間—Ⅱ：靜密封；③、動環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸（軸套）之間—Ⅲ：往復(fù)密封；④、密封壓蓋與殼體之間—Ⅳ：靜密封；⑤、軸套與軸之間—Ⅴ：靜密封；五個泄漏渠道十個泄漏渠道：常見的滲漏現(xiàn)象：

機(jī)械密封滲漏的比例占全部維修泵的50%以上，機(jī)械密封的運行好壞直接影響到水泵的正常運行，現(xiàn)總結(jié)分析如下：周期性滲漏：

（1）泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環(huán)不能在軸上靈活移動。在泵翻轉(zhuǎn)，動、靜環(huán)磨損后，得不到補(bǔ)償位移。對策：在裝配機(jī)械密封時，軸的軸向竄動量應(yīng)小于0．1mm，輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適中，在保證徑向密封的同時，動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來）。（2）密封面潤滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。對策：油室腔內(nèi)潤滑油面高度應(yīng)加到高于動、靜環(huán)密封面。（3）轉(zhuǎn)子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。對策：可根據(jù)維修標(biāo)準(zhǔn)來糾正上述問題。由于壓力產(chǎn)生的滲漏：（1）高壓和壓力波造成的機(jī)械密封滲漏由于彈簧比壓力及總比壓設(shè)計過大和密封腔內(nèi)壓力超過3MPa時，會使密封端面比壓過大，液膜難以形成，密封端面磨損嚴(yán)重，發(fā)熱量增多，造成密封面熱變形。對策：在裝配機(jī)封時，彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，高壓條件下的機(jī)械密封應(yīng)采取措施。為使端面受力合理，盡量減小變形，可采用硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強(qiáng)度高的材料，并加強(qiáng)冷卻的潤滑措施。（2）真空狀態(tài)運行造成的機(jī)械密封滲漏泵在起動、停機(jī)過程中，由于泵進(jìn)口堵塞，抽送介質(zhì)中含有氣體等原因，有可能使密封腔出現(xiàn)負(fù)壓，密封腔內(nèi)若是負(fù)壓，會引起密封端面干摩擦，內(nèi)裝式機(jī)械密封會產(chǎn)生漏氣（水）現(xiàn)象，真空密封與正壓密封的不同點在于密封對象的方向性差異，而且機(jī)械密封也有其某一方向的適應(yīng)性。對策：采用雙端面機(jī)械密封，這樣有助于改善潤滑條件，提高密封性能。由于介質(zhì)引起的滲漏：（1）大多數(shù)潛污泵機(jī)械密封拆解后，靜環(huán)和動環(huán)的輔助密封件無彈性，有的已經(jīng)腐爛，造成了機(jī)封的大量滲漏甚至有磨軸的現(xiàn)象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對靜環(huán)和動環(huán)輔助橡膠密封件的腐蝕作用，造成了機(jī)械滲漏過大，動、靜環(huán)橡膠密封圈材料為丁腈—40，不耐高溫，不耐酸堿，當(dāng)污水為酸性堿性時易腐蝕。對策：對腐蝕性介質(zhì)，橡膠件應(yīng)選用耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。（2）固體顆粒雜質(zhì)引起的機(jī)械密封滲漏如果固體顆粒進(jìn)入密封端面，將會劃傷或加快密封端面的磨損，水垢和油污在軸（套）表面的堆積速度超過摩擦副的磨損速度，致使動環(huán)不能補(bǔ)償磨耗位移，硬對硬摩擦副的運轉(zhuǎn)壽命要比硬對石墨摩擦副的長，因為固體顆粒會嵌入石墨密封環(huán)的密封面內(nèi)。對策：在固體顆粒容易進(jìn)入的位置應(yīng)選用碳化鎢對碳化鎢摩擦副的機(jī)械密封。因其他問題引起的機(jī)械密封滲漏：機(jī)械密封中還存在設(shè)計、選擇、安裝等不夠合理的地方。（1）彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，誤差±2mm，壓縮量過大增加端面比壓，摩擦熱量過多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過小動靜環(huán)端面比壓不足，則不能密封。（2）安裝動環(huán)密封圈的軸（或軸套）端面及安裝靜環(huán)密封圈的密封壓蓋（或殼體）的端面應(yīng)倒角并修光，以免裝配時碰傷動靜環(huán)密封圈。機(jī)封正常運行和維護(hù)問題1.

啟動前的準(zhǔn)備工作及注意事項

a.全面檢查機(jī)械密封，以及附屬裝置和管線安裝是否齊全，是否符合技術(shù)要求。

b.機(jī)械密封啟動前進(jìn)行靜壓試驗，檢查機(jī)械密封是否有泄漏現(xiàn)象。若泄漏較多，應(yīng)查清原因設(shè)法消除。如仍無效，則應(yīng)拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗壓力用2-3公斤/平方厘米。

c.按泵旋向盤車，檢查是否輕快均勻。如盤車吃力或不動時，則應(yīng)檢查裝配尺寸是否錯誤，安裝是否合理。

2.安裝與停運

a.啟動前應(yīng)保持密封腔內(nèi)充滿液體。對于輸送凝固的介質(zhì)時，應(yīng)用蒸氣將密封腔加熱使介質(zhì)熔化。啟動前必須盤車，以防止突然啟動而造成軟環(huán)碎裂。

b.對于利用泵外封油系統(tǒng)的機(jī)械密封，應(yīng)先啟動封油系統(tǒng)。停車后最后停止封油系統(tǒng)。

c.熱油泵停運后不能馬上停止封油腔及端面密封的冷卻水，應(yīng)待端面密封處油溫降到80度以下時，才可以停止冷卻水，以免損壞密封零件。

3.運轉(zhuǎn)

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