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机械密封的基本原理范文1
关键词：密封；机械密封；TRIZ理论；磁力
机械密封是一种至少有一对垂直于旋转轴的端面，在补偿元件和介质压力的作用下而防止流体泄露的密封装置，也称为端面密封。它是流体机械和动力机械中不可缺少的零部件[1]。由于机械密封具有泄漏量少、功率损耗小、寿命长等优点，所以被广泛应用于离心泵、离心机以及反应釜等设备[2]。机械密封按密封端面接触状态可分为接触式机械密封和非接触式机械密封，本文主要针对非接触式机械密封进行研究。非接触式机械密封的基本原理是介质通过相对转动的动环和静环间的间隙时，形成一极薄的流体膜，从而产生阻力，阻止泄漏[3]。流体膜压力由流体动压效应产生的流体动压型机械密封和流体膜压力由流体静压力效应产生的流体静压型机械密封都属于非接触式机械密封。其中流体动压型机械密封能较好的满足高PV工况，且具有省工、泄漏小、工作寿命长等优势，因此广泛应用于宇航、海洋、核能利用等工业[4]。但对于反应釜、搅拌机等主轴转速较低的设备，过低的转速难以形成足够的流体膜开启力和刚度，无法保证密封的正常运转[5]。在近年来的机械密封设计中，研究人员对摩擦副、材料、密封动静环的结构方面进行了很多研究，但缺乏对密封装置整体机构改变的创新。本文主要针对非接触式机械密封现研究阶段所存在的问题，以TRIZ理论为指导，以实现非接触式机械密封端面间隙可主动调控为目标，进行创新设计。
1.TRIZ理论简介
TRIZ的含义是发明问题的解决理论， 其拼写是由“发明问题解决理论”俄语含义的单词置换成英语单词的字头组成的。该理论是前苏联G.S.Altshuler及其领导的一批研究人员，在分析研究世界各国250万件专利的基础上，提出的由解决技术问题和实现创新开放的各种方法、算法组成的综合理论体系。TRIZ是一种基于知识的、面向人的、系统化的解决发明问题的理论[6， 7]。TRIZ解决问题的流程：首先，将领域问题应用39个工程参数转化为TRIZ标准问题；然后，应用TRIZ的40条原理得到TRIZ的标准解；最后，针对实际问题，应用专业知识，通过类比思维将标准解转化为解决实际问题的领域解。
2.机械密封创新设计过程
2.1 问题分析
传统的非接触式机械密封结构如图1所示，它存在两个问题：其一是无法主动调整密封端面间隙。因受密封系统本身及外界干扰，如密封环端面划痕、轴向窜动、力（热）变形、端面磨损、压力波动、操作不当等导致工况发生波动时，由于无法对密封间隙进行主动控制，密封稳定性可能会受到影响。其二是密封间隙大小及端面流体膜稳定性严重依赖于机组工况及介质条件，特别是机组转速。密封面间较高的相对转速有利于获得更大的流体膜承载力和刚度，但给定机组的转速往往是不可改变或只能在一定范围内变化的，这极大限制了高性能端面流体膜的形成，导致机械密封的性能和使用范围受到了限制。现欲设计一种机械密封结构，实现密封端面间隙的主动调节，使密封的稳定性不再与机组转速直接相关和受其约束，能适用于转速更加广泛的场合。
图1传统动压非接触式机械密封结构 图2 非接触式磁力密封结构
2.2 应用TRIZ解决技术矛盾
首先，将机械密封中的问题抽象成TRIZ中的39个标准工程参数。由分析问题的结果，我们可知希望改进的参数是：结构的稳定性、适应性或多用性，恶化的参数为：监控与测试的困难性、装置的复杂性。由TRIZ矛盾矩阵查得发明原理号为35、22、39、23和15、29、37、28。经过分析，选取23（反馈原理）、28（置换机械系统原理）。
利用TRIZ的第23（反馈原理）、28（置换机械系统原理）发明原理，对传统非接触式机械密封结构进行改进，在传统非接触式机械密封中加入传感器，实时检测密封间隙的变化情况，实现密封端面间隙的主动可调。用电磁驱动系统置换机械系统，以电磁力代替传统非接触式机械密封的流体膜动、静压力来获得开启力和闭合力，使密封间隙大小及端面流体膜稳定性不再依赖机组工况。改进后的非接触式机械密封结构如图2所示。同轴设置有旋转密封环和静止密封环，并以其轴向端面实现密封。动环为可作轴向位移且两轴向端面均为密封面的铁磁材料或永磁材料结构，两个静环分别设置于动环的轴向两侧，与动环相对的端面为密封面。动环与两静环之间存在一定大小的间隙，分别为h1和h2。两个静环分别开有一个大小相同的环形槽，槽内缠绕面积相等的线圈组。在两静环的边缘分别装有一个传感器，以便检测动环的偏移量信号。
2.3 非接触式磁力机械密封工作原理
图3 密封控制系统工作原理
上述非接触式磁力机械密封工作时，动环随转轴转动，由通电控制结构向两静环中的线圈通电，两静环分别对动环产生方向相反的电磁吸引力，该电磁作用力与密封端面间介质流体压力综合后形成对动环的大小相等、方向相反的吸引力，使动环悬浮于两静环之间的平衡位置，两侧密封端面间隙处于设计状态，实现密封环间的非接触式机械密封。运行过程中，当出现扰动，导致动环发生轴向位移偏离了平衡位置，即其动环两侧的密封间隙发生了增大/减小的改变，设置在各密封间隙部位的传感器结构即可将相应的位置偏移量信号反馈到其所连接的通电控制结构，与预设范围进行比较运算和放大处理后，转换为相应增大或减小的控制电流，分别加载到两静环中的对应电磁线圈上，改变其两侧电磁铁对动环的磁性作用力，通过两侧电磁铁的合力使动环重新恢复到设定的平衡位置。
以上是基于TRIZ理论完成的一种非接触式磁力机械密封设计，体现了TRIZ理论在创新设计中应用的高效性。该装置改善了非接触式机械密封运行的稳定性，使其能够适用于转速更加广泛的场合。
3.结论
本文运用TRIZ理论对非接触式机械密封进行了创新设计，在分析实际问题的基础上，确定了结构的稳定性和监控与测试的困难性、适应性或多用性和装置的复杂性之间的冲突领域，用TRIZ中的标准参数来描述冲突，查找矛盾矩阵，确定发明原理，设计出非接触式磁力机械密封。此设计解决了一直困扰传统非接触式机械密封的问题，即无法主动调整密封端面间隙和密封端面间隙大小及端面流体膜稳定性严重依赖于机组工况的问题，使密封的稳定性不再受机组转速的约束和影响，因此适用于转速更加广泛的场合且都能具有良好的动态性能，增强了非接触式机械密封运行的可靠性和稳定性，具有良好的可实施性。
参考文献：
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[4]王和顺， 董霖，黄泽沛，等. 静压干气密封端面流场数值模拟 [J]. 排灌机械工程学报， 2011， 29（2）： 165-169.
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[6]牛占文， 徐燕申， 林岳， 等. 发明创造的科学方法论――TRIZ [J]. 中国机械工程， 1999（01）： 92-97.
[7]沈萌红. 创新的方法-- TRIZ理论概述 [M]. 北京： 北京大学出版社， 2011.
作者简介：
机械密封的基本原理范文2
关键词：机械密封 失效 措施
0引言
泵是各领域使用最广泛的通用机械之一，其品种、规格繁多，绝大多数类型的泵存在一个基本的共性问题——“泄漏”，长期以来，人们主要致力于研究解决泵的密封泄漏问题。
在泵、风机、搅拌釜等旋转设备中，机械密封件是防止泄漏的关键，它最早出现于19世纪末期，当时的结构相当简单，仅由一个橡胶弹性体和金属（壳体）相摩擦，到二战期间，美国开始在化工流程泵上使用机械密封，二战后，随着石油化工行业的迅猛发展，机械密封在西方国家也发展迅速，至70年代，西方国家的炼油行业的流程泵80%采用机械密封，机械密封的应用范围也迅速扩大。其结构类型、端面材料的使用也迅速增加。我国在50年代末期，开始进行机械密封的研究，至70年代，形成了我国标准的JB1472标准的泵用和HG5-748-78；HG5-751～756-78釜用两大系列机械密封，奠定了我国机械密封行业的基础。
机械密封具有密封性好、性能稳定、侧漏量少、对轴的磨损量少等优点，其本身是一种要求较高的精密部件，在使用机械密封时，应尽可能地分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的条件，这样才能保证密封长期可靠地运行。作者通过在学习和实践中的不断积累，对泵用机械密封失效的原因进行了总结和分析。
1 机械密封的结构和工作原理
机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置，该端面在流体压力及机械弹簧的作用下，依靠辅助密封的配合与另一端面相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，从而防止流体泄漏。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止介质进入密封端面。密封元件的作用是密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙，同时缓冲对泵的振动、冲击。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，同时通过其基本原理可以看出，机械密封的正常运行是有条件的，例如：泵轴的窜动量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；机械密封处的泵轴不能有太大的挠度，否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想的密封效果。
2 机械密封失效时的常见现象及分析
（1）工作时发生尖叫或嗡鸣
机械密封环所用材料，如不锈钢、铝、铬合金等，其表面金属环接触腐蚀性介质，而金属自身又不耐腐蚀，就会表面腐蚀。在生产运行过程中，缺氧条件下新氧化膜很难形成，使电偶腐蚀加剧，造成表面均匀腐蚀，并破坏了静动密封面。就会导致逐渐泄漏，并发出摩擦声响。应安装旁路冲洗管路，加大管径和相应的节流装置的尺寸，加强密封端面的冷却，检查密封平衡设计，精确测量密封腔内的压力，温度及介质压力。
（2）波纹管发生径向裂纹或断裂
泵用机械密封选用堆焊硬质合金、铸铁、碳化钨、碳化钛等密封环材料时，容易出现机械应力破裂，因为材料在加工过程中，有本体应力的存在，如焊加工时，有残余应力，在工作环境中，若存在旋转离心力、摩擦热应力或运行过程中突然停电，系统配合不好，应力破坏就很难避免。温度越高，应力机械破裂就越快。裂纹出现的原因是机械密封的冷却水是循环水，在波纹管和轴之间有一个水夹套，波纹管与水夹套间隙直径为2mm，冷却循环水遇见高温介质后在波纹管内结成水垢，使波纹管失去弹性，产生径向裂纹。应将原来的压盖冷却水的进水和回水孔扩大，提高冷却水流速，降低滞留时间，减少机械密封波纹管结垢。
（3）石墨环表面出现深且粗的环状沟纹
在使用中，如果工作介质温度很高，再加上密封摩擦副端面的摩擦热， 一旦冲刷系统发生故障， 使得端面温度急剧升高，超过允许使用温度（一般在－105～250℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面四周树脂会发生炭化，石墨炭化是使用碳―石墨环时密封失效的主要原因之一。高温还可使密封端面间的液膜汽化或闪蒸，产生残留物质，造成石墨环磨损，石墨环表面产生环状沟纹， 碳化钨 （动环）也易脱落。应改善状态，防汽化。
3机械密封泄漏点及泄漏形式
机械密封在泵类产品中应用广泛，而随着节约能源的要求和产品技术水平的提高，机械密封地应用前景将会变得更加广泛，机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，密封失效后随即发生泄漏，将会严重影响生产正常运行。总体而言机械密封的泄漏点主要有五处：第一个点在动环与静环的接触面上。机械密封主要靠泵内液体压力及弹簧力将动环压贴在静环上，以达到密封防止泄漏。而两环的接触面上总会有少量液体泄漏，它可以形成液膜，一方面起到防止泄漏的作用，另一方面又起到的作用。第二个点在静环与压盖之间，属于静密封点。用有弹性的O形或V形密封圈压于静环和压盖之间，靠弹簧力使弹性密封圈变形而密封。第三个点在动环与轴套之间，此处也属静密封点。考虑到动环可以沿轴向窜动，可采用具有弹性和自紧性的V形密封圈来密封。第四个点在轴套与轴之间，属于静密封点，一般采用O形密封圈密封。第五个点在压盖和泵体之间，也是静密封点，可采用密封圈或垫片作为密封元件。
3.1 机械密封泄露的检测步骤
现场检测密封泄漏的一般步骤是：首先判断泄漏源、断面密封问题产生的原因，由于密封介质汽化或闪蒸密封端面，先确定问题是否出现在端面不平、裂纹、破碎或爆破，发生热变形或机械变形、O型圈老化等。其次判断发生变形可能的原因，其中包括密封零件结构是否合理、强度不够或因材料及加工原因产生的残余变形等。然后检查安装，包括安装尺寸是否正确，安装时零件受力是否均匀，密封和材质是否适于使用工况，密封垫是否压紧，是否因螺栓力矩太大造成密封座变形，是否有安装损伤，必要时应予以更换。最后是启动前的调整，检查填料腔装配面和其他有关元件对轴线的垂直度、管道以及设备安装误差，起动设备前应将密封端面重新研磨以保证密封面的光滑平整。
3.2 机械密封泄漏形式
3.2.1在安装静试时出现的泄漏
机械密封安装调试完成后，通常要进行静态测试来观察泄漏量，如果泄漏量较小，问题多出在动环或静环密封圈上；如果泄漏量较大，则表明动、静环的摩擦副之间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再进行手动盘车观察，若泄漏量没有明显变化则说明动、静环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可以断定是动、静环摩擦副之间存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则说明动环密封圈存在问题的可能性极大，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。
3.2.2 机械密封试运转时出现的泄漏
安装静试完成后，由于运转时高速旋转产生的离心力会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：
（1）操作中因抽空、汽蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离。
（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤。
（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量。
（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座。
（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中颗粒物质进入摩擦副，损伤动、静环密封端面。
（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封副材质冷缩性较大等。
上述现象在试运转中经常出现，有时条件允许，可以通过适当调整静环座的方式予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
3.2.3 设备在运转时出现的泄漏
（1）泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化等导致的机械泄漏。
（2）设备运转时振动太大，动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失去弹性而不能补偿密封面的磨损。
（3）对泵实际输出量测量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效。
（4）摩擦副损伤或变形而不能跑合。
（5）密封圈材料选择不当，溶胀失弹性。
（6）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏，密封环发生龟裂。
还有一种机械密封发生泄漏的情况是泵在停运一断时间后再启动时，这种情况主要是由于摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失去弹性造成的。
4 机械密封失效原因分析及措施
4.1失效原因分析
1、泵轴的轴向窜量大
机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。端面比压的计算公式：
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PC：端面比压；PS：弹簧比压；FS：弹簧力；ΔP：摩擦副内、外两侧的差压；λ：液膜反压系数； d0：轴向滑移面直径；d1：密封端面内直径；d2：密封端面外直径
为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.5mm以内。泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。动、静环磨损后，得不到补偿位移。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。这种现象往往出现在多级离心泵中，尤其是在泵启动过程中，窜量比较大。
在多级离心泵中，采用平衡盘方法平衡轴向推力的工作原理：平衡盘工作时自动改变平衡盘与平衡环之间的轴向间隙，从而改变平衡盘前后两侧的压差，产生一个与轴向力方向相反的作用力来平衡轴向力。由于转子窜动的惯性作用和瞬态泵工况的波动，运转的转子不会静止在某一轴向平衡位置。平衡盘始终处在左右窜动的状态。平衡盘在正常工作中的轴向窜量只有0.105～0.11mm，满足机械密封的允许轴向窜量0.15mm的要求，但平衡盘在泵启动、停机、工况剧变时的轴向窜量可能大大超过机械密封允许的轴向窜量。
泵经过长时间运行后，平衡盘与平衡环摩擦磨损，间隙随着增大，机械密封轴向窜量不断增加。由于轴向力的作用，吸入侧的密封面的压紧力增加，密封面磨损加剧，直至密封面损坏，失去密封作用。吐出侧的机械密封，随着平衡盘的磨损，转子部件的轴向窜量大于密封要求的轴向窜量，密封面的压紧力减小，达不到密封要求，最终使泵两侧的机械密封全部失去密封作用。
2、泵轴的挠度和轴向力偏大
机械密封是一种旋转轴向的接触式动密封，它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合、相对旋转，从而达到密封效果，因此要求两个密封之间要受力均匀。但由于泵产品设计的不合理，泵轴运转时，在机械密封安装处产生的挠度较大，使密封面之间的受力不均匀，导致密封效果不好。
机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的，若存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因，造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力，运转时密封压盖温度将偏高，对于聚丙烯类的介质，在高温下会被熔融，因此泵启动后很快就失去密封效果，泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。
3、缺少辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理
机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、、冲走杂物等作用。有时设计人员没有合理地配置辅助冲洗系统，达不到密封效果；有时虽然设计人员设计了辅助系统，但由于冲洗液中有固体颗粒杂质，如果固体颗粒杂质进入摩擦副端面起研磨剂作用，将会划伤或加快密封端面的磨损而失效，水垢在轴套表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度，致使动环不能补偿磨损位移，造成机械密封失效。冲洗液的流量、压力不够，冲洗口位置设计不合理等原因，也同样达不到密封效果。
4、振动偏大
机械密封振动偏大，最终会导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因，而是泵的其它零部件产生振动连带机械密封振动，例如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因都会产生振动。
5、泵汽蚀的原因
由于装置系统操作不合理以及泵进口汽蚀性能不好、泵的转速偏高，在泵的入口处发生局部汽蚀，汽蚀发生后，水中会有气泡，它一方面会冲击机械密封面的外表面，使其表面出现破损；另一方面会使动静环的吻合面的流动膜中也含有气泡，不能形成稳定的流动膜，另外泵在启动、停止过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，造成密封端面的干摩擦，使机械密封装置损坏。
6、安装、检修工艺不良
动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；动、静环密封圈尺寸有误差、损坏或未被压紧；动、静环表面有异物；动、静环V型密封圈方向装反，或安装时反边；州套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够（弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差±2mm，压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动、静环密封端面比压不足，发生漏泄）。弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；密封腔端面与轴垂直度不够；轴套上密封圈活动处有腐蚀点。
4.2 针对机械密封失效采取的措施
1、消除泵轴窜量大的措施
合理地设计轴向力的平衡装置能有效的消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，比较理想的设计方案有两个：一个是平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位；另一个是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓，使之能够真正平衡掉大部分轴向力。两种方案通过试验观测都能很好的削弱泵轴向窜量，见下图趋势：
对于其它单级泵、中开泵等产品，在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内。同时正确安装轴向止推轴承。在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适当，在保证径向密封的同时，动环装配后保证能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由地弹回来）。
2、消除轴向力偏大的措施
合理地设计轴向力平衡机构，使之能够真正充分地平衡掉轴向力，给机械密封创造一个良好的条件。有些重要的泵可以在转子上设计一个轴向测力环，对轴向力的大小进行监测，发现问题及时解决。
3、消除泵轴挠度偏大的措施
这种现象大多存在卧式多级离心泵中，在设计时采取的措施有：减少两端轴承之间的距离；泵叶轮的级数不要太多，在总扬程要求较高的情况下，尽量提高每级叶轮的扬程，减少级数；增加泵轴的直径；在设计泵轴直径的时候，不要简单地考虑传递功率的大小，而要考虑机械密封、轴挠度、启动方法和有关惯性负荷、径向力等因素；提高泵轴材料的等级。
4、增加辅助冲洗系统
在条件允许的情况下，尽量设计辅助冲洗系统。冲洗压力一般要求高于密封腔压力0.107～0.11MPa，如果输送介质属于易汽化的，则应高于汽化压力0.117～0.12MPa。密封腔压力要根据每种泵的结构形式、系统压力等因素来计算。轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时，也可由密封腔引液体至低压区，使轴封液体流动以带走摩擦热。密封的可靠性和寿命，在很大程度上取决于密封辅助系统的配置。对泵输送含有固体颗粒的介质时，应选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。另外，机械密封的平衡程度？也影响着密封的磨损。在选择机械密封时，平衡程度β=75%左右最适宜。β〈75%，磨损量虽然降低，但泄漏增加，密封面打开的可能性增大。对于高负荷（高PV值）的机械密封，由于端面摩擦热较大，β一般取65%～75%为宜，对低沸点的烃类介质等，由于温度对介质汽化较敏感，为减少摩擦热的影响，β取80%～85%为好。
根据长期的实践和经验，冲洗量在3～30L/min，可根据密封规格（直径）和介质的种类选取（见下表）
泵用机械密封的冲洗量（转速3000r/min）
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5、 消除泵汽蚀措施
①提高泵抗汽蚀性能；②确保泵入口不进气；③启动泵前将泵及管路中空气排净；④工况调节要适当。
6、 消除泵振动措施
①泵检修时严格检修工艺标准；②加强维护检查，发现缺陷及时处理，避免缺陷扩大；③现场生产、操作、维修、调节时，严格把关，消除振动源。
5 结束语
设计泵用机械密封时，不仅要考虑机械密封本身影响因素，而且要考虑机械密封外部各种影响因素。在实际工作中要注意以下几个问题：
第一、在泵产品设计过程中要充分考虑到泵其它零部件以及现场其它设备对机械密封使用效果的影响，为机械密封创造一个良好的外部条件。第二、增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识，尽可能配备完善的机械密封辅助系统，以提高密封效果。第三、分析机械密封的质量事故的原因时，要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响，采取措施不断提高机械密封的效果。
实践证明，机械密封的使用寿命长短是确保泵实现安全、环保、稳定运行的重要因素。只要泵本身运转正常，同时机封冲洗良好，所使用的机封符合质量要求，在检修或更换机封时能正确进行安装，就可保证机封长周期稳定运行。
参考文献：
[1]牟介刚.丙烷泵的设计与研究水泵技术：1999
[2]沈阳水泵研究所叶片泵设计手册.机械工业出版社
[3]如何提高泵用机械密封的性能及寿命.水泵技术
机械密封的基本原理范文3
关键词：余热利用；热管锅炉；软水处理；结垢
玻璃窑炉燃烧重油（或其它燃料）后所产生废气的再次利用，及所谓的二次利用在玻璃，水泥行业基本上都已开始使用。余热的利用可以减少企业成本，企业也愿意投资和改善余热的利用。
目前窑炉费用的利用，一般是余热蒸汽锅炉或余热发电锅炉。这里仅浅谈余热蒸汽锅炉的应用。在余热利用中锅炉按换热方式不同可简单叙述为直接换热式和间接换热式锅炉。直接换热式按结构分类似于烟管式锅炉，直接换热式一般为小容量，低参数，水质要求低，结构简单，换热效率低。间接换热式是指热管式锅炉，一般为应用在相对低温下，耐腐蚀环境下，其特点最大的就是换热效率高，故障率低。
热管的基本原理为：
热管工作原理简述为：热管从烟气中吸收热量，通过热管内的介质将热量传递到汽包中的水中，将水加热汽化的过程。
热管换热为两次间壁换热，且冷、热侧是用隔板分隔开的，热管和隔板之间密封性好；冷、热气体都在热管管外流过，传热效率高。通过热工设计可以保证热管壁温准确地高于烟气露点温度，避免了露点腐蚀，同时又使得烟气中的粉尘不易粘积在管壁和翅片上，从而保证设备长期稳定运行。因为间接换热，即使少一两根热管（损坏或老化）亦不影响其使用。热管具有很大的热导，它具有在小温差下传递很大热流的特性。在低温烟气条件下采用热管余热锅炉做低温余热利用，是充分利用了热管的这一特点，在温差较小的情况下，回收到更多的热量。
按照热管管内工作温度区分：低温热管、常温热管、中温热管、高温热管等，按照管壳与工作液体的组合区分：铜-水热管、碳钢-水热管、铝-丙酮热管、碳钢-萘热管、不锈钢-钠热管等。在窑炉烟气中使用最多的是碳钢-水热管，其构造简单，造价较为便宜，满足抗窑炉废气中腐蚀性气体的要求。且阻力较少，减少系统动力，节约运行中的费用。
在窑炉所产生的废气中，对设备腐蚀和损害最大的为烟气中含有的SO3，SO2少量的氟化物。烟气中虽然SO2的浓度远大于SO3，但对露点温度的影响却远小于SO3，这是因为在接近露点温度时，SO3几乎完全溶解于水蒸气，但SO2，在烟气中极少溶解于水蒸气。考虑其露点腐蚀，在烟气余热锅炉中，其热管锅炉的优势明显，其应用也逐渐扩大。
由于受制于工艺或窑炉结构，其排烟温度一般为320--450℃，排烟温度可以降至180--220℃，其锅炉可以根据客户的具体要求，比如说蒸汽使用量，使用温度，要求出口温度不低于多少度，可以因地制宜。
余热锅炉使用过程中一般需注意一下几个方面：
（1）低温腐蚀。在余热锅炉备用炉中，若长期保持锅炉不适用时，考虑将锅炉进或出口闸板打开有点，使烟气进入锅炉本体，使热管保持一定的温度，防止低温腐蚀。
（2）结垢影响。在锅炉长期使用或者一直停用，锅筒或热管化热套管间将会生锈或结垢，此情况一般要找专业公司进行清洗，为避免此类情况出现，要求锅炉不得停炉太久，不间断性，频率高一些使用。
（3）软化水处理不当致锅炉结垢或腐蚀。在余热锅炉的使用时，因严格按照工业锅炉水质标准进行。其给水（低压锅炉）要求：浊度FTU≤2.0，硬度≤0.030 mmol/L，8.0≤PH≤9.5，溶解氧≤0.1 mg/L，油≤2.0 mg/L，全铁≤0.3 mg/L。给水不合格直接影响其使用效率，使用安全及寿命。
（4）锅炉使用过程中连续排污。在余热锅炉的锅筒底部有一排污阀，在其使用过程中要保持此阀门一定的开度，其开度可以根据蒸汽压力的高低，使用蒸汽量的大小等情况来调节，但在运行过程中要打开此连续排污，因在此锅筒底部，锅炉的水在此处浓度较高，其主要为一些盐类和杂物（给水中产生，或清洗过滤不彻底）。要使此锅筒水中浓度较高的部分连续排走，降低锅炉结构的风险。
（5）在锅炉使用过程中，其锅炉的清洗亦比较重要，一般锅炉在运行10天左右就需清洗，其清洗的依据可以根据锅炉使用天数，锅炉进出口阻力达到设定值，锅炉引风机振动大小，锅炉产气量的改变等。在清洗锅炉时一般小型锅炉采用蒸汽或压缩空气出吹扫，用水冲洗，大型锅炉一般采用超声波或气爆清扫。在小型锅炉的清洗完毕后要保持其热管外壁有一定的温度，防止加速腐蚀。
在日常锅炉巡检中应注意以下几个方面：
1）锅炉三大安全附件（温度计，压力表，安全阀）缺一不可，有故障要及时处理，不能带病上岗，压力表和安全阀要定期检验。
2）锅炉给水泵的选择，一般可供选择的卧（立式）式单级（多级）离心泵，选择型号时要考虑机械密封，填料密封容易漏水，维修频繁，漏水难处理，运行成本增加。供水方式可考虑变频，减少对锅炉运行时的冲击，对水泵也有一定的保护作用。备用泵的布置和考虑要做到有备用，可切换，现场可直接操作等。
3）锅炉给水所用止回阀的选择，在蒸汽锅炉中止回阀的选择较为重要，在进锅筒段一般为水平布置，其止回阀的选择考虑其密封性严，经久来用，不宜出现故障。
4）锅炉本体进出口段的压力传感器的布置方式，安装位置，若安装不合适则测量不准不说，还容易堵塞。
5）锅炉进水所用过滤器，软化水装置和除氧器的选择，对锅炉水质的影响较大。
6）锅筒蒸汽出口管道布置和分气缸疏水阀，管道疏水阀的选型和布置对蒸汽的正常运行亦较为重要。
参考文献
[1] 郭林涛，周艳. 粉煤灰对混凝土耐久性影响的试验研究[J]. 水利与建筑工程学报，2010，（05）：52-54
