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机械密封原理与结构范文1
关键词：酸泵；机械密封；渗漏；解决对策
机械密封也称之为端面密封，其端面主要垂直于旋转轴线。该端面流体压力和补偿机械外弹力的共同作用下贴合于另一端，但其依靠辅助密封的配合，而实现相对滑动，从而有效避免了流体泄漏的现象。因机械密封的密封性相对稳定，密封参数高，正常情况下不会出现泄漏，并且具有低功耗，对轴承磨损小，而振性较强等特点，其使用范围非常广泛。酸泵渗机械密封渗漏的原因非常多，其中因机械密封渗漏在酸泵的整个维修量中占到45%以上。对此，酸泵的稳高、高效正常运行会直接受机械密封好坏的影响。
1. 机械密封原理
机械密封的工作原理较为简单，主要依靠机械端面所产生的流体压力和补偿机构的磁力或弹力的相互作用下，并在垂直于轴作相对滑动的端面保持贴合，以辅助密封而达到阻滞渗漏的一种轴封装置。下图1所示为机械密封结构图。
图1.机械密封结构图
如图1中 A、B、C、D 这四个通道可能为机密封中流体泄漏的主要途径，C、D泄漏通道均属于静密封，二者分别壳体与压盖、压盖与静止环之间的密封。B通道属于一个相对静密封，实际上是旋转环与轴之间的一个密封。端面在受到一定的磨损或摩擦的情况下，会微量移动并沿轴向作追随偿环。对此，相对来说这些泄漏通道非常容易受封堵。通常静密封元件比较常用的橡胶有两种：一是橡胶O形圈，二是聚四氟乙烯V形圈。而辅助密封的静止环及补偿环的旋转环，会经常使用具有弹性元件功能的橡胶、金属波纹管及聚四氟乙烯结构。
A通道是相对滑动的动密封，静止环与旋转环的端面会实现彼此贴合，它在机械密封装置中会作为一个主密封，其中机械密封的寿命和性能都是由它所决定的。所以相对来说对于密封端面的加工有很高的要求，此外，为了确保密封端面能够保持稳定的液膜，对于腔制端面上的单位面积压力必须进行严格控制，主要因压力过大的情况下，所要求稳定的液膜不利于形成，这样一来会使端面加速磨损，而如果压力过下，会增加泄漏量。因引，在机械密封的设计和安装过程中，必须确保端面单位面积压力值控制在适当的范围内，这样才能获得较好的密封性，又能延长其使用寿命。
2.常见的渗漏现象及解决对策
酸泵机故障维修中，由机械密封渗漏所致占50%以上，酸泵的正常运行会直接受到机械密封运行的影响，现见酸泵机常见的密封渗透漏现象总结分析如下。
2.1 周期性渗漏
渗漏原因：①由于密封面的油量较少而导致密封端面拉毛或出现干摩擦；②密封与辅助轴因泵转子轴向窜动量较大的原因而导致过盈量较大，使轴上的动环不能实现灵活移动，在静环、动环被磨损或翻转后，无法得到补偿位移；③由于叶轮和主轴不平衡，或因为定子与上端盖和下端盖没有定中而导致转子出现周期性振动，从而使汽蚀或轴承经长期运转后容易受到磨损，存在这些现象都会导致酸泵机出现渗漏或密封寿命缩短。
解决对策：①增加密封面油，为确保其量充足，最好将油加到静环、动环密封面之上；②在装配机械密封过程中，尽量保持轴的轴向窜动量还超过 0.1mm，辅助轴与密封的过盈量不能过大，在确保径向密封的基础上，保证在轴上装配动环后能够灵活移动；③纠正上述问题可根据维修的相关标准来进行维修。
2.2泵机封渗漏引起的磨轴现象
渗漏原因：磨轴是往往是小泵机（715kW以下）密封失效的主要原因，静环位置、动环辅助为主要磨轴位置，但还有少数弹簧有磨轴现象；由于酸泵机封失效而导致磨轴产生，其中静环位置、动环辅助密封圈处以及弹簧磨轴现象。导致磨轴主要原因为：①磨轴的主要构件为橡胶波纹管，但轴与橡胶波纹管之间由于上端密封面效果不好的原因使其动静环之间的摩擦力矩大于传递转矩力，从而容易导致相对转动的现象；②BIA型双端面机械密封，当其处于不良工作状态时为反压状态，一般密封面内容易有杂质或颗粒物进入，便容易导致密封失效；③泵所输送的酸液长期可能会使运、静环辅密封受到腐蚀，从而导致橡胶件变得无弹性，甚至有的橡胶件出现腐烂，这种情况下就容易产生磨轴的现象。
解决对策：①确保机封油室腔内的油面线必须比动静环密封面要高；②油室和下端盖装配必须清洁，油中必须保证清洁度，不能含有其它杂物；③对于酸泵机不同的使用介质选择机封时应根据其结构，可以对高扬程泵的机封结构重新进行设计，同时还应加防转销在机封静环，而橡胶宜选择耐弱酸、弱碱的氟橡胶，以避免受腐蚀。
2.3压力所造成的渗漏
渗漏原因：造成机械密封渗漏还可能是因高压和压力波所致，主要因所设计总比压或弹簧比压力过大，在密封腔内压力超过3MPa的情况下，极易导致密封端面比压过大，从而难以形成液膜，密封端面受到严重的磨损，最终会导致密封面热变形。
解决对策：机封在装配过程中，必须按机关规定对弹簧进行压缩，压缩量必须符合要求，不能存在过小或过大的现象，机械密封在高压条件下应采取相应的措施。所选用的材料必须是耐压强度高的，如硬件质合金、陶瓷等，以确保端面能够合理受力。同时，应加强冷却措施，以此尽量减小变形。
2.4真空状态运行造成的渗漏
渗漏原因：在遇到泵进口被堵塞或抽送介质中含有气体的情况下，会导致酸泵机在起动或停机过程中容易使密封腔内存在负压，存在这种情况，会使密封端面容易出现干摩擦的现象，同时内装式机械密封会产生漏气或漏酸液等现象。其中密封对象的方向性存在差异是正压密封与真空密封的主要不同点，同时机械密封在某一方向也有一定的适应性。
解决对策：为了能够改善条件和提高密封性能，对于机械密封最好采用双端面。
2.5介质引起的渗漏
渗漏原因：①如果密封端面内进入固体颗粒杂质，会导致机械密封渗漏，这样一来会加快密封端面磨损或划伤密封羰面，在轴表面因油污或其他物质的堆积速度超过摩擦所导致的磨损速度，使磨耗位移不能受到动环被偿，再加上石墨密封环的密封面内会嵌入固体颗粒，从而导致产生硬对硬的摩擦，一定程度上缩短了其运转寿命；②拆解潜污机械密封后，静环与动环的辅助密封件很可能会出现无弹性或腐烂，从而造成机封大量渗漏或磨轴的现象，若受到腐蚀主要是因动环和静环辅助橡胶密封件受到高温或酸水的影响，严重时会导致机械渗漏过大。
解决对策：①对容易进入固体颗粒的位置对碳化钨摩擦副的机械密封可以选用碳化钨。②针对橡胶件腐蚀性介质，一般静环、动环橡胶密封圈的材料可选择丁腈-40，其具有耐酸碱和高温等特点，一般不容易受到腐蚀，也可选用弱碱、耐弱酸及耐高温的氟橡胶。
3.结语
通过以上对机械密封渗漏原因进行了总结，可了解到机械密封部件本身对精密要求较高，同样在设计、装配质量及机械加工等方面的要求也非常高。所以，在使用机械密封时，为确保各种泵的使用介质要求和技术要求机械密封都能适用，应对机械密封的各种因素进行分析后再使用，以此确保机械密封能够长期正常的运转。
4.参考文献
[1] 李健.水泵机械密封常见渗漏现象的分析[J].内蒙古科技与经济.2008，29（5）
[2] 谭晶,杨卫民,丁玉梅,杨维章,鲁选才,唐斌，等. O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析[J]. 与密封. 2011，51(09)：63-66.
机械密封原理与结构范文2
【关键词】上游泵送 机械密封技术 基本原理 应用
机械密封是一种流体旋转机械的轴封装置，又可以将其称之为“端面密封”。传统的机械密封为接触式密封，它主要是在补偿机构弹性作用力的作用下，使其能够充分地进行贴合，这样就能够很好地对密封介质从密封端面泄漏出去加以阻止，其动、静环所组成的摩擦一般处于边界摩擦或者混合摩擦的状态，在高参数工况条件下，如高温、高速以及高压等，其摩擦因数则会变大，工号较高，且磨损较为严重，那么就导致了其服役寿命短，使用起来极为不便，且需要花费大量的成本。目前，石油化工业取得了较为快速的发展与进步，在其发展的同时，石化业对机械密封技术提出了更高的要求，上游泵送机械密封技术就是在这样的背景下发展起来的，从而在很大程度上推动了机械密封技术的向前发展与进步。本文主要基于上游泵送机械密封的工作原理，然后阐述其实际的应用，旨在为更好地认识和应用上游泵送机械密封技术提供一定的借鉴与参考。
1 上游泵送机械密封的基本原理
下图1（a）所示为普遍采用的螺旋槽上游泵送机械密封端面构造，如果动环外径一侧为高压被密封液体（将其规定为上游侧），内径一侧为低压流体（气体或者液体均可，并将其规定为下游侧），当动环按照下图的方向进行旋转的时候，在螺旋槽粘性流体动压效应的共同作用之下，动静环端面之间产生一层非常薄的流体膜（下图1中的h0即为该薄层），这样就可以使得动静环端面保持分离的条件。上述这种特殊的结构中，使得内外径之间具有一定的压力差，在这种压力差的作用之下，高压被密封液体所产生方向由外至内的压差流Qp，而螺旋槽的流体动压效应所产生的粘性剪切流Qs的方向也是由内径直指向外径，该方向与Qp的方向正好相反，“上游泵送”因此而得名。
2 上游泵送机械密封技术的应用
由上所述可以得知，上游泵送机械密封技术主要包括两种类型：零泄漏上游泵送机械密封与零逸出上游泵送机械密封两种类型。下面就是针对上述两种上游泵送机械密封技术的应用进行详细地探讨。
2.1 “零泄漏上游泵送机械密封技术”的应用
“零泄漏上游泵送机械密封技术”主要包括如下两个方面的应用：
（1）输送饱和蒸汽压高于环境大气压的各种介质旋转流体机械类轴封。这类介质的特点是不易产生汽化，即使泄漏也是以液体形式出现，而不会发生挥发性泄漏，如各种油品、水等，因此，在条件允许的情况下可以采用无需缓冲流体辅助系统的零泄漏上游泵送机械密封。
（2）备用密封。当主密封开始泄漏时，作为备用密封的零泄漏上游泵送机械密封可以及时地阻止介质向大气泄漏，直至主密封的泄漏达到报警限为止。
2.2 “零逸出上游泵送机械密封技术”的应用
“零逸出上游泵送机械密封技术”主要包括如下两个方面的应用：
（1）用作输送饱和蒸汽压低于环境大气压的各种介质旋转流体机械类轴封。如炼油石化企业中的液态烃、轻烃、液氨等类介质的特点是易汽化，采用零逸出上游泵送机械密封可以有效地解决此类密封问题。
（2）可替代普通的双端面机械密封。 所示为推荐的一种零逸出上游泵送机械密封装置，该装置由内外两套密封组成：内侧为零逸出上游泵送机械密封，外侧为零泄漏上游泵送机械密封（在某些情况下可采用水封或油封等），中间通入压力低于密封介质的缓冲液。该密封装置的能耗量不足双端面密封的1/5，使用寿命大大延长，密封工作压力可以更高，而且取消了复杂的封油系统，使密封装置的可靠性明显提高，运行费用显著下降。
3 结论
综上所述，当前上游泵送密封技术还在不断地发展与创新过程之中，因此选择一种合适的方法来对机械密封环端面泵送槽的工艺加以改进，是目前上游泵送密封技术亟待解决的一个问题。只有解决了这个问题，才能够真正地提高上游泵送密封技术的工作效率、节约成本以及减少污染等，从而更好地为石油化工业所服务。
参考文献
[1] 华希俊，黄骞 ，符永宏. 上游泵送机械密封及其加工新技术研究[J].与密封，2010，35（2）
[2] 郝木明， 胡丹梅. 单列流体动压槽上游泵送机械密封： 中国，ZL00239203. 8[ P]. 2001- 04- 12
机械密封原理与结构范文3
【关键词】 离心泵工作原理 机械密封 泄漏 改进措施
机械密封是一种依靠弹性元件和介质压力压紧动、静环端面从而达到密封目的的部件，具有阻止泄漏、减少摩擦损耗、提高机器效率和可靠性等优点，因此在离心泵中应用非常广泛，目前舞钢公司近百台离心泵大都采用机械密封装置。机械密封是离心泵的主要易损件之一，离心泵大约 30% 的故障是由于密封失效所致。机械密封的密封效果直接影响整机的运行，尤其在钢铁生产过程中，机械密封若出现泄漏，将会严重影响生产的顺行，甚至造成巨大的经济损失。
1 机械密封的结构和具体工作原理
1.1 机械密封具体结构
关于机械密封的结构如图1所示，它主要包含以下元件：
（1）主要动密封元件：包括动环和静环。动环与泵轴一起旋转，静环固定在压盖内，用防转销来防止它转动。靠动环与静环的端面贴合来进行动密封。
（2）辅助密封元件：包括各静密封点所用的密封圈。
（3）压紧元件：即弹簧（或波纹管）。
（4）传动元件：包括传动座及固定销钉。
1.2 机械密封的工作原理分析
由于机械密封的动环与泵轴一起在一起工作是，共同旋转，而且静环是固定在压盖之内的，用防转销阻止其转动，动环和静环的端面产生适当的比压并保持一层极薄的液体膜，进而可以做到完全密封的目的。压紧元件产生的压力可使泵在不运转状态下也保持端面贴合，保证介质不外泄，并防止杂质进入密封端面。密封元件起到密封动环与轴的间隙及静环与端盖间隙的作用，同时对泵的振动、冲击也起到一定的缓冲作用。
2 发生密封故障现象的表现形式
（1）当密封端面的发生故障时，具体会表现在磨损、热裂、变形、破损（尤其是非金属密封端面）。（2）如果辅助密封圈发生故障，具体会表现在装配性的故障有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲；非装配性的故障有变形现象、硬化故障、破裂现象和变质现象等。（3）如果弹簧出现故障，就会导致一下的现象松弛、断裂和腐蚀。
机械密封的故障在运行中集中表现为振动、发热、磨损，最终就会出现介质向外边泄露的情况出现。
3 导致机械密封失效的主要原因及应对措施
3.1 冲洗不当引起的密封失效
3.1.1 原因分析
由于机械密封自身的特点，动环和静环端面相互摩擦，这种摩擦会产生大量的热，就会导致温度升高，若没有保证冲洗、冷却和，将会导致摩擦副内液膜减少、最终汽化从而形成干摩擦；如果发生摩擦副内液膜黏度下降的情况，变差；如果摩擦副介质蒸汽压力逐渐增强增加，就会产生泄漏从而也就加剧了产片的腐蚀情况；如果出现辅老化的辅助密封圈，密封圈就会失去弹性从而也会导致动、静环产生变形。冲洗不当而造成机械密封失效的原因有：冲洗液管道堵塞或流量不足；过滤器失效，冲洗液杂质进入密封面，进而导致机械密封失效。
3.1.2 出现这种情况的应对措施
离心泵机械密封均采用带有水泵自身压力的冷却水冲洗，同时对密封腔内进行冷却冲洗，以保证机械密封正常运转。具体采取如下措施：（1）为消除摩擦热的影响，保证密封正常工作，延长使用寿命，必须将具有一定压力的冷却水引入机械密封腔内，对其进行冷却、冲洗、。（2）及时清洗过滤器，确保过滤效果以保证冲洗水质。（3）在日常使用过程中，有时会因为冷却水阀门失灵或者管道堵塞致使冷却水输入量不足，导致机械密封失效，这时需更换阀门或疏通进水管道。
3.2 因为操作使用不当或者突然停电导致的渗漏故障
由于泵开停机不当，就会产生机械密封的泄露；当出现突然停电或晃电的情况的时候，就会产生泵倒转从而也会引起机械密封损坏。出现这种情况以后，经过思考产生的解决方案是对操作工进行相应的裴玄，保证系统的正常供电，减少电网的波动。
3.3 因为恶劣材料导致的渗漏现象
因为材料恶劣，泵的运行环境也就十分恶劣，这样机械密封就不会达到介质的要求，当泵运行一段时间后，就会发生机械密封的被腐蚀的现象。出现这种现象的解决方案就是采用材质好的材料进行机械密封。
3.4 运行周期性渗漏
包括以下几个方面：（1）转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。解决方案是根据维修标准来纠正上述问题。（2）因长时间运行，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。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。解决方案是应定期进行检查监控，同时在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，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）。（3）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。解决方案是使油室腔内油面高度高于动环和静环的密封面。
因为对于排污泵机械密封渗漏会产生磨轴现象。对于小型排污泵机械密封失效常常会产生磨轴，磨轴位置主要有动环辅助密封圈处、静环位置，少数弹簧有磨轴现象。磨轴的主要原因：一是双端面机械密封，反压状态是不良的工作态，介质中的颗粒、杂质很容易进入密封面，使密封失效；二是磨轴的主要部件为橡胶波纹管，且由于上端密封面处于不良状态，动环和静环之间的摩擦力矩大于橡胶波纹管与轴之间的传递转矩，发生相对转动；三是动环和静环的辅助密封由于受到污水中的弱酸、弱碱的腐蚀，橡胶件已无弹性，有的已腐烂，失去了应有的功能，产生了磨轴的现象。
（1）根据不同的使用介质选用不同结构的机械密封。对腐蚀性介质，橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。机械密封静环应加防转销；（2）保证下端盖、油室的清洁，对不清洁的油禁止装配；（3）机械密封油室腔内油面线应高于动环和静环的密封面。
4 机械密封的检修要点
4.1 静环密封圈松紧适度
静环密封圈基本处于静止状态，较紧对密封性有利，但过紧会因过度变形，影响密封效果；而静环材料以石墨居多，比较脆弱，过度受力极易碎裂；并且较难安装和拆卸。
4.2 弹簧压缩量适度
弹簧压缩量过大，不仅会导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损，还会使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效；而弹簧过松会使动、静环接触贴合不紧，起不到密封作用而发生泄漏。
4.3 仔细观察分析泄漏原因
遇到机械密封泄漏时不要急于拆修，要仔细观察分析。若判断泄漏不是由于损坏所致，只需调整工况或适当调整即可；若无法消除泄漏再进行拆修，这样既节约检修费用又缩短检修时间。
4.4 动环密封圈松紧适度
动环密封圈过紧，加剧了密封圈与轴套间的磨损，会过早产生泄漏；增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变换频繁时无法适时调整；弹簧过度疲劳易损坏；动环密封圈变形，影响密封效果。动环密封圈过松则起不到密封作用。
4.5 保证冷却冲洗和效果
机械密封在工作时动环和静环端面之间不断产生摩擦热，若冷却冲洗和不到位就会影响使用寿命。应根据不同的工况，合理选择冷却、冲洗和方式，保证冷却水的通畅，通常经由泵出口将温度在0～80℃并且干净的冷却水直接引入密封腔内进行冷却、冲洗。
5 结语
本文对于机械密封的泄露原因进行了相应的分析，并对于它们最后如何进行改进，提供了一些具体的措施。因为对于机械来讲，如何保证机械密封的安全性，就如要求很高的精密部件一样，对于产品的设计、机械加工施工过程、装备的质量都有很高的具体的要求。因此当我们在使用机械密封的时候，就要对他的各种因素进行简要的分析，保证机械密封都能够符合各种泵的技术指标和响应的使用要求，从而能够保证泵能够长期的安全的运行。
参考文献：
机械密封原理与结构范文4
[关键词]TRIZ理论；釜用机械密封；弹簧
Abstract： The good seal performance of mechanical seal is very important on the reaction kettle. But the seal parts were always failure due to wear. The study is to investigate spring modified options with TRIZ to improve the sealing performance and life time.
keywords： TRIZ， reaction kettle mechanical seal， spring
1、引言
机械密封是一种功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用寿命长的旋转轴密封，在泵、反应釜、压缩机上已经大量使用[1]。反应釜是综合反应容器，反应过程中产生的压力对容器的密封要求极高。在一般中等压力或抽真空情况都会使用机械密封，而机械密封的密封效果将直接影响反应釜的运行，严重的将造成停产、安全事故及环境污染等不可估量的损失[2]。
本文利用TRIZ理论分析问题和解决问题的方法对机械密封中的弹簧断裂失效进行了分析及改进，旨在有效改善反应釜的密封性能，提高其可靠性和使用寿命。
2、TRIZ理论简介
TRIZ理论是发明问题解决理论的俄文缩写，是前苏联发明家根里奇・阿奇舒勒（G.S.Altshuler）及其领导的一批研究人员，自1946年开始，花费1500人/年的时间，在分析研究世界各国250万件专利的基础上所提出的一套发现问题解决问题的发明理论。在TRIZ中提出了用39个通用工程参数来描述技术矛盾，用40条发明创造原理来指导设计人员的创新设计，并且建立了对应关系，即矛盾矩阵。
应用矛盾矩阵解决实际问题时，须将设计中的特定问题预先处理，即用TRIZ的39个工程参数描述矛盾，并且要对使用矛盾矩阵得到的原理解进行后处理，即把原理解转化为领域解，以得到需要的特定解。
3、基于TRIZ的设计过程
3.1问题描述
搪瓷釜由釜体和搅拌系统组成，釜体和搅拌系统之间由机械密封进行密封。机械密封由紧固螺丝在压盖作用下压紧弹簧座，弹簧座固定弹簧，弹簧压紧动环，动环压紧静环起到密封的作用[3]。由于搪瓷釜搅拌系统没有固定支撑，在启动和搅拌过程中压盖和弹簧座存在扭动，晃动大，容易造成弹簧断裂，从而造成了泄漏。
3.2确定技术参数
存在的问题是：弹簧在工作中受到了额外大的扭转力发生了断裂损坏。如果在搅拌系统中增加固定支撑，使得搅拌轴晃动减少，从而可以改善弹簧的受力状况，减少弹簧的断裂几率。可是增加固定支撑会增加系统的复杂性。故选择“参数10-力”作为改善的参数，“参数36-系统的复杂性”作为恶化参数。
3.3查找矛盾矩阵
与发明原理序号对应的是：10预先作用原理，18机械振动原理，26复制原理，35物理或化学参数改变原理。
3.4发明原理分析
原理10为预先作用。此原理体现在二个方面：（1）预先对物体（全部或部分）施加必要的改变；（2）预先安置物体，使其在最方便的位置发挥作用而不浪费运送的时间。根据此原理，可能采用的方法有：在压盖和动环之间安装定位销，阻止压盖和动环之间发生扭动。
原理18为机械振动原理。此原理体现在五个方面：（1）使物体处于振动状态；（2）如果已处于振动状态，提高振动频率；（3）利用共振现象；（4）用压电振动代替机械振动；（5）使用超声波和电磁场振动耦合。根据此原理，可能采用的方法有：采用磁力密封代替机械密封。
原理26为复制原理。此原理体现在三个方面：（1）用简化的廉价复制品代替；（2）用光学复制品（图像）代替实物或实物系统；（3）如果已使用可见光拷贝，用红外线或紫外线代替。此原理对问题的解决贡献有限。
原理35为物理或化学参数改变。此原理体现在改变物体的物理或化学状态，如聚集态、浓度、密度、柔性和温度等。根据此原理，可能采用的方法有：采用刚度更好的弹簧。
4、基于TRIZ的设计方案完善
综合以上分析，形成了3个方案。
方案1：在压盖和动环之间预先安装定位销，使得连接的弹簧不易发生扭动。该方案简单易行，单独实施后，弹簧的寿命增加了近3倍。但是搅拌时物料除了作水平回转流动，还产生上下方向的循环流动，使得搅拌轴有径向摆动和轴向窜动，在这种工况的持续作用下还是不能保证弹簧的较长寿命。
方案2：采用磁力密封。该方案能进一步提升密封效果，免去弹簧断裂的几率，只是成本会稍微增加。
磁力密封技术是指初始闭合力来自磁性力，利用磁体能够吸引铁磁性物质的性质或者相同磁性之间的排斥力，通过轴向的补偿，使密封端面紧密贴合，来达到密封目的。它延用机械密封的工作模式，采用全新的浮动式设计理念，使密封结构更简单，功能更完善，有较好的密封效果，较长的使用寿命，基本不会损坏旋转轴外表面。对旋转轴在工作工程中产生的振动、偏摆、偏斜等不敏感，密封效果不会受到明显的影响。节省能耗同时又能保证设备的安全运行，适用于多种工况条件[4]。
图1所示为一种典型的磁力密封装置结构图，图2是磁力密封的实物图。其主要由静环、动环和密封圈组成。其中，静环为磁性材料，由高剩磁铝镍合金材料制成，其表面光滑，具有良好的热稳定性，且耐磨性好；动环为石墨，耐磨性和性能好，镶嵌在磁性金属材料的动环座里；O型圈对径向配合进行密封，防止泄漏[5]。
方案3：采用刚度更好的弹簧。可选的有蝶形弹簧，斜圈弹簧等。
蝶形弹簧简称碟簧，它是一种由钢板冲压成碟形的薄板弹簧，体积小、承载能力大、加压均匀、缓冲和减震能力强。采用不同的组合（叠合或对合）可以得到不同刚度的变性特性曲线，最显著的优点是能在很小的变形条件下，承受范围变化很大的载荷，广泛应用于钻机、模具、液压件、制动器及军工中[6]。
此处可采用稍作改进的对合组合碟簧，见图3，即在一对蝶形弹簧之间加一垫片，将一对蝶形弹簧隔开，蝶形弹簧的锐角作用在垫片的平面上，与垫片平面全部接触，克服了蝶形弹簧失稳、扭曲变形的状态，提高了蝶形弹簧的强度。
斜圈弹簧，该弹簧的横截面为椭圆，受压时斜圈弹簧短轴方向受压。斜圈弹簧沿轴向绕制时上升和下降两个过程交替进行，同时具有正圈弹簧的升角和渐变的倾角，这种结构类型使斜圈弹簧具有优良的连接特性和力学性能。在饶性偏差较大的情况下，斜圈弹簧仍能保持恒定的力，该特性能够减小弹簧的变形量，并能最大程度的补偿表面不平及公差的影响。此外，斜圈弹簧能够承受一定的压缩变形，能够在震动、冲击等恶劣工作环境下正常运作。目前主要用于电力连接件和高温动密封件上[7]。
斜圈弹簧根据压缩变形方向可分为径向和轴向，此处作为密封件可以选用轴向斜圈弹簧，见图4。斜圈弹簧在压缩的过程中，每个线圈的受力和变形几乎都是独立的，可以很好地适应压缩面间的平整度误差，如图5所示。
为了使斜圈弹簧机械获得较好的密封性能和较长的使用寿命，要选择合适的斜圈弹簧的压缩量，保证斜圈弹簧始终处于 10%～35%的压缩位置。由于受到轴向力平衡的影响，斜圈弹簧也在不断变化，因此，在设计斜圈弹簧机械密封时，应高度重视介质压力对端面比压的影响。
5、结束语
TRIZ理论在解决实际工程问题上具有不可替代的优势。它不但能够帮助我们系统地分析问题的情境，快速地发现问题的本质和矛盾所在，而且它能够帮助我们打破思维定势，以一个全新的视角看待问题，促进产品的创新设计，提高产品在市场上的竞争力。
参考文献
[1]唐建兵.对机械密封在化工反应釜上的应用的探讨[J].化工管理，2014：152
[2]李昌根，邵婧，尚鸿昊.釜用机械密封的结构分析与改进[J].工业科技，2013，42（10）：37-39
[3]刘毅.反应釜搅拌轴上的密封[J].皮革化工，1994，（4）：11-12
[4]金浩，曲家惠，岳明凯.磁力密封装置的研究与应用[J].制造业自动化，2011，33（9）：114-116
[5]周永生.磁力机械密封设计方法及存在的问题[J].机械，2004，31（5）：63-64
[6]王晓波.碟形弹簧的力学性能研究（硕士论文）[D].郑州大学，2007
[7]张旭龙.斜圈弹簧在机械密封中的应用研究（硕士论文）[D].长安大学，2013
机械密封原理与结构范文5
【关键词】机械密封；新技术；应用
对化工产品而言，绝大部分都具有易燃、易爆、有毒等危险性，倘若这些化工产品不慎泄露，不仅会带来巨大的经济损失以及严重的环境污染，更严重的是会威胁人的生命安全。正由于化工行业存在上述特性，所以化工机械设备须具有较强的密封性与耐腐蚀性，以确保机械设备拥有较长的使用寿命[1]。与此同时，为了符合机械密封技术应用过程中复杂的作业环境及严格的现场要求，多组合、多结构、多材料的机械密封部件得到了广泛的推广与应用，各种新概念、新标准以及新工艺也相继地被研发出来，并且在石化行业中展现出较好的应用前景。
机械密封装置通常用来对机体和旋转轴进行密封，除此之外，机械密封还对确保离心机、搅拌机、反应釜、泵、过滤机、压缩机、齿轮箱、旋转接头、阀门等主要装置设备的正常作业起到关键性的保护作用。目前，随着产品生产水平的不断提高以及环保、节能问题受到越来越广泛的关注，机械的密封标准也更为严格。因此，研究机械密封新技术、新材料的开发与应用是当前石化行业发展的首要任务。
一、机械密封的新材料
自70年代陶瓷材料的推广使用以来，机械密封材料的选择范围也得到了很大的拓展。以往进行配对的两种机械密封材料中，一种是基质材料以碳石墨为主的软质材料；另一种是基质材料以陶瓷或硬合金为主的硬质材料。其中，设备辅助密封圈多采用聚四氟乙烯、合成橡胶等材料制作[2]。现如今，众多新型材料涌进了石化行业机械密封应用中，比如自型硬合金、高性能陶瓷以及高性能密封材料等等。除此之外，通过在原有的密封材料里添加强自性、低熔点的纳米材料制作而成的新型密封材料—纳米复合材料，已经在石化行业中广泛推广。
然而，通过将碳化硅SiC、氮化硅Si3N4、氧化锆ZrO2等多种物质烧结所生成的新型密封材料在近期亦得到了较为普遍应用。该密封新材料的特点是韧性较好、耐热耐冲击性较好、硬度较高等。由于SiC对各类腐蚀性物质表现出较强耐腐蚀性，因此，SiC材料是目前最为常用的陶瓷材料之一。
二、机械密封的新技术
随着科学技术的高速发展以及机械密封新材料的不断涌现，推动了机械密封技术进一步发展。新型机械密封技术的推广与应用旨在减少产品泄露及其对环境的污染，同时延长机械密封装置设备的使用寿命。概括起来，机械密封新技术主要包括以下四种：
（一）剖分式机械密封技术
部分式机械密封一端为内部具有一个特定形状凹槽的连接密封腔，另一端相应位置上则为一个前端带有相似形状凸台和后部具有连接凹槽的接头，接头两部分外端面由具有环弧性凸起的结构所组成，在安装时将接头压入连接密封腔中，达到密封的目的，并可随着压力变化，自动调整密封效果。根据端面的不同可以将其分为改型端面与平行端面部分式机械密封[3]。
（二）非接触式机械密封技术
通常情况下，将非接触式机械密封技术定义为通过依托流体所产生的动压或者静压在密封端面形成一片起到隔离作用的流体膜的一种新型机械密封技术。这种密封技术与使用固相、硬性材料进行密封的接触式机械密封存在着很大的差异。由于航空航天、能源以及石化等事业的不断前进，使其对高速、高温、高压、真空等特殊工况下机械设备的密封性、可靠性以及耐用性等各项性能有了更为严格的要求。正是由于非接触式机械密封技术具有的较好密封性与耐用性，使其在石化行业的机械密封技术应用中占有一定的优势。
（三）流体回流式机械密封技术
流体回流式机械密封技术的基本原理就是通过转变外泄流体的流动路径并将其送回机械密封腔内，从而达到机械设备零泄漏的最终目的。并且，流体回流式机械密封技术具有方便维护、适用性强、结构简单等优点，特别适用于各种高参数的特殊工况，比如：高温、高速、高压等等[4]。
（四）组合式机械密封技术
组合式机械密封技术就是将多种密封技术进行结合使用的一种新型机械密封技术。它能够充分地发挥各种密封技术的优点，有效的避免各自的缺点，因此，组合式机械密封技术是当前密封技术发展的必然趋势。机械密封技术的组合形式多种多样，其中，最为常见的有接触式结合非接触的密封形式以及接触式结合接触式的密封形式。
三、新技术与新材料在石化机械密封中的应用
工程科学、材料科学以及计算机技术的深入研发与应用，给机械密封技术的改进与发展奠定了坚固的理论根基，并且，研究石化行业机械密封新技术与新材料高效运用，能够加快推动企业的稳定、快速、可持续发展。
（一）零泄漏密封
零泄漏密封指的是机械设备中的工艺流体无泄漏，也就是泄漏量为零。零泄漏密封通常使用干运转的密封方式，并且具有相应的辅助设备，比如阀门、计量仪表、密封监控装置以及报警装置等。零泄漏密封系统通过将封堵流体（其中，P封堵流体>P大气、P工艺流体）输送到密封室，来达到将工艺流体与外界大气隔绝的根本目的。
（二）集装箱式密封
集装箱式密封技术来自于运输集装箱的启发，在进行安装之前，将其静止与旋转部件以整体进行安装，待试压及检查均符合要求后再套装到集装箱的内轴，并用螺钉及螺旋进行紧定，则此密封便可进行平面运作。
四、结语
石化行业所使用的装置设备大部分都需要进行机械密封，通过机械密封来避免工艺流体的漏、跑、滴、冒，以达到保护作业环境、降低工程成本、提高运作效率的根本目的，实现石化行业现代化、科学化发展的根本要求。因此，研究并高效运用机械密封新技术与新材料，不仅能够使石化企业获取更好的工程效益，而且还能够使石化企业树立环保、节能的良好企业形象，促进企业的稳定、快速、可持续发展。本文充分考虑了石化行业的特殊工况条件，简要介绍了机械密封的新材料及新技术，为今后石化行业机械密封技术的研究与发展提供扎实的理论基础与重要的技术指导。
参考文献
[1]李磊.机械密封技术在化工行业中的应用[J].科技风，2011（13）：109-110.
[2]秦忠，魏厚瑶.油田高压注水泵机械密封新技术[J].科技创新导报，2011（08）：13-14.
机械密封原理与结构范文6
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
