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机械密封结构原理范文1
关键词：机械密封；原理；新技术
引言
随着科学技术的不断发展以及新型材料的出现，机械密封技术随之迅速发展起来。近年来人们对环境保护日益关注，引起对机械密封的泄露要求越来越高，同时为了延长装置的检修周期，要求机械密封的使用寿命随之延长。因此，发展机械密封的新技术、新产品以满足人们对高性能机械密封的要求。
机械密封技术简介
1.1 机械密封基本原理
机械密封也叫做端面密封，是一种旋转机械的封油装置。由于传动轴贯穿在整个设备内外，轴与设备之间就会产生空隙，将两个密封元件置于垂直于轴线的平面上，流体介质就不会通过空隙向外泄露，密封元件反而会在流体介质的静压力以及弹簧力的作用下，保持相互贴合并相对运动从而达到防止流体泄露的目的。
密封环是构成机械密封的主要元件，它在很大程度上决定了机械密封的使用性能及使用寿命，因此对于密封环有严格的使用要求：要有足够的强度和刚度；应有较小的摩擦系数和良好的自性；密封端面应有足够的硬度和耐腐蚀性；密封环应有良好的耐热冲击性能；密封环要容易加工制造。
1.2 机械密封的特点
使用寿命长。机械密封在油、水类介质中使用时间长达1~2年或者更长时间，在化工介质中的使用寿命通常也能达到半年以上。
密封可靠。机械密封在长时间的运行中，密封状态稳定且泄漏量很小，通常机械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h，与软填料密封相比，泄露量小很多。
摩擦功率损耗小。由于机械密封接触端面面积较小，其摩擦功率消耗仅为软填料密封的10%~50%。
适用范围广。机械密封适用于高温、低温、真空、不同转速以及各种腐蚀性介质和含有磨粒介质等情况的密封。
抗振性强。随着波纹管式和全补偿式机械密封的发展，机械密封的抗振性越来越强，缓冲性也越来越好。
无需经常调整。使用机械密封的维修周期长，端面磨损后能够自动补偿，通常情况下无需经常维修。
机械密封技术
2.1 密封端面改形技术
干运转气体密封技术。干运转气体密封就是将开槽密封技术应用于气体密封。干运转气体密封除结构相对简单，安装维护费用较低，运行无磨损，功耗小等特点以外，还能够实现零泄漏或者零溢出，系统运行可靠。克兰公司首先研制的28型螺旋槽干运转气体密封主要用于汽轮机、搅拌机及离心压缩机。后来又研制了用于泵中的2800和2800E系列干运转气体端面密封。
上游泵送密封技术。上游泵送密封的工作原理与干气密封类似，是利用密封面上开流槽在旋转条件下将下游少量的泄露流体介质泵送回上游。主要产品有美国约翰克兰公司研制生产的8000系列螺旋槽上游泵送机械密封，以及我国石油大学研制的泵出式圆弧槽端面密封。
密封面开深槽流体静压型机械密封。就是为了将外界流体或者密封流体引入到密封端面，以便对密封端面进行充分的和冷却，而在密封端面上开几组深槽和压力介质引入孔。虽然此种方法泄漏量较大，但此技术仍广泛应用于高压、高温、高速等普通机械密封难以满足工程要求的情况中。
流体动压密封技术。就是在密封环上开出1~2mm的沟槽，利用密封面流槽，形成局部热变形和力变形，然后在密封面上产生流体动力楔效应。其优点是利用槽可以增强承载能力，降低摩擦热，适宜用于高参数密封。美国克兰公司获得流体动压垫高压旋转机械密封专利，将流体动压垫应用于轻烃密封中。国内的石油大学利用有限元对热流体动压密封做了相应的研究。
2.2窄环刃边机械密封
窄环刃边密封的结构特点是动环密封面的宽度很窄，仅0.2~0.6mm，而且平衡比是B=0~0.5。这样由于密封面很窄，就能够限制固体杂物的形成，即使已经形成的固体物质或者纤维也能够背尖边切断而排除。在石化企业中不仅应用国外产品还应用了国内产品，比如在锦州和齐鲁橡胶厂的工艺装置中已经推广应用
2.3 流体阻塞密封技术
在过去经常是用液体阻塞液体或者气体，叫做液封液或者液封气技术。而现在采用气体阻塞液体或者气体，即气封液或者气封气技术。流体阻塞技术有以下几个特点：密封环的选用材料具有自且不胶合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而产生的热量能够及时的散发出去；阻塞气体通常采用空气或者氮气、二氧化碳等惰性气体；为了减少备件量并且要避免左右的错装，开槽密封应尽可能选择双向旋转结构；在开车或者停车过程中会产生一定量的干摩擦，为了有利于清除磨粒，应注意环槽的几何形状。主要产品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液体阻塞密封，以及齐鲁石化公司和石油大学研制的蒸汽阻塞密封。
2.4 零逸出密封技术
所谓零逸出技术就是指使工艺流体不逸出的密封技术。通常情况下，零逸出密封采用干运转密封，可以是接触式的干运转密封也可以是非接触式干运转密封。其密封特点是利用流槽的各种流体的静动压效应来增加流体膜的承载能力，与此同时还要利用浅槽形成较薄的流体膜和较小的泄漏量。主要产品有美国杜拉密泰列克公司最近生产的泵用SB-200型干运转控制逸出集装式密封和GF-200型节能零逸出气体阻塞密封。
结论
随着先进科学技术和先进制造技术的发展，我国工程机械也会有较大发展，因此我国机械密封技术将广泛应用于各个机械行业中去，对机械密封的密封要求越来越高，因此，机械密封要朝着零逸出、高可靠性、长寿命及高性能方向发展。
参考文献
[1] 张文平.机械密封的应用探讨.科技情报开发与经济,2010(2):220-221.[2] 顾伯勤,蒋小文,孙见君,陈晔.机械密封技术最新进展.化工进展,2003(22):1160.
[3] 左振亮,李楠.机械密封技术与研发方向.辽宁化工,2008(10):698-700.
机械密封结构原理范文2
【关键词】流程泵 冲洗装置 改造 应用
1 引言
150AYR150×2B型流程泵是一种适宜输送原油离心泵，在胜利油田广泛使用，稠油末站用其代替原有的SH型离心泵，作为外输泵使用。在使用过程中该泵存在机械密封使用周期短的问题，需要改进。下面对该泵的机械密封的结构及使用周期短的原因进行分析，并提出了改进措施。
2 150AYR150×2B型流程泵的机封装置
及结构
2.1 150AYR150×2B型流程泵的机械密封的装置
150AYR150×2B型流程泵的机械密封采用正冲洗装置，即将密封介质利用泵本身的压差，注入密封腔内，使密封腔形成闭合回路实现冲洗机封端面，冲洗介质在密封腔内完成、冷却、净化等功能。
（2）存在问题的分析
150AYR150×2B型流程泵适合输送不含固体颗粒的介质，使用时发现机械密封更换周期较快，（2011年6月5日）使用周期为3-6个月，对机械密封失效原因进行分析：排除机封本身制造原因，认为是由于冲洗介质含有颗粒杂质，颗粒杂质进入密封腔会划伤密封面，纤维质物料进入密封腔也会使密封面液膜遭到破坏。固体杂质沉淀在动、静环辅助密封处，会影响密封环的浮动性，沉积在波纹管处会造成“失弹”现象，含有颗粒杂质的介质直接冲击到密封端面会造成密封端面的破坏，因此可考虑改变冲洗位置和清除密封介质的杂质，来解决机械密封使用周期短的问题。
3 改造措施及改造后冲洗装置的结构3.1 改造措施
（1）对于冲洗管正向冲洗密封面，将机械密封安装形式进行改变，如图（图3）将波纹管的动环和静环的安装位置互换，这样不但可以使冲洗管不会直接冲洗到动、静环的密封端面，而且使机械密封降温过程更加平稳。
（2）针对原有冲洗杂质的问题，采用加装过滤器的原理进行改造，在泵出口和冲洗管入口加装过滤装置，将连接冲洗管接头的对丝改造为（图5），装上滤网并用不锈钢丝将滤网固定在槽上。
3.2 改造后冲洗装置的结构图如下
从上表1可以看出，改造后冲洗装置延长了机械密封使用周期，是原来的2-3倍，节约了机械密封的材料费用及人工维修费用。
5 结论
150AYR150×2B型流程泵的装置改造方案可以延长机械密封使用时间，同时不影响机泵的正常运行，并具有以下优点：
（1）安装维修方便，可有效延长机械密封的使用周期。
（2）该过滤装置，具有结构简单，造价低廉 易于加工，能够达到过滤介质的要求。
（3）不影响机泵的性能参数，并可以推广应用到其它外置冲洗管的离心泵上使用。
机械密封结构原理范文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：
机械密封结构原理范文4
中图分类号:TE8文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)03(a)-0000-00
引言：随着环境保护和人类对健康要求的不断提高以及对化工企业安全生产的要求更加重视，对石油化工类机械密封防止泄漏要求也不断提高。如何保证使用的机械密封设备长久良好的运行，是我们在平时工作中需要很好探讨和研究的一个重要方面，例如液化石油气泵的密封运行状况良好有效，才能保证生产装置安全平稳运行和操作者的健康安全。
1 液化石油
1.1液化石油气
液化石油气是炼厂气、天然气中的轻质烃类，在常温、常压下呈气体状态，在加压和低温的条件下为液体状态，它的主要成分是丙烷和丁烷。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域。液化石油气是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度范围（1.7%～10%）时，遇到明火即会发生爆炸。
1.2液化石油气泵的密封
液化石油气泵是专门用于抽吸、输送液态的液化石油气并提高液体压力，将机械能转为液体能的一种机械设备。它是炼油厂、石油化工厂、液化石油气储配站、气化站等不可缺少的回转设备之一。液化石油气泵的密封失效和泄露一直是影响企业安全生产的需要解决的难题之一。
因此在炼油、化工及诸多行业的生产中，像液化石油气泵这样的机械设备的密封技术越来越多被人们所重视。由于机械设备的泄漏不仅造成原料、产品和能源的浪费，同时也污染了环境，并给安全生产带来了危害，因此密封技术在众多科学研究领域中得到了较快的研究开发和利用，一些先进的密封技术正逐渐地取代了较落后的密封技术。当今的机械转动设备中所使用的密封种类繁多，其密封形式也各式各样，如：一些填料密封现在还应用于往复机泵上，在透平调节阀、抽汽阀及速关阀拉杆还使用一些金属填料或耐高温高压的软填料；还有一些工矿条件较差，要求不高的工矿企业，填料密封仍在续继应用。在现代化炼油化工生产中，机械密封的应用相对来说比较广泛，单弹簧、多弹簧、蝶簧、磁力密封及金属波纹管机械密封、浮环密封、疏齿密封及干气密封在不同的工矿条件下被广泛应用。
2 机械密封
2.1机械密封的概念
机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。它用于离心泵、反应釜、压缩机等设备，由于轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设置一道阻漏装置将泄露介质密封隔离。因为机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式，也被称为端面密封。
在国家有关标准中对机械密封的定义是：由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成，在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下，以及辅助密封圈的配合下， 该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置称为机械密封。
2.2 机械密封的组成及工作原理：
（1）机械密封的组成
1）密封端面：
由动环、静环摩擦副构成。
2）缓冲补偿机构：
由弹性元件(圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等)构成。
3）辅助密封圈：
包括动环密封圈、静环密封圈等，密封圈有各种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等。
4）4个密封点（也称泄漏点，如图1-1所示）：
泄漏点1—摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和（动密封点，两个摩擦副之间有相对转动）；
泄漏点2—补偿环密封圈，静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动；
泄漏点3—非补偿环密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止；
泄漏点4—压盖与腔体间的密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止。
（2）传动关系
轴或轴套──紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3──补偿环1──压盖──防转销8──非补偿环6，经过动力传递起到机械密封的作用。
（3）密封原理
两个主要密封元件（动、静环）表面光洁，垂直于轴线，紧密贴合，通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。（对于负压机泵，密封的作用是防止外界空气时入机泵内；对于高于正压（大气压）的机泵，密封的作用是防止机泵内介质向外泄漏）。
3 原因分析
3.1机械密封常见失效的原因分析
（1）摩擦热造成的失效
由于化工类机械本身的工作特点，动环和静环端面的相互摩擦，将不断产生摩擦热，使摩擦副内温度升高，给机械造成以下的影响：
1）摩擦副内液膜蒸发、汽化造成干摩擦；
2) 摩擦副内液膜粘度下降，情况差；
3）摩擦副介质蒸汽压增加，从而产生泄漏；
4）加速介质的腐蚀作用；
5）辅助密封圈老化，失去弹性，甚至分解；
6）动、静环产生变形。
（2）静环密封失效
静环密封点泄漏多数是由于密封圈的缺陷造成，如密封圈尺寸误差太大或本身有伤、老化变质等。只要设计结构和材料选择正确，密封圈做过仔细检查，并且做到仔细安装静环密封是可以保证质量的。
（3）动环密封失效
理论上影响动环密封效果的主要有以下几方面：
1）介质影响：介质压力越高泄漏量会越大，粘度低的介质较粘度高的介质更易泄漏，带颗粒和易结垢的介质比干净稳定的介质更易泄漏；
2）轴的影响：一般来说，轴越粗则密封面越宽，即对垂直偏差越敏感，故越易泄漏；轴在运转中越易摆振，则越易泄漏；转速越高越易泄漏；
3）密封结构：最重要的是密封的浮动性，浮动性最好的波纹管密封效果最好，用四氟塑料密封圈效果较差；
4）密封端面在制造和安装中以端面平直度与转轴轴线的垂直度指标最为重要。
（4）密封振动偏大
化工机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但化工机械密封振动偏大的原因往往不是化工机械密封本身的原因，泵的其它零部件设计安装不合理是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工质量的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大、出现气蚀现象等原因都会造成机械密封振动偏大。
（5）腐蚀引起的密封失效
1）密封面点蚀，甚至穿透；
2）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接的问题，在使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；
3）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。
（6）高温效应产生的密封失效
1）热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象。在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹；
2）石墨炭化是使用碳—石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在-105～250℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效；
3）辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失去弹性。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性较差。而且易发生脆裂，安装时容易损坏。
3.2液化石油气泵密封失效的原因分析与应对措施
因为液化石油气具有低沸点、低粘度、高蒸汽压等特点。在这种工况下应用的机械密封，会使密封材料出现冷脆性，大气中的水汽会在密封装置的大气侧面上冻结，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是当介质稍有泄露，泄露出的液态烃在大气侧立即汽化，带走大量热，机械密封环境急剧下降，使用一般的密封材料，如橡胶或聚四氯乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄露量增大而造成损坏和严重后果。
有些化工企业采用双端面机械密封，在介质和大气端设置一个隔离室，其中通以封油以缓和低温的影响。但这种结构复杂且需配封液系统，安装维护较复杂。根据经验，使用波纹管机械密封效果比较好，主要表现在用金属波纹管和柔性石墨代替辅助密封圈，解决了密封材料发生冷脆而失去弹性及缓冲作用的问题。
（1）金属波纹管材料选用耐低温、塑性及韧性好的材质；
（2）摩擦副材料在两种特殊情况下选用：
1）对连续运转的设备，介质内若含较多的固体颗粒，此时选用“硬对硬”结构保证连续运转的寿命；
2）对间歇性的运转设备，摩擦副选用碳化钨或碳化硅对特种石墨。
（3）由于在低温条件下，摩擦副端面的汽化对机械密封性能影响很大，除选取较合适的材料外，合理选用端面比压（主要是波纹管的压缩量，一般比通常使用中所给的压缩量大15%～30%为宜），在机械密封元件近大气侧通入25℃左右的冷却水，以改善摩擦副环境。
3.3提高机械密封效果的措施
（1）消除摩擦热的影响
为了消除摩擦热的影响，保证密封正常工作，延长使用寿命，必须采取适应化工机械不同介质条件的冷却方法，使端面间有液膜存在起到作用，这是化工机械能正常工作的基本条件。介质内含有悬浮颗粒及杂质的化工机械，由于固体颗粒进入摩擦副，使动静环剧烈磨损、静环密封圈失去浮动、弹簧失去弹性造成密封失效，因此采取净化后的清洁液体或蒸汽对摩擦副进行冲洗或采取过滤的办法将介质中的颗粒及杂质除去，以保证化工机械正常运转。
（2）提高安装精度
实践表明,通过预防随机干扰和改变环境来达到可靠密封,消除了随机的密封失效,而密封件和设备的安装差错就成了密封失效的主要原因。目前所用密封已足以保证泵在检修间隔期内的正常运行,但是安装误差和对中不良造成的振动和轴与壳体不合理的相对运动对泵和密封都是有害的,因此为了减少轴的振动和保证化工机械的寿命,必须保证安装过程的准确细致。正确的装配公差、轴(轴套)有合适的表面粗糙度和正确的尺寸、仔细测量、认真记录设备安装全过程是实现过程控制的有效保证。
（3）保证平稳运行
保证装置设备运行稳定，即很少有停车、启动和运行条件改变的情况的发生。正常的操作程序为泵的运转提供了良好运行的环境，化工机械减少了在恶劣的动态工况下的损坏以及突然停车造成的瞬间破坏的可能，因而密封寿命将大大增长。
（4）保证连续冲洗的质量。
冲洗包括工作介质的自冲洗和相对洁净的工艺液冲洗。冲洗介质不符合设计要求是造成化工机械泄漏的重要原因之一。一方面要通过有针对性的检查、调整，使冲洗介质的压力、流量、温度都符合设计要求；另一方面通过定期清理冲洗液过滤器及合理增加冲洗管道上的止逆阀，从根本上避免了冲洗原因造成的密封损坏。
（5）设备改良与材质选用
在运行中不断总结经验,通过技术改造使机泵等设备的机械性能得以保证。 选用符合工艺指标要求的材质满足不同工作条件下的安全、有效使用。
4 结语
通过对石油化工机械密封，尤其是特殊的液化石油气泵密封失效的危害和原因的分析和探讨，可以得出结论,随着工艺操作水平的不断提高、安装质量的提高、机械设备备件材质的改进，机械密封会越来越能达到其设计使用要求和使用寿命，而其意外失效的情况也会相应减少。通过对机械密封的探讨与研究，为保证企业安全、长周期、经济、高效运转提供坚实的基础。
参考文献
[1] 顾永泉.机械密封实用技术[M].北京:机械工业出版社，2002.
[2] 胡国桢.化工密封技术[M].北京:化学工业出版社，1990.
[3] 罗志新.石油化工釜用机械密封的失效分析与对策[J].聚氯乙烯，2000.
机械密封结构原理范文5
关键词：机械 密封 泄露 结构 压力 性能
中图分类号：TD407 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00
1 机械密封的工作原理及特点
机械密封是一种轴用动态密封，其安装位置在轴上，靠近泵或搅拌器一侧。弹簧和密封介质的压力在它和旋转的动环和静环之间的接触面形成油膜，然后通过适当的压紧力达到两个端面紧密贴合的目的来阻止介质泄露。以泵为例，机械密封一般安装在轴的端部，与泵构成一个完整的整体，如图1所示。
图1.泵的机械密封
由于机械密封特殊的结构形式， 使其具有耐高温，耐磨，寿命长及适应作业模式广等特性。与普通的垫片和填料密封相比，机械密封的泄露率远低于普通垫片和填料密封。所以，当今世界上许多重要设备都采用机械密封。但是机械密封的安装精度和制作相对要求较高，结构也比较复杂，这就提高了成本，另外对维修工程师来讲要求的技术也要过高，过硬。因此，延长此密封的使用寿命就是一项艰巨的任务。
2 机械密封的结构特点
机械密封主要由由动环和静环组成的密封端面；辅助密封圈；以弹性元件为主要零件的补偿机构五部分组成（弹性元件一般有弹簧和橡胶波纹管两种，参见图2）；使动环随轴旋转的传动机构和机械密封壳体。下图2图示了机械密封的主要构成。
图2.机械密封的结构
1-静环 2-动环 3-弹性元件 4-弹簧座 5-固定螺栓 6-动环密封圈 7-防转销 8-静环密封圈 9-壳体
1.动环和静环，是构成机械密封的主要元件，动环和静环的质量直接影响机械密封的使用性能。
2.动环和静环或者静环和压盖之间的两个密封是机械密封的辅助密封圈。辅助密封圈的材料大多是合成橡胶或柔性石墨或聚四氟乙烯，辅助密封圈采用什么材料取决于输送介质的化学特性。如辅助密封圈的材料选择不当，可能会造成介质泄露或降低机械密封的使用寿命；安装质量也是影响机械密封寿命的重要因素，当密封端面和轴的中心线不垂直时会加速机械密封的失效。
3.补偿机构， 主要由弹性元件构成，如弹簧或波纹管，采用那种材料作为弹性元件取决于设计要求，如工作温度和介质的化学特性等。补偿机构的作用是保持密封端面在动态下贴合，阻止液体泄露。
4.传动机构， 主要由轴套和固定元件构成。轴套可在轴上滑动，当轴套磨损或锈蚀时，会增加轴套的移动阻力，影响轴套滑动的动态性能。当弹簧或波纹管的弹性力不足以克服轴套移动阻力时将产生泄漏。
5. 机械密封壳体，用以保护工作元件。
3 机械密封常见故障及处理
1.杂质进入密封面导致泄露
当杂质进入机械密封动静环之间的密封面时，会加速机械密封面的磨损，严重时会导致机械密封失效，造成液体泄露。保持机械密封良好的工作环境有助于延长机械密封的使用寿命。发现机械密封工作异常时，应及时停止设备运转， 查找原因。 如发现有杂质进入机械密封， 应及时清理，并采取措施避免杂质再次进入。
2.弹性元件工作状态失常导致泄露。
根据机械密封的工作状态，通过调整弹性元件来调整机械密封的端面比压。适宜的端面比压有助于阻止泄露和延长机械密封的使用寿命。机械密封端面比压P？可按下式计算：
P？=P？+（K-λ）P
式中：P？-端面比压；P？ 一橡胶波纹管或弹簧的弹性力；K-载荷系数；λ一反压系数；P一密封流体压力。香蕉波纹管或者弹簧的弹性力Ps将动环密封端面直接推动紧贴到东环表上，以此保证动环和静环之间的密封。密封端面间流动体膜平均压力相对于密封流体压力的比就是反压系数λ。端面比压P？ 与橡胶波纹管或弹簧的弹性力P？、载荷系数K 成正对应关系都可以从上式推出。而载荷系数K值主要指密封流体压力相对动环，作用在静环上趋于贴合的有效作用面积与密封端面面积之比。
3.机械密封安装不当导致泄露
动环密封圈不能过紧，否则有害无益，其一，会使密封圈和轴套间的磨损加剧，缩短机械密封寿命，泄漏提前；其二，动环轴向调整、移动的阻力变大，会无法适应变化频繁的工作状态去进行轴向补偿和调整；其三，过度疲劳易导致弹簧损坏；其四，会造成动环密封圈变形，密封效果受影响。
因为静环密封圈一本是静止状态，所以密封效果相对较紧，但是过紧仍将产生不良后果。其一，导致静环密封变形，密封效果受影响；其二，静环多以石墨为材质，比较脆，受力过度会产生碎裂；其三，过紧导致的安装拆卸困难等问题易损坏静环。所以，一般静环的内径都会较轴颈稍大，以涂上剂后的密封圈双手能用力压入的松紧状态为准。手轻松压入则过松，双手用力都压不进则过紧。
4.工况变化导致泄露
如泵进口压力的波动可能会引起泵的出口压力出现波动，使泵体转子的轴向窜动量增大。由于静环密封面来不及补偿位移，可能会导致发生泄漏。
5.端面温升过高导致机械密封热损失效
当使用温度超过橡胶波纹管许用温度（约120℃）后仍继续使用，橡胶会迅速变硬失弹导致密封失效；静环石墨环超过约180℃（许用温度）后表面会析出树脂，摩擦面附近树脂发生炭化，也会使密封面失效。
机械密封在工作时会产生端面温升Δt，端面温升主要是静环、动环密封端面相互滑动产生的大量摩擦热。
式中：-静环，动环端面间的摩擦因数
-端面平均滑动速度
G-散热系数
根据公式，端面温升主要与端面比压Pc、端面平均滑动速度 v有关系。现场要控制端面温升，必须控制端面比压大小。而控制端面比压大小，主要是控制弹簧的弹性力或橡胶波纹管的弹性力。当然，也取决于载荷系数 值的大小，也就是通过静环密封端面内外径d？ 、d？ 尺寸的变化来调整端面比压的大小。当端面温升时应采取措施保护机械密封。
6.泵抽空。由于操作不当，水泵被抽空导致泵体内没有液体，此时密封处于干摩擦状态，造成石墨环表面磨损出现深且粗的环状沟纹，硬环出现径向裂纹或断裂，辅助密封圈老化、龟裂、变色、粘结，热装式密封环硬质合金松脱。泵启动前，应仔细检查泵的吸入管，避免抽空。
7.机械密封本身质量问题而引发的泄漏
A.密封面的精度不够。更换机械密封时，要认真检查所更换的新机械密封，特别是动静环的密封面的光洁度是否良好。一般来说，动环、静环的密封面的平面度应在0.5 mm以内。
B.静环的弹簧是否完好。应注意静环的弹簧压缩比是否适当，端面宽度是否合理以及摩擦副的配对情况等。
4 日常检修中的安装、维护
4.1 机械密封安装使用的一般原则
（1）弄清设备的情况。要了解设备转轴的转速、轴径；要对设备制造精度及密封腔尺寸，设备本身的使用寿命以及设备在生产工艺中的地位等方面做全面均衡的考虑。
（2）弄清密封介质情况。要了解密封介质的状态，输送介质是气态还是液态，介质是否含颗粒及颗粒状况；了解介质的性质、温度及粘度，以便合理选型及采取必要的冷却、冲洗、措施。
（3）弄清密封介质的压力。泵的密封腔压力一般不是泵的出口压力，而是低于泵的出口压力。
4.2 机械密封安装使用的技术要求
（1）安装机械密封部位的轴或轴套的径向跳动公差应符合表1。轴或轴套的表面粗糙度应符合技术要求。
表1.径向跳动公差mm
轴或轴套外径
径向跳动公差
l0～5O
0.04
大于50～120
0.06
（2）传动轴的轴向窜动量不宜超过0.2mm。
（3）密封腔体端面对轴表面的跳动公差应符合表2。
表2.密封腔体端面对轴表面的跳动公差mm
轴或轴套外径
端面跳动公差
l0～5O
0.04
大于50～120
0.06
（4）当输送介质温度偏高、偏低或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，应采取相应的阻封、冲洗、冷却、过滤等措施。
4.3 机械密封的安装方法及注意事项
机械密封部件无论从制造精度上或安装精度上要求都很严格。如果安装不当，就会影响密封的寿命和密封性能，严重时将会使密封迅速失效。
（1）安装前的准备工作及安装注意事项
A.检查要进行安装的机械密封的型号、规格是否正确无误，零件是否缺少。B.检查机械密封各元件是否有损坏，特别是动环和静环的密封端面是否碰伤。C.轴或轴套表面及密封腔内壁、密封端盖内表面是否有毛刺、沟痕等。D.不要用不干净的布或棉纱布擦洗动环和静环表面，应使用干净柔软的纱布、脱脂棉之类的东西擦洗。
E.装配过程中应保持清洁，保证动环、静环的密封端面不被划伤、碰破。
（2） 装配顺序
A.机械密封静止部件的组装B.机械密封旋转部件组装。将机械密封的旋转部件依照先后次序逐个组装到轴上。C.端盖装在密封体上，并用螺钉均匀拧紧。E.盘动试车是否轻松，若盘不动或吃力，则应检查装配尺寸是否正确。
5 结束语
虽然，机械密封技术含量高，结构复杂，但只要做到正确的使用和维护就能够大大提高设备的性能，保证设备的正常运行。
参考文献
机械密封结构原理范文6
[关键词]污水泵 填料密封 机械密封 改造
污水处理工程是环境保护的重要项目,而污水泵作为污水处理工程的主要配套设备被广泛应用于城市排污、矿山、冶金、电力以及石化等污水处理作业,发展前景广阔。污水泵产品除了要求技术性能好之外,密封是污水泵的关键,必须可靠性高,污水泵无故障运行时间长。污水泵在工作中,密封一旦失效,外部介质或油室中的油便会进入电机腔,引起潜水电机缺相、短路、漏电、烧坏电机,甚至影响人身安全。因此,为了进一步提高污水泵使用的安全性、运行可靠性以及提高污水泵无故障运行时间,有必要对污水泵通常使用的机械密封进行结构分析,实行改进。
一、常用的密封形式及不足
目前,污水泵产品常用的密封形式有两种:填料密封和机械密封。填料密封,如图1所示,是最古老的一种密封结构,发源于工业革命之前的传统密封装置,有着100年的材料工艺、剂系统和制造方法,并保持持续进步,目前很多的应用场合。经分析,该软填料密封结构存在如下缺陷:
1.密封介质含有的杂质严重影响密封性能。杂质进入软填料密封内部,进一步增大了填料密封和轴套之间的摩擦、磨损。虽然材料耐磨性较好,但是使用效果仍然不佳,泄漏频繁。另外由于没有采用封液对填料密封进行冷却,也加剧了填料与轴套之间的磨损。
2.工作状态不稳定需频繁调整和更换填料。由于软填料自身具有的粘弹特性,在工作状态下会出现明显的应力松弛。为保持其正常的密封功能,需不断地通过压紧压盖来增大填料与轴的径向接触力,同时也增大了软填料与轴的磨损,因此不得不经常更换(或添加)填料,维修工作量和费用大大增加。
3.磨损严重致使能耗量大。根据软填料密封的工作机理,填料密封与轴(或轴套)之间必须保持较大的径向接触压力以维持密封,因此填料和轴(或轴套)的摩擦、磨损都很严重,在密封很快失去工作能力的同时,造成相当大的能耗浪费。
机械密封具有摩擦功率损失小、寿命长、不泄漏等诸多优点,目前已在水泵上广泛应用。要把填料密封结构的水泵改造成机械密封结构需从设计、结构和加工几方面考虑。
文献讨论了污水泵工况时软填料密封的失效原因,并提出了改进的方案,有一定的借签和实用价值;机械密封亦称端面密封,其有一对垂直于旋转轴线的端面,该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下,依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合,并相对滑动,从而防止流体泄漏。
污水泵中常用的机械密封结构有两种形式:一种方案是在潜水污水泵的油室里安装一套双端面机械密封(见图2);另一种方案是在污水泵油室里设置一套单端面机械密封,而另一套设置在泵腔,使用在所抽送的污水介质中。
1—轴套;2—动环辅助密封圈;3—动环;4—密封垫片;5—静环;6—静环辅助密封圈图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,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。图2所示为双端面机械密封,水泵侧与电机侧两道密封端面都是靠弹性构件-弹簧和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面上产生适当的压紧力,使这两个密封端面紧密贴合,端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。其中水泵侧密封端面与电机侧密封端面结合处B,是密封点,防止所抽介质进入油腔,防止油腔内的油进入电机腔;6为静环与压盖端面之间密封点, A处是动环与轴配合面之间的密封点,C是箱体间的密封。
图2中,A、B、C所示结构机械密封最容易出现泄露现象,由于使用介质的复杂性,易使抱轴橡胶老化,一旦出现老化就直接影响弹簧传动而使得密封失效,同时,两端面密封都得靠同一个弹簧产生压力,若其中一边端面接触失效,整套密封也就失效。因此,这种机械密封一直存在失效快、返修率高的不足之处,直接影响到泵使用寿命。
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。
因此,在实际应用中,以机械密封来代替填料密封的情况越来越多。
二、填料密封的机械密封改造
1.改装方法
污水泵填料筒的径向尺寸和轴向尺寸较小,影响了机械密封的安装。在满足强度的情况下,将填料筒的内径相应地扩大;若有轴套,可将轴套的外径相应地缩小或将轴套拆除。
2.主要尺寸确定
(1)确定传动套或弹簧座在轴套上的位置。如图3所示。为了防止传动套或弹簧座同填料内套端面碰,把安装机械密封的起点尺寸定为[H-K=5~15mm]。
(2)确定轴套总长度。轴套的总长度一般比原来的总长度稍稍长一点。因为考虑到轴套尾端部分要伸出密封压盖5~10mm左右,以利于安装方便。尺寸根据设计的密封压盖厚度而定。
(3)确定传动套或弹簧座在轴套上的定位尺寸D:D=L-[H-K-(5-10)+l]。
1.填料箱平面 2.填料箱壳体 3.填料内套 4.轴套 5.轴 6.密封圈 E.内套端面 H.填料箱深度 L.套筒长度
(4)轴套与轴的密封。轴套与的形圈轴的密封可采用聚四氟乙烯车制成直径为3mm的O形圈来进行密封。安装机械密封的轴套,要求具有良好的抗腐蚀性和耐磨性,对于放置动环密封圈的轴套表面要求镀铬处理,表面粗糙度为0.8。
(5)密封压盖结构尺寸的确定。机械密封的静环装在压盖上。压盖上安装静环的各种配合尺寸均按静环的几何尺寸进行设计,结构可参照机械密封有关资料。
3.改造技术要求
(1)安装机械密封部位的轴或套。轴或套的径向跳动0.04~0.06mm;表面粗糙度不低于0.8,轴或套外径尺寸公差为h7;密封轴套端部必须做倒角并修光滑。
(2)密封压盖。密封压盖应有足够的厚度,防止在液体压力作用下产生变形;密封压盖固定螺栓不少于3个;与静环密封圈接触部位的表面粗糙度不低1.6,其接触面对轴中心线跳动允差±0.04mm;安装静环密封圈的端部必须做倒角并修光滑。
(3)转子。瞬时轴向窜动量不超过±0.15mm;轴向游动量不超过±0.1mm轴振动量不超过±0.05mm。
(4)密封腔。密封腔与密封压盖配合的止口跳动允差为0.04~0.08mm;密封腔与密封压盖配合的端面跳动允差为 0.06~0.08mm。
三、机械密封结构改造
将图2中C处密封面是机械密封最容易发生泄露处,而锥面机械密封特别适合于含有固体悬浊物的泵送设备,因此将C处改为锥面密封,如图4所示。静环材料为填充聚四氟乙烯,动环材料为不锈钢,锥面喷涂碳化钨。其主要特点为:
1.锥面机械密封的动环为一锥环,其半锥角为α;静环的内径
在设计中注意G与接触母线T的关系,当锥面机械密封的静环磨损后,接触母线长度T不断增加,使得载荷系数G不断减小。图5所示为接触母线长度T与载荷系数G的关系曲线,运转过程中,静环磨损和G值降低所造成的卸载,使密封比压pc降低。由此而产生泄漏时,必须通过调节弹簧压缩量(弹簧加载)来维持足够的密封比压。
机械密封在运转中,弹簧一般不再进行调整。弹簧在锥面机械密封中起着补偿密封环磨损卸载和G值降低卸载双重作用,设计中正确确定弹簧比压是保证密封性能和使用寿命的重要一环。
四、结束语
改造后的密封结构,密封可靠,泵在运转中基本不漏,调节维护方便。提高了密封性能,延长了运行周期,节省了检修费用。经过上述改造之后的污水泵运行良好,延长了设备的连续运行时间。
参考文献:
[1]郝木明,顾永泉.密封填料的粘弹特性及其对密封性能的影响[J].化工机械,1995, 22(5): 277– 282.
[2] 赵丹峰.污水泵用软填料密封改造[J]. 化工机械, 2008,35(4):244-245.
[3]田应雄,徐德东.关于液下污水泵轴封结构的改造[J].通用机械, 2008.73-74.
