机械密封大全.docx

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机械密封大全

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（内部培训资料）

机械密封拆卸、装配应注意的事项

机械密封的密封失效原因分析

机械密封泄漏原因及处理措施

集装式机械密封的装配方法

山西天柱山化工有限公司净化车间

机械密封拆卸、装配应注意的事项

机械密封是转动机械本体密封最有效的方式之一，其本身加工的精度比较高，尤其是动、静环，如果拆装方法不合适或使用不当，装配后的机械密封不但达不到密封的目的，而且会损坏集结的密封元件。

1、拆卸时注意事项

1）在拆卸机械密封时，严禁动用手锤和扁铲，以免损害密封元件。

2）如果在泵两端都有机械密封时，则在拆卸过程中必须小心谨慎，防止顾此失彼。

3）对工作过的机械密封，如果压盖松动时密封面发生移动的情况，则应更换动静环零件，不应重新上紧继续使用。

因为在松动后，摩擦副原来运转轨迹会发生改变，接触面的密封性就很容易遭到破坏。

4）如密封元件被污垢或凝聚物粘结，应清除凝结物后再进行机械密封的拆卸。

2、安装时注意事项

1）安装前要认真检查集结密封零件数量是否足够，各元件是否有损坏，特别是动、静环有无碰伤、裂纹和变形等缺陷。

如果有问题，需进行修复或更换新备件。

2）检查轴套或压盖的倒角是否恰当，如不符合要求则必须进行修整。

3）机械密封各元件及其有关的装配接触面，在安装前必须用丙酮或无水酒精清洗干净。

安装过程中应保持清洁，特别是动、静环及辅助密封元件应无杂质、灰尘。

动、静环表面涂上一层清洁的机油或透平油。

4）上紧压盖应在联轴器找正后进行。

螺栓应均匀上紧，防止压盖断面偏斜，用塞尺或专用工具检查各点，其误差不大于0.05毫米。

5）检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（及同心度），必须保证四周均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.10毫米。

6）弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，要求误差±2.00毫米，过大会增加断面比压，加速断面磨损。

过小会造成比压不足而不能起到密封作用，弹簧装上后在弹簧座内要移动灵活。

用单弹簧时要注意弹簧的旋向，弹簧的旋向应与轴的转动方向相反。

7）动环安装后须保持灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。

8）先将静环密封圈套在静环背部后，再装入密封端盖内。

注意保护静环断面，保证静环断面与端盖中心线的垂直度，且将静环背部的防转槽对准防转销，但勿使其中互相接触。

9）安装过程中决不允许用工具直接敲打密封元件，需要敲打时，必须使用专用工具进行敲打，以防密封元件的损坏。

机械密封的密封失效原因分析

泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：

（l）轴套与轴间的密封；

（2）动环与轴套间的密封；

（3）动、静环间密封；

（4）对静环与静环座间的密封；

（5）密封端盖与泵体间的密封。

1．安装静试时泄漏

机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。

如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。

在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，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。

此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。

2．试运转时出现的泄漏。

泵用机械密封经过静试后，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：

（l）操作中，因抽空、气蚀、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，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；

（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。

上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。

由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效：

a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦；

b）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑；

c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。

由于腐蚀而引起的机械密封失效：

a）密封面点蚀，甚至穿透。

b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；

c）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。

由于高温效应而产生的机械密封失效：

a）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；

b）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；

c）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、变硬失弹。

现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性差。

而且易脆裂，安装时容易损坏。

由于密封端面的磨损而造成的密封失效：

a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压）过大等,都会缩短机械密封的使用寿命。

对常用的材料，按耐磨性排列的次序为：

碳化硅—碳石墨、硬质合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、喷涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速钢——碳石墨、堆焊硬质合金——碳石墨。

b）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因。

固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。

密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。

c）机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损。

一般情况下，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%～70%为宜，对低沸点的烃类介质等，由于温度对介质气化较敏感，为减少摩擦热的影响，β取80%～85%为好。

因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏：

a）由于安装不良，造成机械密封泄漏。

主要表现在以下几方面：

1）动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；

2）动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；

3）动、静环表面有异物；

4）动、静环V型密封圈方向装反，或安装时反边；

5）轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够；

6）弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；

7）密封腔端面与轴垂直度不够；

8）轴套上密封圈活动处有腐蚀点。

b）设备在运转中，机械密封发生泄漏的原因主要有：

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均会导致密封周期性泄漏；

2）摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏；

3）密封圈材料选择不当，溶胀失弹；

4）大弹簧转向不对；

5）设备运转时振动太大；

6）动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损；

7）密封环发生龟裂等。

c）泵在停一段时间后再启动时发生泄漏，这主要是因为摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失弹。

d）泵轴扰度太大。

几点建议

高温重质油泵用机械密封的选用

对石化行业来说，高温重质油泵用机械密封的选用一直是一大难题，例如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化的辐射进料泵等。

高温重质油泵的介质具有以下共同的特点：

温度高：

一般在340～400℃；

介质粘度大：

在温度下一般运动粘度为（12～180）×10-6m/s；

介质有颗粒：

如催化剂、焦炭、含有砂粒等其他杂质。

对于高温重油介质泵用机械密封。

现在各个企业都采用焊接金属波纹管机械密封。

现在使用情况较好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。

波纹管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏B、C等不锈钢；耐腐蚀高温合金等，有的波片采用双层结构，使其承压力从2MPa上升到5MPa，这些都有效解决了波纹管的失弹问题。

针对波纹管内侧结焦和结炭以及含固体颗粒等情况，解决的办法有关资料已做了相关说明，比如采用蒸汽吹扫、摩擦副采用“硬对硬”、采用外冲洗等等，这些在一定程度上起到了较好的作用，这里不再过多阐述。

但是以前提出的各种方法再实际应用中由于种种因素的影响效果不够理想。

为了更好的提高机械密封的使用寿命，节资降耗，针对各种情况，建议应把以下措施综合起来采用：

a）将金属波纹管设计成旋转型结构，旋转的波纹管机械密封有自清洗的离心作用，这可以减少波纹管外围沉积和内侧结焦。

b）对摩擦副组对材料，建议使用“硬对硬”结构，一般采用碳化钨对碳化钨（其中选YG6-YG6）和碳化钨对碳化硅。

选用“硬对硬”结构，必须注意以下几个问题：

1）冷却系统要保障，禁止冷却水中断，以防端面升高，润滑膜闪蒸而降低密封端面的润滑，加剧磨损；

2）机械密封在安装过程中，要给密封端面浇一些润滑油（机油或黄油均可）。

以防止起泵时。

密封端面由于缺乏润滑而造成的干摩擦；

3）采用清洁的外冲洗是解决溶剂颗粒堆积的比较有效的方法之一，但这种方法浪费较大，而且各种泵的介质、温度、压力（一般要求冲洗液压力比介质侧压力高0.07～0.12MPa）又各不相同，外冲洗系统结构就更繁杂，加之外冲洗设施的投入以及维护费用的消耗，有时会造成弊大于利，尤其是一些中小型企业。

因此许多企业的封油系统弃之不用，或者就没有设这套系统，针对这些情况，建议使用配用隔离介质的多密封结构，如油浆泵、回炼油泵等，使用双端面机械密封，在两组密封端面之间充满隔离介质（干净的机油等），如图3所示。

这种结构可有效地延长机械密封的使用寿命，一般可达6000～8000h以上。

另外，采用这种考虑以下两点：

①靠近叶轮的一组密封端面材料选用“硬对硬”结构（如YG6-YG6）；而靠近机械密封压盖的一组密封端面既可选用浸铜或锑的碳——石墨对碳化钨或碳化硅；

②对高温油泵选用的隔离介质，要具有热分解温度、自燃点、闪点高（一般在260℃以上）、热氧化稳定性好、高温蒸发损失小的特点。

液态烃泵用机械密封的选用

液态烃介质是一种低温液化气体，具有低沸点、低粘度、高蒸汽压等特性。

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漏，漏出的液态烃在大气侧立即汽化，带走大量热，机械密封环境温度急剧下降，使用一般的密封材料，如橡胶或聚四氟乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄漏增大而不可收拾。

有些企业采用双端面机械密封，在介质和大气端设一隔离室，其间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。

据经验，使用波纹管机械密封比较好，主要表现在用金属波纹管和柔性石墨代替辅助密封圈，解决了密封圈材料发生冷脆而失弹及缓冲作用的问题，如DBM型、YH-604/606/609型等。

a）金属波纹管材料选用耐低温、塑性及韧性好的哈-C，AM350，Carpenter20等；

b）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（在实际中选了YG6—YG6）较好，一般连续运转寿命8000h以上；

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。

c）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），在机械密封元件靠近大气侧通入25℃左右的冷却水，以改善摩擦副润滑环境。

机械密封失效分析与故障分析

1.腐蚀失效

机械密封因腐蚀引起的失效为数不少，常见的腐蚀类型有如下几种。

（1）表面腐蚀

由于腐蚀介质的侵蚀作用，机械密封件会发生表面腐蚀，严重时也可发生腐蚀穿孔，弹簧件更为明显，采用不锈钢材料，可减轻表面腐蚀。

（2）点腐蚀

弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀，有的导致穿孔，此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果，不过大修时也应予更换。

（3）晶间腐蚀

碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接，使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀，为克服敏化的影响，不锈钢应进行固溶处理。

（4）应力腐蚀破裂

金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下，往往会发生断裂，由于弹簧的突然断裂而使密封失效，一般采用加大弹簧丝径加以解决。

（5）缝隙腐蚀

动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间，O形环与轴套之间，由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀，此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀，一般在轴套表面喷涂陶瓷，镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。

（6）电化学腐蚀

异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀，它使镶环松动，影响密封，一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。

2。

热损失效

（1）热裂

如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进入密封面、抽空等，会导致环表面出现径向裂纹，从而使对偶环急剧磨损，密封面泄漏迅速增加。

碳化钨环热裂现象较常见。

（2）发泡、炭化

使用中如石墨环超过许用温度，则其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有黏结剂时，又会发泡软化，使密封面泄漏量增加，密封失效。

（3）老化、龟裂、溶胀

橡胶超过许用温度继续使用，将迅速老化、龟裂、变硬失弹。

如是有机介质则溶胀失弹，这些均导致密封失效。

凡因热损引起密封失效，关键在于尽量降低摩擦热，改善散热，使密封面处不发生温度剧变。

3。

磨损失效

摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因数大、端面比压（包括弹簧比压）过大、密封面进入固体颗粒等均会使密封面磨损过快而引起密封失效。

采用平衡型机械密封以减少端面比压及安装中适当减少弹簧压力，有利克服因磨损引起的失效，此外，选用良好的摩擦副材料可以减轻磨损。

按耐磨次序材料排列为碳化钨-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷（氧化铝）-碳石墨、喷涂陶瓷-碳石墨、氧化硅陶瓷-碳石墨、高速钢-碳石墨、堆焊硬质合金-碳石墨。

4。

安装、运转等引起的故障分析

（1）加水或静压试验时发生泄漏

由于安装不良，机械密封加水或静压试验时会发生泄漏。

安装不良有下述诸方面。

a.动、静环接触表面不平，安装时有碰伤、损坏。

b.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。

c.动、静环表面有异物夹入。

d.动、静环V形密封圈方向装反，或安装时反边。

e.紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退。

f.轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够。

g.如用手转动轴泄漏方向性则有如下原因：

弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一或个数少；密封腔端面与轴垂直不够。

h.静环压紧不均匀。

（2）由安装、运转等引起的周期性泄漏

运转中如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均会导致密封周期性泄漏。

（3）经常性泄漏

a.动环、静环接触端面变形会引起经常性泄漏。

如端面比压过大，摩擦热引起动、静环的热变形；密封零件结构不合理，强度不够产生变形；由于材料加工原因产生的残余变形；安装时零件受力不均等，均是密封端面发生变形的主要原因。

b.镶装或粘接的动、静环接缝处泄漏造成泵的经常性泄漏，由于镶装工艺不合理引起残余变形、用材不当、过盈量不合要求、黏结剂变质均会引起接缝泄漏。

c.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。

d.摩擦副夹入颗粒杂质。

e.弹簧比压过小。

f.密封圈选材不正确，溶胀失效。

g.V形密封圈装反。

h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。

i。

密封圈压紧后，传动销、防转销顶住零件。

j.大弹簧旋向不对。

k.转轴振动。

l.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。

m.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。

n.端面比压过大，动环表面龟裂。

o.静环浮动性差。

p.辅助装置有问题。

4.突发性泄漏

由于以下原因，泵密封会出现突然的泄漏。

（1）泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。

（2）弹簧断裂。

（3）防转销脱落或传动销断裂而失去作用。

（4）辅助装置有故障使动、静环冷热骤变导致密封面产生变形或裂纹。

（5）由于温度变化，摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。

5.停泵一段时间再开支时发生泄漏

摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢；弹簧锈蚀、堵塞而丧失弹性，均可引起泵重新开动时发生泄漏。

机械密封泄漏原因及处理措施

机械密封对保证泵的正常运转起决定性作用，及时维修出现故障的机械密封式非常重要的。

机械密封能否长期工作，主要取决于机械密封的选型和安装。

机械密封泄漏常见的原因及处理措施见下表：

故障现象

发生原因

处理措施

机械密封发生振动、发热、发烟、泄出、磨损、生成物

端面宽度过大

减小端面宽度、降低弹簧压力

端面比压过大

降低端面比压

动静环面粗糙

提高端面光洁度

摩擦副配对不当

更换动静环、合理配对

冷却效果不好、润滑恶化

加强冷却措施、改善润滑条件

端面耐腐蚀、耐高温不良

更换耐腐蚀、耐高温的动静环

间歇性泄漏

转子轴向窜动量太大、动环来不及补偿位移

调整轴向窜动量

泵本身操作不平稳、压力变动

稳定泵的操作压力

经常性泄漏

泵轴振动严重

停车检修，解决轴的窜动问题

密封定位不准、摩擦副未贴紧

调整定位

摩擦表面损伤或摩擦面不平

更换或研磨摩擦面

密封圈与动环未贴紧

检查或更换密封面

弹簧力不够或弹簧力偏心

调整或更换弹簧

端盖固定不正、产生偏移

调整端盖紧固螺钉与轴垂直

严重泄漏

摩擦副损坏断裂

检查更换动、静环

固定环发生转动

更换密封圈固定静环

动环不能沿轴向浮动

检查弹簧力和止推环是否卡住

弹簧断掉

换弹簧

防转销断掉或失去作用

换防转销

停用后重新开动时泄漏

摩擦面有结焦或水垢产生

清洗密封件

弹簧间有结晶或固体粒子

-

动环或止推环卡住

-

摩擦副表面磨损过快

弹簧力过大端面比压过大

更换弹簧

密封介质不清洁

加过滤装置

弹簧压缩量过大

调整弹簧

集装式机械密封的装配方法

（1）压盖与波纹管的组装

压盖与波纹管用6--12个螺栓联接，之间有垫片防止介质泄漏。

（2）硬环定位

首先将固定圈固定在轴套定位沉孔上，然后将压盖、波纹管组件放入，使其与固定圈靠上，放上硬环、楔形圈及旋转座环，确定旋转座环的位置后，稍紧旋环紧定螺钉，旋环与硬环用螺钉联接，取出固定环、压盖、波纹管组件。

  （3）端面找正

  旋转座环和硬环连接在轴套上时，必须保持端面的垂直度。

一般保证端面跳动小于0.05mm，在装配平台上，拧紧旋转座环上的紧定螺钉后，用百分表一边找正，一边拧紧连接旋转座环与硬环间的螺钉，来保证端面的垂直度。

  （4）压缩量的调整

集装式波纹管机械密封的压缩量体现在定位块的厚度。

但有些特殊用户要不同的压缩量，可按下列方法调整:

45、55系列密封，在确定硬环位置时将压盖上的挡水铝板放在定位块（定位叉）配合的轴套的凹槽的外沿，把旋转座环与硬环贴紧在石墨环上，固定在轴套上。

放入定位板后压缩量为设计的压缩量，为叉板的厚度。

改变压缩量可将硬环在轴套上前后移动，移动量为改变的压缩量。

60、70、85、90、120系列的密封，硬环的位置是将压盖挡水铝板贴在固定圈上时的位置，其压缩量为定位块的厚度。

若改变压缩量可将硬环在轴套上前后移动，移动量为压缩量的改变量，前移压缩量增大，后移压缩量减小。