机械密封辅助系统方案Word文件下载.docx
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储液器压力比被密封介质压力高0.05～0.15MPa
PLAN62 采用外供急冷液冲洗密封面大气侧,以防 急冷液可以采用低压蒸气、氮气或清洁水,通常用于低温介质、需保温介质及易结泄漏液体在大气侧结晶介质的输送场合,以防内部凝固、外部结晶以及结冰等现象的产生
机械密封常识
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1、机械密封的工作原理
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。
2、机械密封常用材料的选用
清水；
常温；
（动）9Cr18，1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；
（静）浸树脂石墨，青铜，酚醛塑料。
河水（含泥沙）；
（动）碳化钨，（静）碳化钨
海水；
（动）碳化钨，1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；
（静）浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷；
过热水100度；
汽油，润滑油，液态烃；
（静）浸树脂或锡锑合金石墨，酚醛塑料。
100度；
（动）碳化钨，1Cr13堆焊钴铬钨；
（静）浸青铜或树脂石墨。
含颗粒；
（动）碳化钨；
（静）碳化钨。
3、密封材料的种类及用途
密封材料应满足密封功能的要求。
由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。
对密封材料的要求一般是：
1）材料致密性好，不易泄露介质；
2）有适当的机械强度和硬度；
3）压缩性和回弹性好，永久变形小；
4）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；
5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；
6）摩擦系数小，耐磨性好；
7）具有与密封面结合的柔软性；
8）耐老化性好，经久耐用；
9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。
橡胶是最常用的密封材料。
除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。
4、机械密封安装、使用技术要领
1）、设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米；
2）、设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位；
3）、在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效；
4）、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装；
5）、安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；
6）、安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性；
7）、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；
8）、设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效；
9）、对易结晶、颗粒介质，对介质温度>
80oC时，应采取相应的冲洗、过滤、冷却措施，各种辅助装置请参照机械密封有关标准。
10）、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，要特别注意机械油的选择对于不同的辅助密封材质，避免造成O型圈侵油膨胀或加速老化，造成密封提前失效。
5、机械轴封有哪三个密封点，及这三个密封点的密封原理
动环与静环之间的密封：
是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上产生一适当的压紧力（比压）使两个光洁、平直的端面紧密贴合；
端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。
这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用。
两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。
6、机械密封技术的种类
当前采用新材料和工艺的各种机械密封的新技术，进展较快，有下列的机械密封新技术。
密封面开槽密封技术近年来，在机械密封的密封端面上开了各种各样的流槽，以产生流体静、动压效应，现在还在不断更新。
零泄漏密封技术过去总认为接触式和非接触式机械密封不可能达到零泄漏（或无泄漏）。
以色列利用开槽密封技术，提出零泄漏非接触式机械端面密封的新概念，并已用于核电站润滑油泵中。
干运转气体密封技术这类密封是将开槽密封技术用于气体密封。
上游泵送密封技术即利用密封面上开流槽将下游少量泄漏流体泵送回上游。
上述几类密封的结构特点是：
采用浅槽，且膜厚和流槽的深均属微米级，并采用润滑槽，径向密封坝和周向密封堰组成密封和承载部分。
也可以说开槽密封是平面密封和开槽轴承的结合。
其优点是泄漏量小（甚至无泄漏）、膜厚大，消除接触摩擦、功耗和发热量小。
热流体动压密封技术它是利用各种形状较深的密封面流槽，造成局部热变形，以产生流体动力楔效应。
这种具有流体动压承载能力的密封，称之为热流体动力楔密封。
波纹管密封技术可分为成型金属波纹管和焊接金属波纹管机械密封技术。
多端面密封技术分为双密封、中间环密封、多密封技术。
另外还有平行面密封技术、监控密封技术、组合密封技术等。
7、机械密封冲洗方案及特点
冲洗的目的在于防止杂质集积，防止气囊形成，保持和改善润滑等，当冲洗液温度较低时，兼有冷却作用。
冲洗的方式主要有如下：
一、内冲洗
1正冲洗
（1）特点：
利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端通过管路引入密封腔。
（2）应用：
用于清洁流体，p1稍大于p进，当温度高或有杂质时，可在管路上设置冷却器、过滤器等
2反冲洗
利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端引入密封腔，冲洗后通过管路流回泵入口。
用于清洁流体，且p进3。
全冲洗
利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端通过管路引入密封腔，冲洗后再经管路流回泵入口。
冷却效果优于前两种，用于清洁流体，且p1与p进和p出相接近时。
二、外冲洗
特点：
引入外系统与被密封介质相容的清洁流体至密封腔进行冲洗。
应用：
外冲洗液压力应比被密封介质大0.05--0.1MPa，适用于介质为高温或固体颗粒的场合。
冲洗液的流量应保证带走热量，还需满足冲洗的需要，不会产生对密封件的冲蚀。
为此，需控制密封腔的压力和冲洗的流速，一般清洁冲洗液的流速应小于5m/s;
含有颗粒的浆状液体须小于3m/s，为达到上述的流速值，冲洗液与密封腔压力的差值应<
0.5MPa，一般取0.05--0.1MPa，对双端面机械密封可取0.1--0.2MP.冲洗液进入和排出密封腔的孔口位置，应设置在密封端面附近，且应在靠近动环侧，为了防止石墨环被冲蚀或因冷却不均引起温差变形，以及杂质堆积和结焦等，可采用切向引入或多点冲洗.必要时，冲洗液可以是热水或蒸汽。
机械密封的结构特点
为了适应不同工作条件的需要，机械密封有多种不同的型式。
1、按密封端面的对数，分为单端面、双端面等机械密封。
单端面——在密封装置中只有一对密封端面。
它结构简单，是常用的机械密封型式。
双端面——在密封装置中具有两对密封端面。
它结构复杂，适用于强腐蚀、易燃易爆、有毒有害介质以及真空的场合。
2、按密封流体作用在密封端面上的压力是卸荷或不卸荷，可分为平衡式和非平衡式机械密封。
平衡式——密封流体作用在密封端面上压力部分卸荷或全部卸荷。
非平衡式——密封流体作用在密封端面上的压力不卸荷。
平衡式适用于中、高压条件的机械密封；
非平衡式适用于低压条件的机械密封。
3、按弹簧是否置于密封流体之内，分为弹簧内置式和弹簧外置式机械密封。
弹簧内置式——弹簧置于密封流体之内。
弹簧外置式——弹簧置于密封流体之外。
弹簧内置式的密封端面受力状态好，泄漏量小，冷却与润滑好。
所以，除了带腐蚀性的介质外，应尽可能采用内置式结构。
4、按补偿结构中的弹簧个数，分为单弹簧式和多弹簧式的机械密封。
单弹簧式——在补偿机构中只有一个弹簧。
它用于负荷较轻、轴径较小的场合。
多弹簧式——在补偿机构中有多个弹簧。
用于较大轴径。
密封端面上弹簧力分布较均匀，但弹簧丝直径小，腐蚀对弹簧影响较大。
5、按补偿机构是否随轴旋转，分为旋转式和静止式机械密封。
旋转式——补偿环随轴旋转。
静止式——补偿环不随轴旋转。
一般的机械密封常采用旋转式，因为补偿机构及轴的结构简单，径向尺寸较小。
但在高速条件下，补偿环及其它转动零件产生的离心力影响较大，动平衡要求高，采用静止式较为合适。
从结构特点看，机械密封型式多种多样，但按组成讲，它主要有以下4个基本单元组成。
1、密封单元
即由动环和静环组成的密封端面，这是机械密封的核心。
2、缓冲补偿单元
以弹簧为主要元件而组成的缓冲补偿机构，它是维持机械密封正常工作的重要条件。
3、传动单元
由轴套、键或固定销钉组成的传动机构，它是实现动环随轴一起旋转的可靠保证，也是实现动密封的前提条件。
4、辅助密封单元
由动环密封圈和静环密封圈等元件组成，它是解决密封端面之外的、有泄漏可能的部位之辅助性密封机构，是机械密封不可缺少的组成要素。
机械密封是流体密封技术中很有发展前途的一种密封形式，目前已达到工作压力为40MPa、端面平均滑动速度为150m/s、pv值达200MPa•m/s的水平。
可满足大多数生产工艺条件的要求。
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。
一般来说，轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决，但需细致观察，特别是当工作介质为液化气体或高压、有毒有害气体时，相对困难些。
其余的泄漏直观上很难辩别和判断，须在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、研判，才能得出正确结论。
一、泄漏原因分析及判断
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。
3、正常运转中突然泄漏。
离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。
（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；
（2）对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；
（3）回流量偏大，导致吸人管侧容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，损坏密封；
（4）对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；
（5）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；
（6）环境温度急剧变化；
（7）工况频繁变化或调整；
（8）突然停电或故障停机等。
离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取有效措施。
二、泵用机械密封检修中的几个误区
1、弹簧压缩量越大密封效果越好
其实不然，弹簧压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损；
过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效。
2、动环密封图越紧越好
其实动环密封圈过紧有害无益。
一是加剧密封圈与轴套间的磨损，过早泄漏；
二是增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变化频繁时无法适时进行调整；
三是弹簧过度疲劳易损坏；
四是使动环密封圈变形，影响密封效果。
3、静环密封圈越紧越好
静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧密封效果会好些，但过紧也是有害的。
一是引起静环密封因过度变形，影响密封效果；
二是静环材质以石墨居多，一般较脆，过度受力极易引起碎裂；
三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。
4、叶轮锁母越紧越好
机械密封泄漏中，轴套与轴之间的泄漏（轴间泄漏）是比较常见的。
一般认为，轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧，其实导致轴间泄漏的因素较多，如轴间垫失效，偏移，轴间内有杂质，轴与轴套配合处有较大的形位误差，接触面破坏，轴上各部件间有间隙，轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。
锁母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效，相反适度锁紧锁母，使轴间垫始终保持一定的压缩弹性，在运转中锁母会自动适时锁紧，使轴间始终处于良好的密封状态。
5、新的比旧的好
相对而言，使用新机械密封的效果好于旧的，但新机械密封的质量或材质选择不当时，配合尺寸误差较大会影响密封效果；
在聚合性和渗透性介质中，静环如无过度磨损，还是不更换为好。
因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使聚合物和杂质沉积为一体，起到了较好的密封作用。
6、拆修总比不拆好
一旦出现机械密封泄漏便急于拆修，其实，有时密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。
这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验提高检修质量。
外部条件对泵用机械密封的影响
前言
目前我们厂里用的泵大部分是机械密封的，而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求，对整台泵使用寿命要求的提高,需要泵能够连续、高效的运行。
因此机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，我们厂里生产所用的原料存在易燃、易爆、易挥发、剧毒等介质，机械密封出现泄漏，将严重影响生产正常进行，严重的还将出现重大安全事故。
人们在分析质量故障原因时，往往习惯在机械密封自身方面查找原因，例如：
机械密封的选型是否合适，材料选择是否正确，密封面的比压是否正确，摩擦副的选择是否合理等等。
而很少在机械密封的外部条件方面去查找原因，例如：
泵给机械密封创造的条件是否合适，辅助系统的配置是否合适，而这些方面的原因往往是非常重要的。
我们这里从泵用机械密封的外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
1 机械密封的原理及要求
机械密封是靠一对相对运动的环的端面A（一个固定，另一个与轴一起旋转，见图1）相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，这种装置称为机械密封。
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图1机械密封原理示意图
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。
密封元件起密封动环与轴的间隙B、静环与压盖的间隙C的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。
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 外部条件影响的原因分析
2.1 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。
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。
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。
图2为平衡盘方法平衡轴向力的工作原理。
平衡盘工作时自动改变平衡盘与平衡环之间的轴向间隙b，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b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。
2.2 轴向力偏大
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。
2.3 泵轴的挠度偏大
机械密封又称端面密封，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。
2.4 没有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、润滑、冲走杂物等作用。
有时设计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，但由于冲洗液中有杂质，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。
2.5 振动偏大
机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。
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，泵的其它零部件是产生振动的根源，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。
2.6 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，介质中会有气泡，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，造成动静环的吻合面的干摩擦，使机械密封装置损坏。
3 应采取的措施
3.1 消除泵轴窜量大的措施
合理地设计轴向力的平衡装置，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
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