机械密封的检修工艺.docx

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机械密封的检修工艺

机械密封的检修工艺

2006-5-229:

16:

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    随着科技不断进步，新材料的不断出现，旋转机械已普遍采用机械密封密封作为轴封装置，在电力及化工行业中尤为明显。

机械密封相对于填料密封具有无漏泄、寿命长、消耗功率小等诸多优点，但其也有结构相对复杂、检修工艺要求较高等缺点，这就给检修人员提出了较高的要求。

    我厂1＃机组为70年代进口机组，受当时技术水平限制，旋转机械，尤其是水泵普遍采用填料密封。

在运行中水泵轴封经常出现漏泄，尤其是热水泵，如给水泵前置泵、4＃疏水泵等，漏泄严重时被迫停止运行，严重影响了机组的安全稳定运行。

经过不断地探索研究，水泵班成功地对1＃机组水泵进行了机械密封的改造工作，并在改造过程中积累了丰富的机械密封检修与维护经验。

    要掌握机械密封检修与维护，首先要知道机械密封的工作原理。

机械密封是由两块密封元件（静环与动环）垂直于轴的、光洁而平直的表面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置。

它是靠密封介质的压力在旋转的动环合静环的接触表面（端面）上产生适当的压紧力，使这两个端面紧密结合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封目的的。

这层液体膜具有液体动压力与静压力，起着润滑合平衡力的作用。

水泵机械密封的检修工艺主要有以下几个

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方面：

一．机械密封的清扫与检查

    机械密封的工作原理要求机械密封内部无任何杂质。

在组装机械密封前要彻底清扫动环、静环、轴套等部件。

重点检查：

    1、动静环（5、6）表面是否存在划痕、裂纹等缺陷，这些缺陷存在会造成机械密封严重漏泄。

有条件的可以用专用工具检查密封面是否平整，密封面不平整，压力水会进入组装后机械密封的动静环密封面，将动静环分开，机械密封失效。

必要时可以制作工装在组装前水压试验。

    2、检查动静环座

（2）是否存在影响密封的缺陷。

如动静环座与动静环密封胶圈配合表面是否存在伤痕等缺陷，我厂3＃机组汽动给水泵曾经由于静环座存在类似的缺陷而产生漏泄。

    3、检查机械密封补偿弹簧（7）是否损坏及变形，倔强系数是否变化。

    4、检查密封轴套（8）是否存在毛刺、沟痕等缺陷。

    5、清扫检查所有密封胶圈是否存在裂纹、气孔等缺陷，测量胶圈直径是否在工差范围内。

    6、具有泵送机构的机械密封还要检查螺旋泵的螺旋线是否存在裂纹、断线等缺陷。

二．机械密封组装技术尺寸校核

    机械密封检修工艺较为复杂，要保证组装后的机械密封

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无漏泄，机械密封技术尺寸的校核必不可少。

    1、测量动环、静环（5、6）密封面的尺寸。

这项数据是用来验证动静环的径向宽度，当选用不同的摩擦材料时，硬材料摩擦面径向宽度应比软的大1－3mm，否则易造成硬材料端面的棱角嵌入软材料的端面上去。

    2、检查动环、静环（5、6）与轴或轴套（8）的间隙，静环的内径一般比轴径大1－2mm，对于动环，为保证浮动性，内径比轴径大0.5－1mm，用以补偿轴的振动与偏斜，但间隙不能太大，否则会使动环密封圈卡入而造成机械密封机能的破坏。

    3、机械密封紧力的校核。

我们通常讲的机械密封紧力也就是端面比压，端面比压要合适，过大，将使机械密封摩擦面发热，加速端面磨损，增加摩擦功率；过小，容易漏泄。

端面比压是在机械密封设计时确定的，我们在组装时只能靠测量机械密封紧力来确定。

通常情况的测量方法使测量安装好的静环端面至压盖

（2）端面的垂直距离，在测量动环端面至压盖端面的垂直距离，两者的差极为机械密封的紧力。

    4、测量补偿弹簧（7）的长度是否发生变化。

弹簧性能的发生变化将会直接影响机械密封端面比压。

一般情况下弹簧在长时间运行后长度会缩短，补偿弹簧在动环上的机械密封还会因为离心力的原因而变形。

我厂1＃机组给水泵前置泵机械密封检修过程中曾发现补偿弹簧变短造成机械密封机能下降的情况。

    5、测量静环防转销子的长度及销孔深度，防止销子过长静环不能组装到位。

这种情况出现会损坏机械密封。

三．机械密封的组装

    经过清扫检查、技术尺寸校核后的机械密封即可回装，在这个过程中要注意以下几点：

    1、组装时所有密封圈因该涂以肥皂水等润滑剂，这样可以避免组装过程中损坏胶圈。

动静环的密封面之间涂以润滑脂，防止动静环密封面在水泵开车前磨损。

    2、浮动环组装时，一定要小心不要碰倒浮动环弹簧，以免弹簧碰倒后影响浮动环的浮动性能。

浮动环组装后，可以轻轻按浮动环，以确定是否就有良好的浮动性能。

    3、安装密封时应轻拿轻放，防止损坏密封件，安装时应将密封及腔体擦洗干净。

    4、紧固机械密封压盖时紧固螺栓应均匀受力，防止受力不均损坏机械密封。

对于快装式机械密封在整体组装完毕后一定不要忘记将定位片径向移动道远离轴的位置固定。

    水泵的机械密封按照以上三个步骤进行组装，可以实现组装后的机械密封无漏泄及其它问题的出现。

但机械密封检修过程中也要做到具体问题具体分析，应为机械密封所密封的介质是不同的，凉水和热水的温度不同，密封的介质是否具有腐蚀性，腔室内压力的不同，机械密封的设计就会不同，检修工艺也会有所差别，这就需要我们在检修工作中灵活应变，只有这样才能保证检修质量。

汽机泵班在多年机械密封检修过程中总结总结出一些经验：

机械密封要组装，清扫检查莫忘记。

先看两环后看轴，伤痕裂纹不要漏。

最后在把胶圈看，气孔直径要看清。

各种尺寸需测量，两环间隙要调好。

紧力一定要校核，小小弹簧是关键。

螺栓受力要均匀，轻拿轻放好习惯。

作者：

  来源：

机械密封

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。

图29.7-1 机械密封结构

常用机械密封结构如图29.7-1所示。

由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。

旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。

    机械密封中流体可能泄漏的途径有如图29.7-1中的A、B、C、D四个通道。

    C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。

B通道是旋转环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。

因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。

静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。

    A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。

因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。

所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。

    机械密封与软填料密封比较，有如下优点：

①密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；③摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；④轴或轴套基本上不受摩损；⑤维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；⑥抗振性好 对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；⑦适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。

但其缺点有：

①结构较复杂，对制造加工要求高；②安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；③发生偶然性事故时，处理较困难；④一次性投资高。

 摘要：

本文总结了机械密封比较常见的渗漏原因。

机械密封本身是一种要求较高的精密部件, 对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。

在使用机械密封时, 应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润滑条件, 这样才能保证密封长期可靠地运转。

　　关键词：

机械密封 渗漏现象 　  

　　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。

　　一、常见的渗漏现象  

　　机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50 %以上, 机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行, 现总结分析如下。

　　1.周期性渗漏  

（1） 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。

　　对策:

 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） 。

（2） 密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

　　对策:

 油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。

　　（3） 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。

　　对策:

 可根据维修标准来纠正上述问题。

　　2. 小型潜污泵机封渗漏引起的磨轴现象  

（1） 715kW以下小泵机封失效常常产生磨轴, 磨轴位置主要有以下几个:

 动环辅助密封圈处、静环位置、少数弹簧有磨轴现象。

（2） 磨轴的主要原因:

 ①BIA 型双端面机械密封,反压状态是不良的工作状态, 介质中的颗粒、杂质很容易进入密封面, 使密封失效。

②磨轴的主要件为橡胶波纹管, 且是由于上端密封面处于不良润滑状态, 动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。

③动、静环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。

　　（3） 为解决以上问题, 现采取如下措施:

 ①保证下端盖、油室的清洁度, 对不清洁的润滑油禁止装配。

②机封油室腔内油面线应高于动静环密封面。

③根据不同的使用介质选用不同结构的机封。

对高扬程泵应重新设计机封结构, 对腐蚀性介质橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。

机封静环应加防转销。

　　二、由于压力产生的渗漏  

（1） 高压和压力波造成的机械密封渗漏　由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa 时,会使密封端面比压过大, 液膜难以形成, 密封端面磨损严重, 发热量增多, 造成密封面热变形。

　　对策:

 在装配机封时, 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, 高压条件下的机械密封应采取措施。

为使端面受力合理, 尽量减小变形, 可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料, 并加强冷却的润滑措施, 选用可*的传动方式, 如键、销等。

（2） 真空状态运行造成的机械密封渗漏　泵在起动、停机过程中, 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, 密封腔内若是负压, 会引起密封端面干摩擦, 内装式机械密封会产生漏气（水） 现象, 真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异, 而且机械密封也有其某一方向的适应性。

　　对策:

 采用双端面机械密封, 这样有助于改善润滑条件, 提高密封性能。

　　三、由于介质引起的渗漏  

（1） 大多数潜污泵机械密封拆解后, 静环和动环的辅助密封件无弹性, 有的已经腐烂, 造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。

由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用, 造成了机械渗漏过大, 动、静环橡胶密封圈材料为丁腈—40 , 不耐高温, 不耐酸碱, 当污水为酸性碱性时易腐蚀。

　　对策:

 对腐蚀性介质, 橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。

（2） 固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏　如果固体颗粒进入密封端面, 将会划伤或加快密封端面的磨损,水垢和油污在轴（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耗位移, 硬对硬摩擦副的运转寿命要比硬对石墨摩擦副的长, 因为固体颗粒会嵌入石墨密封环的密封面内。

　　对策:

 在固体颗粒容易进入的位置应选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。

　　四、因其他问题引起的机械密封渗漏  

　　机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。

（1） 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, 压缩量过小动静环端面比压不足, 则不能密封。

（2） 安装动环密封圈的轴（或轴套） 端面及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体） 的端面应倒角并修光,以免装配时碰伤动静环密封圈。

　　五、结束语  

　　以上总结了机械密封比较常见的渗漏原因。

机械密封本身是一种要求较高的精密部件, 对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。

在使用机械密封时, 应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润滑条件, 这样才能保证密封长期可靠地运转。