機(jī)械密封基本知識

1、.機(jī)械密封基本知識：機(jī)械密封的基本概念：機(jī)械密封是指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。補(bǔ)償環(huán)的輔助密封為金屬波紋管的稱為波紋管機(jī)械密封。機(jī)械密封的組成：主要有以下四類部件。a.主要密封件：動環(huán)和靜環(huán)。b.輔助密封件：密封圈。c.壓緊件：彈簧、推環(huán)。d.傳動件：彈箕座及鍵或固定螺釘機(jī)封工作應(yīng)注意問題：安裝時(shí)注意事項(xiàng)要十分注意避免安裝中所產(chǎn)生的安裝偏差，（1）上緊壓蓋應(yīng)在聯(lián)軸器找正后進(jìn)行，螺栓應(yīng)均勻上支，防止壓蓋端面偏斜，用塞尺檢查各點(diǎn)，其誤差不大于0.05毫米。（2）檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配

2、合間隙（即同心度），四周要均勻，用塞尺檢查各點(diǎn)允差不大于0.01毫米。彈簧壓縮量要按規(guī)定進(jìn)行，不允許有過大或過小現(xiàn)象，要求誤差2.00毫米。過大會增加端面比壓，另速端面磨損。過小會造成比壓不足而不能起到密封作用。動環(huán)安裝后髯保證能在軸上靈活移動，將動環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自動彈回來。拆卸時(shí)注意事項(xiàng)在拆卸機(jī)械密封時(shí)要仔細(xì)，嚴(yán)禁動用手錘和扁鏟，以免損壞密封元件?？勺鲆粚︿摻z勾子，在對自負(fù)盈虧方向伸入傳動座缺口處，將密封裝置拉出。如果結(jié)垢拆卸不下時(shí)，應(yīng)清洗干凈后再進(jìn)行拆卸。如果在泵兩端都用機(jī)械密封時(shí)，在裝配，拆卸過程中互相照顧，防止顧此失彼。對運(yùn)行過的機(jī)械密封，凡有壓蓋松動使密封發(fā)生移動的情況，則動靜環(huán)零

3、件必須更換，不應(yīng)重新上緊繼續(xù)使用。因?yàn)樵谥畼娱簞雍?，摩擦副原來運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡會發(fā)生變動，接觸面的密封性就很容易遭到破壞。機(jī)封正常運(yùn)行和維護(hù)問題：啟動前的準(zhǔn)備工作及注意事項(xiàng)全面檢查機(jī)械密封，以及附屬裝置和管線安裝是否齊全，是否符合技術(shù)要求。機(jī)械密封啟動前進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，檢查機(jī)械密封是否有泄漏現(xiàn)象。若泄漏較多，應(yīng)查清原因設(shè)法消除。如仍無效，則應(yīng)拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗(yàn)壓力用23公斤/平方厘米。按泵旋向盤車，檢查是否輕快均勻。如盤車吃力或不動時(shí)，則應(yīng)檢查裝配尺寸是否錯誤，安裝是否合理。安裝與停運(yùn)啟動前應(yīng)保持密封腔內(nèi)充滿液體。對于輸送凝固的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)用蒸氣將密封腔加熱使介質(zhì)熔化。啟動前必須盤車，以防止

4、突然啟動而造成軟環(huán)碎裂。對于利用泵外封油系統(tǒng)的機(jī)械密封，應(yīng)先啟動封油系統(tǒng)。停車后最后停止封油系統(tǒng)。熱油泵停運(yùn)后不能馬上停止封油腔及端面密封的冷卻水，應(yīng)待端面密封處油溫降到80度以下時(shí)，才可以停止冷卻水，以免損壞密封零件。運(yùn)轉(zhuǎn)泵啟動后若有輕微泄漏現(xiàn)象，應(yīng)觀察一段時(shí)間。如連續(xù)運(yùn)行4小時(shí)，泄漏量仍不減小，則應(yīng)停泵檢查。泵的操作壓力應(yīng)平穩(wěn)，壓力波動不大于1公斤/平方厘米。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，應(yīng)避免發(fā)生抽空現(xiàn)象，以免造成密封面干摩擦及密封破壞。密封情況要經(jīng)常檢查。運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)其泄漏超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，重質(zhì)油不大于5滴/分，輕質(zhì)油不大于10/分，如2-3日內(nèi)仍無好轉(zhuǎn)趨勢，則應(yīng)停泵栓查密封裝置。聚丙烯裝置A301機(jī)械密封的改

5、造中原石化有限責(zé)任公司陳永忠密封裝置是機(jī)器和設(shè)備的重要組成部分，密封的性能對機(jī)器的工作效率和可靠性有很大影響。中原乙烯聚丙烯裝置是引進(jìn)MONTAIL環(huán)管法生產(chǎn)技術(shù)，A301是位于丙烯閃蒸罐頂部的動力分離器，其作用是脫除閃蒸后丙烯氣中夾帶的聚丙烯粉末，它是聚丙烯工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備之一，該設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，將造成整個裝置停車。中原A301是意大利ZUCCHETTI公司出產(chǎn)的，1996年投入使用，前6個月運(yùn)行一直不好，經(jīng)常因?yàn)闄C(jī)封泄漏而停車檢修，嚴(yán)重威脅著裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。我們通過對該設(shè)備進(jìn)行進(jìn)行系統(tǒng)地分析和核算，找出了故障的主要原因，使問題得到解決，現(xiàn)介紹如下。1密封系統(tǒng)簡介A301密封采用雙端面

6、機(jī)械密封，用白油作為封液。機(jī)械密封型號為909B（平衡型雙端面機(jī)封，輔助密封圈是四氟楔型圈）。操作參數(shù)和密封系統(tǒng)如圖1。1密押柱罐壓話齋二二n央層管陽卻卻巧孕圖1A301密封系統(tǒng)示意圖有關(guān)操作參數(shù)：A301轉(zhuǎn)速1480r/min閃蒸罐操作壓力1.8MPa(G),操作溫度80r機(jī)封密封腔壓力2.1MPa(G),要求溫度30r密封液冷卻水進(jìn)水壓力0.45MPa(G),溫度32r冷卻水流量0.5m3/h2存在的問題及原因分析在1996年的前后9次檢修中，檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)封大氣端動環(huán)磨損嚴(yán)重，因此造成機(jī)封失效的主要原因是大氣端動環(huán)磨損太快，平均壽命為8天。期間雖檢查了軸的直線度，更換了軸承，并多次調(diào)整機(jī)封軸

7、套的裝置，改變上下機(jī)封的壓縮量，調(diào)整密封系統(tǒng)，仍未能使問題得到解決，嚴(yán)重影響了裝置長周期運(yùn)行。造成機(jī)封端面很快磨損的原因很多，主要有：密封端面間侵入外來雜質(zhì)；密封端面潤滑不良；機(jī)封動靜環(huán)端面間做軸向開閉運(yùn)動；動環(huán)制造質(zhì)量不好；密封液量不夠或者冷卻效果不好，造成密封件溫度過高；大氣端機(jī)封彈簧壓縮量過大；端面比壓過大。我們根據(jù)多次開車和使用的情況，結(jié)合機(jī)封的設(shè)計(jì)、安裝等各方面進(jìn)行分析認(rèn)為前四種原因的可能性比較小，因此對后三種原因進(jìn)行分析。密封液循環(huán)量不夠或者冷卻效果不好，造成密封溫度過高。工藝設(shè)計(jì)要求的冷卻水進(jìn)水壓力0.45MPa(G)，而實(shí)際上，由于A301安裝高度為32m,其密封液冷卻的進(jìn)水壓

8、力只有約0.15MPa(G)，說明實(shí)際的冷卻水循環(huán)量不可能達(dá)到設(shè)計(jì)的0.5m3h，就可能引起密封液溫度過高，密封端面的摩擦熱散熱差，導(dǎo)致端面磨損過快。針對這一情況，這們檢查了密封液的循環(huán)溫度：密封液進(jìn)口溫度45C,出口溫度49C,密封腔壁溫度72C(閃蒸罐操作溫度80C,導(dǎo)熱所致)。實(shí)際測量的溫度對所選用的密封環(huán)材料來說并不算高(動環(huán)為石墨，靜環(huán)為碳化硅)，密封件溫度過高的因素可以排除。(2)大氣端機(jī)封彈簧壓縮過大。從A301的結(jié)構(gòu)上看,機(jī)封軸套應(yīng)該位于密封腔的正中部位,但可以通過少量調(diào)整機(jī)封軸套與密封腔的相對位置來改變大氣端機(jī)封和介質(zhì)端機(jī)封的彈簧壓縮量。為此在檢修中我們試著多次檢查調(diào)整軸套位

9、置,使大氣彈簧壓縮量不同程度的減少,但大氣端機(jī)封仍然磨損較快,最長運(yùn)行時(shí)間為12天,并且調(diào)整后介質(zhì)端機(jī)封較大磨損。因此這個原因也不是根本原因。(3)端面比壓過大。根據(jù)接觸式端面密封的磨損理論,在機(jī)封設(shè)計(jì)合理的情況下,端面的磨損量與端面比壓或成正比關(guān)系,如果端面比壓過大,冷卻效果又不好,還會導(dǎo)致密封間的摩擦熱散不掉,進(jìn)而導(dǎo)致密封面間液膜間歇汽化,增加密封面上的熱應(yīng)力,使端面磨損加劇。測量原機(jī)封的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸如下(兩端相同)：動環(huán)端面外徑D2=82.5mm動環(huán)端面內(nèi)徑D1=70mm平衡直徑D0=73mm彈簧個數(shù)1有效圈數(shù)12.5彈簧尺寸D=6.5mmd=0.9mm已知密封腔壓力P腔=2.1MPa(

10、G)彈簧安裝后的總壓縮量x=16.7mm彈簧材質(zhì)為碳鋼,取彈性模量G=75000N/m2密封液為油，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊推薦值取液膜反壓系數(shù)久0.330.5下面進(jìn)行端面比壓的計(jì)算。動環(huán)端面面積S=15cm2彈簧剛度k1=Gd48nD3=0.182kgf/mm單個彈簧工作負(fù)荷F彈=Kx=3kgf彈1總的彈簧力F總=F/12=36kgf總彈彈簧比壓P=F/S=2.4kgf/cm2彈總載荷系數(shù)k=(D22-D02)/(D22-D21)=0.775大氣端介質(zhì)作用壓差P,=P腔-P外=21kgf/cm2大腔外介質(zhì)端介質(zhì)作用壓差P人=PjP人=3kgf/cm2介腔介大氣端機(jī)封端面比壓P=P+P人(k-入)=8.1

11、7511.745kgf/cm2大比端介介質(zhì)端機(jī)封端面比壓P=P+P(k-A)=3.2253.735kgf/cm2介比彈介通過端面比壓的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，大氣機(jī)封的端面比壓遠(yuǎn)大于通常的端面比壓范圍35kgf/cm2,而密封介質(zhì)端的端面比壓則在正常值的范圍內(nèi)。這說明廠商在選擇機(jī)封時(shí)重點(diǎn)考慮了介質(zhì)端密封，忽視了密封腔壓力對大氣端密封的影響。因此大氣端機(jī)封端面比壓過大應(yīng)是A301機(jī)封大氣端磨損嚴(yán)重的主要原因。3改造措施針對A301機(jī)封大氣端端面比壓過大而磨損嚴(yán)重的問題，可以有多種改造方案，例如機(jī)封動靜環(huán)采用更耐磨的材料、縮短大氣端機(jī)封環(huán)座的軸向尺寸、縮短中間泵環(huán)的軸向尺寸、改變彈簧的尺寸、改變動環(huán)的端面尺

12、寸并使載荷系數(shù)降低等，都是可以的。但是每種方案也都有不利的一面，如動靜環(huán)采用更耐磨的材料并沒有減少摩擦熱；縮短大氣端機(jī)封動環(huán)座的軸向尺寸可能給安裝造成不便。上述不同的改造方案各有利弊，為此我們同四川密封技術(shù)研究所共同研究分析，決定采用只改變環(huán)端面尺寸(兩端一樣)，使載荷系數(shù)降低的方案，并由四川密封技術(shù)研究所制造加工。這一改造方案有如下優(yōu)點(diǎn)：動環(huán)是易損件，改變結(jié)構(gòu)最經(jīng)濟(jì)，也較容易。保持兩端動環(huán)尺寸一樣以減少安裝失誤，降低載荷系數(shù)后，可使大氣端密封的端面比壓接近正常值?？s小動環(huán)的端面尺寸更利于動環(huán)與軸之間同心旋轉(zhuǎn)，并對摩擦的傳導(dǎo)有利。經(jīng)過多次試算和比較，并結(jié)合機(jī)封軸套、機(jī)封座等部件的結(jié)構(gòu)尺寸，最終

13、確定動環(huán)的端面尺寸為：外徑79.5cm，內(nèi)徑68.3cm。現(xiàn)核算如下：動環(huán)端面面積S=12.8cm2彈簧比壓P=F/S=2.8kgf/cm2彈總載荷系數(shù)k=(D2-D2)(D2-D2)=0.5992021大氣端機(jī)封端面比壓P=P+P入（k-入）=4.858.4kgf/cm2大比彈介介質(zhì)端機(jī)封端面比壓P“=P+P（k-入）=3.09-3.6kgf/cm2介比彈介通過計(jì)算可以看到，改造后機(jī)封大氣端的端面比壓下限進(jìn)入正常值范圍，而介質(zhì)端的端面比壓變動很小，也在正常值范圍內(nèi)。堿液循環(huán)泵機(jī)械密封失效分析及改進(jìn)天津石化公司乙烯廠莊永?！娟P(guān)鍵詞】堿液循環(huán)泵,機(jī)械密封,失效分析,經(jīng)濟(jì)效益【論文摘要】通過對乙烯

14、裝置堿液循環(huán)泵機(jī)械密封頻繁失效的原因進(jìn)行分析，改進(jìn)了密封結(jié)構(gòu)和摩擦副材料，取得了良好的密封效果和經(jīng)濟(jì)效益。乙烯裝置壓縮系統(tǒng)濃堿液循環(huán)泵是堿洗塔的塔底循環(huán)泵，它將經(jīng)裂解氣堿洗過的堿液輸送到塔頂，使堿液循環(huán)使用。該泵在實(shí)際運(yùn)行中，頻繁發(fā)生泄漏，機(jī)械密封在安裝運(yùn)行一周左右開始微漏，12個月內(nèi)泄漏量增大，無法繼續(xù)使用。嚴(yán)重影響了裝置的環(huán)保達(dá)標(biāo)和長期穩(wěn)定運(yùn)行。基本情況：該泵為單吸懸臂臥式離心泵，主要技術(shù)參數(shù)如下表：介質(zhì)成份含膠狀、顆粒雜質(zhì)的20%NaOH液體介質(zhì)溫度45C介質(zhì)粘度1070CP流量30m3/h揚(yáng)程18m吸入壓力1.078MPa排出壓力1.272MPa軸功率2.7KW電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)2950r/m將

15、失效后的克蘭機(jī)械密封解體，其損壞情況如下：（1）動環(huán)和動環(huán)座、軸套間的間隙被阻塞（2）動環(huán)和靜環(huán)有環(huán)狀磨損痕跡（3）密封腔內(nèi)有焦?fàn)罹酆衔铩㈩w粒等雜質(zhì)和結(jié)晶物（4）彈簧銹蝕嚴(yán)重，被雜質(zhì)和結(jié)晶物卡澀，彈性不足失效分析：一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料與介質(zhì)不相容，以及制造和安裝問題等。端面比壓是機(jī)械密封的重要性能參數(shù)，端面比壓要在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)（內(nèi)裝式機(jī)械密封一般為0.2MPa0.4MPa）,以保證機(jī)械密封端面良好配合，使密封面間形成有效液膜。Fb（端面受力）=Ft（彈簧力）+Fp（介質(zhì)作用壓力）-Fm（液膜作用壓力），端面比壓的計(jì)算公式為:Pb=Pt+PpPmPb=Pt+（K-入）

16、P其中：d2=50mmdi=32mmd2=38mm彈簧比壓Pt=Ft（彈簧力）/n/4（d22d02）=0.3MPa（廠家設(shè)計(jì)值）載荷系數(shù)K=（d22d02）/（d22d12）=0.715膜壓系數(shù)入=0.742介質(zhì)壓力P=0.45MPa可以計(jì)算出原8B1-P型機(jī)械密封端面比壓Pb為0.28MPa,是符合設(shè)計(jì)規(guī)范的，在正常工作條件下是能夠滿足生產(chǎn)要求的。這和實(shí)際情況相吻合,在使用初期機(jī)械密封并不泄漏,那導(dǎo)致其失效的原因又是什么呢?這就必須從機(jī)械密封的工作環(huán)境入手,進(jìn)行綜合分析。由于該泵處于堿洗塔底部，管道和設(shè)備的銹蝕物以及裂解氣中的雜質(zhì)和重組份聚合物都沉積在塔底，同時(shí)塔內(nèi)NaOH與H2S和CO2

17、組分發(fā)生反應(yīng)，生成的Na2S、Na2CO3會產(chǎn)生結(jié)晶物。泵入口濾網(wǎng)原為40目，在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常堵塞，使泵抽空，我們把濾網(wǎng)改為20目,基本解決了入口堵塞問題,這同時(shí)也造成進(jìn)入泵體內(nèi)的堿液含有大量的雜質(zhì)和結(jié)晶物，由于采用自身沖洗方式，這些雜質(zhì)和結(jié)晶物不可避免地沉積于密封腔內(nèi)。使動環(huán)和動環(huán)座、軸套間的間隙被阻塞，導(dǎo)致動環(huán)在軸向的動作不靈活甚至被卡死，彈簧被腐蝕卡澀，彈性不足，不能提供原設(shè)計(jì)0.28MPa的端面比壓，導(dǎo)致密封面不能良好地貼和，液膜平衡被破壞，這時(shí)密封就會出現(xiàn)微漏，隨著結(jié)晶物和雜質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦副端面，密封面逐漸被磨損，再加上動環(huán)軸向補(bǔ)償不靈，造成密封泄漏量增加，最終導(dǎo)致密封徹底失效。改進(jìn)

18、措施根據(jù)密封的失效原因，我們有針對性地從以下幾個方面進(jìn)行了技術(shù)改造：（1）改變密封結(jié)構(gòu)形式由于介質(zhì)是含有雜質(zhì)的堿液，從密封結(jié)構(gòu)上來看采用靜環(huán)補(bǔ)償比原設(shè)計(jì)的動環(huán)補(bǔ)償更為適合。根據(jù)該泵的具體工況條件，我們選用了艾格3055型卡式單端面機(jī)械密封（集裝式），其主要特點(diǎn)如下:l通過自動鎖緊環(huán)實(shí)現(xiàn)精確定心。l可調(diào)節(jié)式壓蓋可直接配合常用螺栓使用,集裝式結(jié)構(gòu)安裝方便。l靜環(huán)和軸套的間隙不在介質(zhì)側(cè)，保證了靜環(huán)軸向補(bǔ)償?shù)撵`活性。l彈簧位于輔助密封圈外側(cè)，與介質(zhì)完全隔開，避免了彈簧的腐蝕和卡澀。（2）改變摩擦副材質(zhì)，去除密封沖洗卡式密封動環(huán)和靜環(huán)材料均采用碳化鎢，碳化鎢具有極高的強(qiáng)度和硬度，良好的耐磨性和抗腐蝕性，

19、這就使雜質(zhì)和結(jié)晶物難以對其造成損壞，同時(shí)碳化鎢摩擦副具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，線性膨脹系數(shù)很小，使其能夠在較高的溫度下保持良好的密封性。輔助密封環(huán)材質(zhì)我們選用氟橡膠FPM2461，它耐腐蝕、彈性好，最高工作溫度為250C。由于堿液中含有雜質(zhì)和結(jié)晶物,原機(jī)封采用的自身反沖洗形式難以達(dá)到預(yù)期的目的,生產(chǎn)現(xiàn)場又無適合作沖洗液的其它介質(zhì)。有上述條件作保證，再加上介質(zhì)工作溫度不高（45C），3055型卡式機(jī)械密封在去除自沖洗的條件下，完全可以正常運(yùn)行，這既能降低沖洗帶來的能耗、物耗損失，又能簡化機(jī)械密封的日常維護(hù)。E-GA203兩臺泵自2001年1月開始使用卡式集裝式機(jī)械密封，從現(xiàn)場情況來看密封效果非常好，運(yùn)行

20、至今仍沒有任何泄漏跡象，使用壽命達(dá)到了2年以上。原8B1-P機(jī)封每套價(jià)格為960元，兩年內(nèi)僅機(jī)封備件費(fèi)就節(jié)約1萬余元，原設(shè)計(jì)E-GA203泵沖洗水流量為6L/min,通過去除沖洗水每年節(jié)約循環(huán)水3000余噸，經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。4結(jié)束語通過對堿泵機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的合理選型，結(jié)合選用合適的摩擦副、輔助O型圈材質(zhì)，提高了機(jī)械密封的使用性能，使之在去除密封沖洗的條件下，仍能穩(wěn)定工作。降低了設(shè)備維護(hù)和維修費(fèi)用，保證了裝置的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。影響泵用機(jī)械密封外部條件的研究信息來源：浙江工業(yè)大學(xué)論文摘要：通過對泵用機(jī)械密封的實(shí)際應(yīng)用和理論分析，提出了機(jī)械密封的實(shí)際密封效果不僅與機(jī)械密封自身的性能有關(guān)，且與其它零

21、部件提供的條件以及密封輔助系統(tǒng)提供的條件有著重要的關(guān)系，因此在設(shè)計(jì)泵機(jī)組產(chǎn)品時(shí)，要為機(jī)械密封的使用提供一個良好的外部條件。目前機(jī)械密封在泵類產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛，而隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求，機(jī)械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。機(jī)械密封的密封效果將直接影響整機(jī)的運(yùn)行，尤其是在石油化工領(lǐng)域內(nèi)，因存在易燃、易爆、易揮發(fā)、劇毒等介質(zhì)，機(jī)械密封出現(xiàn)泄漏，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，嚴(yán)重的還將出現(xiàn)重大安全事故。人們在分析質(zhì)量故障原因時(shí)，往往習(xí)慣在機(jī)械密封自身方面查找原因，例如：機(jī)械密封的選型是否合適，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確，摩擦副的選擇是否合理等等。而很少在機(jī)械密封的外部條件方面去查找

22、原因，例如：泵給機(jī)械密封創(chuàng)造的條件是否合適，輔助系統(tǒng)的配置是否合適，而這些方面的原因往往是非常重要的。本文作者從泵用機(jī)械密封的外部條件的角度分析了影響密封效果的幾種因素和應(yīng)采取的合理措施。1機(jī)械密封的原理及要求機(jī)械密封是靠一對相對運(yùn)動的環(huán)的端面A（個固定，另一個與軸一起旋轉(zhuǎn)，見圖1）相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用，這種裝置稱為機(jī)械密封。1傳動螺釘】傳動座玉彈簧4推環(huán)5.動環(huán)密封圈6.動環(huán)了靜環(huán)6.靜壞密封圈9.防轉(zhuǎn)圈1機(jī)械密封伸專示點(diǎn)圉機(jī)械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生

23、適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙B、靜環(huán)與壓蓋的間隙C的作用，同時(shí)對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運(yùn)行的，同時(shí)通過其基本原理可以看出，機(jī)械密封的正常運(yùn)行是有條件的，例如：泵軸的竄量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；機(jī)械密封處的泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件，再加上良好的機(jī)械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。2外部條件影響的

24、原因分析2.1泵軸的軸向竄量大機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機(jī)械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機(jī)械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.5mm以內(nèi)。但在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于設(shè)計(jì)的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對機(jī)械密封的使用是非常不利的。這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在多級離心泵中，尤其是在泵啟動過程中，竄量比較大。1束級葉輪2平衡盤二平荷環(huán)圖2平衞盤方法平櫥袖閆力的工作脖;理圖2為平衡盤方法平衡軸向力的工作原理。平衡盤工作時(shí)自動改變平衡盤與平衡環(huán)之間的軸向間隙b,從而改變平衡盤前后兩側(cè)的壓差

25、，產(chǎn)生一個與軸向力方向相反的作用力來平衡軸向力。由于轉(zhuǎn)子竄動的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動，運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會靜止在某一軸向平衡位置。平衡盤始終處在左右竄動的狀態(tài)。平衡盤在正常工作中的軸向竄量只有0105011mm,滿足機(jī)械密封的允許軸向竄量015mm的要求，但平衡盤在泵啟動、停機(jī)、工況劇變時(shí)的軸向竄量可能大大超過機(jī)械密封允許的軸向竄量。泵經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行后，平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損，間隙b隨著增大，機(jī)械密封軸向竄量不斷增加。由于軸向力的作用，吸入側(cè)的密封面的壓緊力增加，密封面磨損加劇，直至密封面損壞，失去密封作用。吐出側(cè)的機(jī)械密封，隨著平衡盤的磨損，轉(zhuǎn)子部件的軸向竄量大于密封要求的軸向竄量，密封面的壓

26、緊力減小，達(dá)不到密封要求，最終使泵兩側(cè)的機(jī)械密封全部失去密封作用。2.2軸向力偏大機(jī)械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力，對機(jī)械密封的影響是嚴(yán)重的。有時(shí)由于泵的軸向力平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理及制造、安裝、使用等方面的原因，造成軸向力沒有被平衡掉。機(jī)械密封承受一個軸向力，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)密封壓蓋溫度將偏高，對于聚丙烯類的介質(zhì)，在高溫下會被熔融，因此泵啟動后很快就失去密封效果，泵靜止時(shí)則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象。2.3泵軸的撓度偏大機(jī)械密封又稱端面密封，是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封效果，因此要求兩個密

27、封之間要受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不合理，泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在機(jī)械密封安裝處產(chǎn)生的撓度較大，使密封面之間的受力不均勻，導(dǎo)致密封效果不好。2.4沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護(hù)密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。有時(shí)設(shè)計(jì)員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達(dá)不到密封效果；有時(shí)雖然設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計(jì)不合理等原因，也同樣達(dá)不到密封效果。2.5振動偏大機(jī)械密封振動偏大，最終導(dǎo)致失去密封效果。但機(jī)械密封振動偏大的原因往往不是機(jī)械密封本身的原因，泵的其它零部件是產(chǎn)生振動的根源，如泵軸設(shè)計(jì)

28、不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。2.6泵汽蝕的原因由于裝置系統(tǒng)操作不合理以及泵進(jìn)口汽蝕性能不好、泵的轉(zhuǎn)速偏高，在泵的入口處發(fā)生局部汽蝕，汽蝕發(fā)生后，水中會有氣泡，它一方面會沖擊機(jī)械密封面的外表面，使其表面出現(xiàn)破損；另一方面會使動靜環(huán)的吻合面的流動膜中也含有氣泡，不能形成穩(wěn)定的流動膜，造成動靜環(huán)的吻合面的干摩擦，使機(jī)械密封裝置損壞。2.7機(jī)械加工精度不夠機(jī)械加工精度不夠，原因有很多，有的是機(jī)械密封本身的加工精度不夠，這方面的原因容易引起人們的注意，也容易找到。但有時(shí)是泵其它部件的加工精度不夠，這方面的原因，不容易引起人們的注意。例如：泵軸、軸套、泵體、密封腔體

29、的加大精度不夠等原因。這些原因的存在對機(jī)械密封的密封效果是非常不利的。3應(yīng)采取的措施3.1消除泵軸竄量大的措施合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，比較理想的設(shè)計(jì)方案有兩個：一個是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進(jìn)行軸向限位；另一個是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān)，同時(shí)軸向止推軸承對泵軸進(jìn)行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計(jì)平衡鼓，使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對于其它單級泵、中開泵等產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)采取一些措施保證泵軸的竄量在機(jī)械密封所要求的范圍之內(nèi)。3.2消除軸向力偏大的措

30、施合理地設(shè)計(jì)軸向力平衡機(jī)構(gòu)，使之能夠真正充分地平衡掉軸向力，給機(jī)械密封創(chuàng)造一個良好的條件。對于一些電廠、石油、化工等領(lǐng)域應(yīng)用的重要產(chǎn)品，在產(chǎn)品出廠之前，必須做到臺臺試驗(yàn)檢測和發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。有些重要的泵可以在轉(zhuǎn)子上設(shè)計(jì)一個軸向測力環(huán)，對軸向力的大小進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。3.3消除泵軸撓度偏大的措施這種現(xiàn)象大多存在臥式多級離心泵中，在設(shè)計(jì)時(shí)采取以下措施:減少兩端軸承之間的距離。泵葉輪的級數(shù)不要太多，在泵總揚(yáng)程要求較高的情況下，盡量提高每級葉輪的揚(yáng)程，減少級數(shù)。增加泵軸的直徑。在設(shè)計(jì)泵軸直徑的時(shí)候，不要簡單地僅考慮傳遞功率的大小，而要考慮機(jī)械密封、軸撓度、起動方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素。很多設(shè)計(jì)員沒有充分認(rèn)識到這一點(diǎn)。提高泵軸材料的等級。泵軸設(shè)計(jì)完成后，對泵軸的撓度要進(jìn)行校核檢驗(yàn)計(jì)算。3.4增加輔助沖洗系統(tǒng)在條件允許的情況下，盡量設(shè)計(jì)輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0107011MPa,如果輸送介質(zhì)屬于易汽化的，則應(yīng)高于汽化壓力01175012MPa。密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)型式、系統(tǒng)壓力等因素來計(jì)