流體密封技術(shù)和發(fā)展課件

1、化工裝備密封技術(shù)(Sealing Technology for Chemical Engineering Equipment )主講人: 郝木明，孫鑫暉實(shí)現(xiàn)以人為本健康安全環(huán)保經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化生產(chǎn)新理念化工裝備密封技術(shù)主講人: 郝木明，孫鑫暉實(shí)現(xiàn)以人為本姓 名：郝木明單 位：化學(xué)工程學(xué)院化工裝備與控制工程系辦 公 室：東營校區(qū)：機(jī)械館1204（密封研究所） 青島校區(qū)：工科D樓608電 話0546-8392752（東營校區(qū)）青島校區(qū)）郵 箱：haommupc網(wǎng) 址：自 我 介 紹歡迎大家！姓 名：郝木明自 我 介 紹歡迎大家！姓 名：孫鑫暉單 位

2、：化學(xué)工程學(xué)院化工裝備與控制工程系辦 公 室：工科D樓511電 話 箱：sunxinhui自 我 介 紹歡迎大家！姓 名：孫鑫暉自 我 介 紹歡迎大家！課程目標(biāo) 本課程作為“過程裝備與控制工程”專業(yè)選修專業(yè)課之一，其目的在于使高年級學(xué)生了解相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)常用的流體密封技術(shù)（包括流體靜密封、流體動密封等）及其最新進(jìn)展。通過本課程的學(xué)習(xí)和有關(guān)密封實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠掌握流體密封技術(shù)的基本理論和基本知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，提高分析與解決工程實(shí)際問題的能力，進(jìn)而得以開拓視野、提高科學(xué)研究及工程開發(fā)能力。課程目標(biāo) 本課程作為“過程裝備與控制工程”專業(yè)選修專0. 前 言0.1 泄漏及

3、其危害0.1.1 泄漏與密封泄漏是自然界常見的現(xiàn)象：日常生活中如自來水、煤氣的泄漏常常給人們帶來不便甚至危害；工業(yè)中如壓力容器、管道、反應(yīng)器、閥門、液壓設(shè)備、運(yùn)輸工具一旦發(fā)生泄漏，輕則造成能源和原材料的大量浪費(fèi)、設(shè)備不能正常工作，重則導(dǎo)致設(shè)備報廢、整個工廠或系統(tǒng)陷于癱瘓、人員傷亡和嚴(yán)重的環(huán)境污染。在生產(chǎn)實(shí)踐中千方百計(jì)地設(shè)法防止和消除泄漏。泄漏：是指介質(zhì)，如氣體、液體、固體或它們的混合物，從一個空間進(jìn)入另一個空間的不希望發(fā)生的現(xiàn)象。 單位時間內(nèi)泄漏的介質(zhì)量稱為“泄漏率”。0. 前 言0.1 泄漏及其危害0. 前 言0.1 泄漏及其危害2010年4月20日，美國墨西哥灣英國石油公司租賃的“深水地平

4、線”石油鉆井平臺因爆炸起火而致原油泄漏。這起持續(xù)時間長達(dá)百日的漏油事件，造成的損失可能創(chuàng)下了有史以來類似災(zāi)難的最高紀(jì)錄：致使11名鉆井平臺工作人員死亡，近500萬桶原油泄漏，引發(fā)了美國歷史上最嚴(yán)重的漏油事件，為應(yīng)對漏油事故英國石油公司的支出已升至80億美元。0. 前 言0.1 泄漏及其危害 泄漏的主要原因 設(shè)計(jì) 制造安裝或維修 工藝操作振動、沖刷、汽蝕等機(jī)械破壞環(huán)境變化（溫度、壓力、轉(zhuǎn)速及其波動）介質(zhì)腐蝕 泄漏的主要原因 設(shè)計(jì) 機(jī)械產(chǎn)品的表面必然存在各種缺陷以及形狀和尺寸偏差。機(jī)械零件的接觸處不可避免地會產(chǎn)生微小的間隙；當(dāng)存在壓力差或濃度差時，工作介質(zhì)就會通過間隙而泄漏。密封：防止或限制流體從

5、機(jī)器、設(shè)備中泄漏(外漏)或被污染(內(nèi)漏)。密封件：能起密封作用的零部件。密封系統(tǒng)或密封裝置：較復(fù)雜的密封裝置（如帶輔助系統(tǒng)等）。密封件或密封裝置是工業(yè)設(shè)備中最廣泛使用的零部件。機(jī)械產(chǎn)品的表面必然存在各種缺陷以及形狀和尺寸偏差。機(jī)械零件的密封表面的幾何形狀特征 度波度高 度 糙粗粗糙度波距峰距刀痕（主要紋理方向） 缺陷度高度波形狀偏差密封表面的幾何形狀特征 度波度高 度 糙粗粗糙度波距峰距刀配合面之間的密封間隙配合面之間的密封間隙泄漏的危害泄漏是密封裝置的主要失效形式。危害：機(jī)器設(shè)備若不能保證密封，因工作介質(zhì)跑、冒、滴、漏引起物質(zhì)流失和能量損失，造成環(huán)境污染，生產(chǎn)不能正常進(jìn)行，增加非計(jì)劃停產(chǎn)和維

6、修，甚至危及人體健康和生命安全。密封裝置的性能是評價機(jī)械產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是決定工廠安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要因素。泄漏的危害 0.2 流體密封技術(shù)的重要作用雖非核心技術(shù)，但有可能是決定性技術(shù)例如：原子能發(fā)電站中的循環(huán)泵高壓苯乙烯中的高壓壓縮機(jī)鉑重整裝置的無油潤滑壓縮機(jī)聚乙烯的反應(yīng)釜、超高壓容器、石油鉆采設(shè)備中的泥漿泵等許多機(jī)器設(shè)備中的方案就取決于密封技術(shù)。如：“神舟六號”宇宙飛船檢漏間是飛船技術(shù)的飛躍?！吧裰哿枴?002飛船檢漏間的作用是為衛(wèi)星、飛船各艙等進(jìn)行密封性檢查，目前全世界在這個領(lǐng)域還處在探索階段。神舟載人飛船總設(shè)計(jì)師王永志評定：“這個飛船檢漏間使我國載人飛船技術(shù)邁進(jìn)了一大步，為載人

7、飛船成功發(fā)射作出了很大的貢獻(xiàn)”。 0.2 流體密封技術(shù)的重要作用流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件采油樹主體部分密封油管掛出油孔 處上下密封高壓井口處密封輸送流體管口與連接器密封堵塞器處密封法蘭密封主要密封點(diǎn)油管掛臺肩處密封采油樹主體部分密封油管掛出油孔高壓井口處輸送流體管口堵塞器處決定機(jī)器設(shè)備的安全性和可靠性石油化工企業(yè)中，工業(yè)介質(zhì)大多易燃易爆劇毒和腐蝕性，密封失效而外漏，將造成環(huán)境污染，人體健康及產(chǎn)品質(zhì)量受影響。 1984年12月3日：印度博帕爾市UCC所屬一家化工廠因用水清洗管道，未關(guān)通向異氰甲酸脂儲罐閥門，水進(jìn)入罐內(nèi)與之反應(yīng)，溫度壓力急劇升高導(dǎo)致40TMIC毒氣泄漏，造成25

8、00人死亡，12萬人中毒，其中5萬人失明。 1986年4月26日子夜：前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站4號反應(yīng)堆發(fā)生核泄漏，死31人，傷300人， 20個國家四億人遭核輻射污染。 1998年3月5日16:38西安市煤氣公司液化氣站儲罐區(qū)發(fā)生液化氣泄漏燃爆。兩座400m3球罐爆裂，3臺100m3燃燒。3月6日6:00得到控制，13人亡，30多人傷，損失477萬元。 原因：排污閥石棉橡膠墊片受液化氣中水熱冷作用失效泄漏。決定機(jī)器設(shè)備的安全性和可靠性按事故發(fā)生的行業(yè)分類（日本19651975年624起事故調(diào)查）（210件）按事故發(fā)生的行業(yè)分類（日本19651975年624起事210起化工裝置泄漏引發(fā)事故分類（

9、表現(xiàn)為泄漏形式的事故115件，占55%）210起化工裝置泄漏引發(fā)事故分類（表現(xiàn)為泄漏形式的事故11密封在日常機(jī)泵釜等維修工作量中占50%。統(tǒng)計(jì)表明化工企業(yè)的非計(jì)劃停車與密封故障有關(guān)。離心泵的維修費(fèi)約70%是因密封故障。！密封在日常機(jī)泵釜等維修工作量中占50%。統(tǒng)計(jì)表明化工企業(yè)的非1986.1.28，美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者”號升空1分鐘因右側(cè)火箭助推器機(jī)械接頭處O形密封圈失效失事，機(jī)上七名宇航員無一生還!“挑戰(zhàn)者”號失事的技術(shù)原因:右部火箭發(fā)動機(jī)上的兩個零件聯(lián)接處出現(xiàn)了問題，具體的講就是旨在防止噴氣燃料的熱氣從聯(lián)接處泄漏的密封圈遭到了破壞。在航天飛機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則明確規(guī)定了推進(jìn)器運(yùn)作的溫度范圍，即40F

10、90F，而在實(shí)際運(yùn)行時，整個航天飛機(jī)系統(tǒng)周圍溫度卻是處于31F99F的范圍。 1986.1.28，美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者”號升空1分鐘因右側(cè)美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者”號失事！美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者”號失事！環(huán)境保護(hù)實(shí)現(xiàn)健康、安全、環(huán)保（HSE: health, safety and environment）現(xiàn)代化生產(chǎn)。能源和物質(zhì)節(jié)約,提高經(jīng)濟(jì)效益 可見，應(yīng)重視機(jī)器設(shè)備的密封技術(shù)，加強(qiáng)科學(xué)管理，以提高設(shè)備的可靠性穩(wěn)定性及效率，能耗和原材料，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)新設(shè)備的開發(fā)。環(huán)境保護(hù)0.3 流體密封學(xué)的性質(zhì)密封學(xué)定義流體密封作為一門新興的工程技術(shù)學(xué)科，其相關(guān)體系還在不斷的完善之中。密封學(xué)（最早是前蘇聯(lián)學(xué)者

11、于1972年在其專著中提出的“”）主要研究密封機(jī)理、密封技術(shù)及其應(yīng)用，與工業(yè)技術(shù)和科學(xué)的發(fā)展分不開的（以機(jī)械端面密封為例）。0.3 流體密封學(xué)的性質(zhì)密封學(xué)是一門涉及多學(xué)科的邊緣性工程技術(shù)學(xué)科必須借助其它學(xué)科如流體力學(xué)(fluid mechanics)、固體力學(xué)(solid mechanics)、熱力學(xué)(thermodynamics)、傳熱傳質(zhì)(heat and mass transfer)、轉(zhuǎn)子動力學(xué)(rotor dynamics)、粘彈性理論(viscoelasticity)、振動理論(vibration theory)、摩擦學(xué)(tribology)、物理與化學(xué)（physics & chem

12、istry)、測量與控制(monitoring & control)等理論以及優(yōu)化設(shè)計(jì) (optimization design)、可靠性分析(reliability analysis)、故障診斷(fault diagnosis)、現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法(numerical calculation methods)、工程分析軟件(engineering analysis software) 、機(jī)械CAD設(shè)計(jì)軟件(mechanical CAD)等去分析研究密封的問題。密封學(xué)是一門涉及多學(xué)科的邊緣性工程技術(shù)學(xué)科冷卻氣體的流動產(chǎn)生流體動壓并帶走熱量旋轉(zhuǎn)及軸向竄動力、熱變形熱量交換圖 氣膜密封的系統(tǒng)性分析冷

13、卻氣體的流動產(chǎn)生流體動壓并帶走熱量旋轉(zhuǎn)及軸向竄動力、熱變形針對特定的工藝條件，選擇合理的密封材料物理、化學(xué)、材料學(xué)等；密封元件特別是動靜環(huán)在力、溫度的作用下的強(qiáng)度、變形及其控制措施固體力學(xué)等；密封端面之間氣體流動狀態(tài)、壓力分布及熱量交換流體力學(xué)、熱力學(xué)及傳熱學(xué)等；密封及周邊環(huán)境溫度場分布和密封熱變形分析摩擦學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)及傳熱學(xué)等；密封及周邊環(huán)境溫度場分布和密封熱變形分析摩擦學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)及傳熱學(xué)等；密封環(huán)端面流體動壓槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)及加工優(yōu)化設(shè)計(jì)理論、特種精密加工技術(shù)等；密封動態(tài)穩(wěn)定性分析、密封轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)動力學(xué)特性分析振動理論、轉(zhuǎn)子動力學(xué)等；密封動態(tài)穩(wěn)定性分析、密封轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)動力

14、學(xué)特性分析振動理論、轉(zhuǎn)子動力學(xué)等；密封性能測試和產(chǎn)品出廠實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)技術(shù)等；密封氣體壓力、流量的控制及密封運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控測量及控制理論和技術(shù)等；密封的失效分析故障診斷學(xué)及技術(shù)等。另外，在密封的分析設(shè)計(jì)過程中，必然應(yīng)用到多種現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法、工程分析軟件、機(jī)械CAD設(shè)計(jì)軟件等。針對特定的工藝條件，選擇合理的密封材料物理、化學(xué)、材料學(xué)講授內(nèi)容一流體密封的基本理論和基本知識 二流體靜密封技術(shù) 三流體動密封的基本原理及知識 四不停車堵漏技術(shù)、泄漏檢測技術(shù)講授內(nèi)容一流體密封的基本理論和基本知識 第一部分:流體密封的基本理論和基本知識 1密封機(jī)理、方法和分類掌握流體泄漏的機(jī)理、密封的基本方法和流體密封的基

15、本類型。2密封流體力學(xué)基本知識了解密封流體力學(xué)基本方程特別體潤滑基本方程的物理意義、密封簡單模型中流體流動（縫隙流動、孔口與夾縫出流、轉(zhuǎn)盤側(cè)隙流動及噴嘴內(nèi)氣體等熵流動）的特點(diǎn)及分析。3密封摩擦學(xué)基本知識了解密封摩擦學(xué)理論中摩擦、磨損與潤滑的基本知識。第一部分:流體密封的基本理論和基本知識 1密封機(jī)理、方法和1.密封機(jī)理、方法和分類1.1 泄漏機(jī)理1.2 密封方法和分類1.3 對密封產(chǎn)品或密封系統(tǒng)的基本要求1.4 流體密封技術(shù)的發(fā)展1.密封機(jī)理、方法和分類1.1 泄漏機(jī)理兩個隔離的區(qū)域1和2分別包含同種或不同種的流體和，但它們具有共同的邊界，這些邊界可以是圓柱形的，例如往復(fù)機(jī)械或旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的軸、

16、活塞或閥桿等，也可以是環(huán)形平端面，如法蘭密封面。12邊界1.密封機(jī)理、方法和分類1.1 泄漏機(jī)理若兩個區(qū)域存在壓力差、濃度差、溫度差、速度差等，流體就會通過這一界面而泄漏?！懊芊狻币馕犊刂七@兩個區(qū)域之間流體的相互交換，使界面處“沒有泄漏”現(xiàn)象。 重點(diǎn)：揭示泄漏方式 、成因、特點(diǎn)及泄漏量的計(jì)算公式。 兩個隔離的區(qū)域1和2分別包含同種或不同種的流體和，但它們1.1.1穿漏（Penetration）定義：流體通過密封面間隙的泄漏；成因：、流體存在壓力差p；、泄漏縫隙h。特點(diǎn)：單向泄漏，從高壓測低壓側(cè)；泄漏量：是衡量密封裝置密封性能的主要指標(biāo)。單向周邊泄漏量： （1-1）式中，h：縫隙高度；l：縫長；

17、液體動力粘度（PaS）；：無因次形狀系數(shù)，=0.10.2。對于氣體來說，采用單位寬度質(zhì)量泄漏量： (1-2)式中，B：縫寬； ：氣體平均密度， ；M，R，T，p1及p2：分別為氣體的分子量（g/mol）、氣體常數(shù)（J/（molK）、溫度（K）和縫隙進(jìn)出口氣體壓力（MPa）。1.1.1穿漏（Penetration）1.1.2滲漏 (Percolation)定義：在壓力差P的作用下，被密封流體通過密封件材料的毛細(xì)管的泄漏稱之為滲漏。特點(diǎn)：單向分子泄漏。成因：、壓力差p；、密封件材料毛細(xì)管。氣體重量泄漏量為 （1-3）式中，r：毛細(xì)管或接觸面毛細(xì)通道半徑。1.1.2滲漏 (Percolation)1

18、.1.3擴(kuò)散(Proliferation)定義：在濃度差C的作用下，密封介質(zhì)通過密封間隙或密封材料的毛細(xì)管產(chǎn)生的泄漏，叫做擴(kuò)散。成因：、介質(zhì)濃度差C；、密封間隙或密封材料毛細(xì)管。特點(diǎn)：雙向泄漏，泄漏量小。如醚類，滲透性強(qiáng)；采用波紋管密封。 介質(zhì)通過隔板的擴(kuò)散泄漏可分成三個階段： 密封件吸收液（氣）體吸附； 介質(zhì)通過隔板的擴(kuò)散； 介質(zhì)從密封件的另一側(cè)析出。根據(jù)菲克（Fick）第一定律，在穩(wěn)定過程中質(zhì)量泄漏流量Gs和體積泄漏流量QS分別與濃度梯度dcdx 成正比。1.1.3擴(kuò)散(Proliferation)1.2 密封方法和分類根據(jù)泄漏的成因，阻止或控制流體流動（阻流）的方法有5種： 降低引起流動

19、的推動力，p。 增大阻止流體流動的能量（包括力學(xué)能量、界面摩擦、流體摩擦、熱力學(xué)能量損失等）。 控制流體流動方向（變有害流動為無害流動，如抽氣密封、浮環(huán)密封等）。 切斷流道。 組合。1.2 密封方法和分類1.2 密封方法和分類密封方式（采用上面一種或多種方法）：全封閉或部分封閉將機(jī)器或設(shè)備用機(jī)殼或機(jī)罩全部密閉或部分密閉住如屏蔽泵、磁力偶合器驅(qū)動的泵。特點(diǎn)：無軸封和密封室。填塞或阻塞（是一種傳統(tǒng)的密封方法）利用密封件填塞泄漏點(diǎn)(例如密封圈、軟填料密封等)或利用流體阻塞被密封流體(例如氣封、水封、鐵磁流體密封等)。分隔或間隔利用密封件將泄漏點(diǎn)與外界分隔開（隔膜密封、機(jī)械密封等）或利用氣體或液體作為

20、中間密封流體(氣墊密封、雙端面機(jī)械密封等)。引出或注入將泄漏介質(zhì)引回到吸入室或通常為低壓的吸入側(cè)(抽氣密封)或?qū)Ρ幻芊饬黧w無害的流體注入密封室以阻止被密封流體的泄漏(如氮?dú)饷芊?。1.2 密封方法和分類1.2 密封方法和分類流阻或反輸利用密封件狹窄間隙或曲折途徑造成密封所需要的流動阻力(迷宮密封)或利用密封件對泄漏流體造成反壓，使之部分平衡或完全平衡，將流體反輸回上游，以達(dá)到密封的目的（如螺旋密封、上游泵送密封）。貼合或粘合利用研合密封面本身的加工質(zhì)量使密封面貼合或利用密封劑使密封面粘合達(dá)到密封（密封劑、密封膏等）。焊合或壓合利用焊接或釬接的方法將泄漏點(diǎn)堵塞或加壓使接觸處微觀不平處變形(如墊

21、片密封、軟填料密封等)，形成固定的結(jié)合達(dá)到密封。幾種密封方法的組合是密封技術(shù)的一個發(fā)展方向。1.2 密封方法和分類幾種常見的密封形式非接觸式螺旋槽密封墊片密封填料密封磁流體密封填料密封端面密封幾種常見的密封形式非接觸式螺旋槽密封墊片密封填料密封磁流體密 流體密封按運(yùn)動方式分為： 流體靜密封(Static Seals)：用于密封與流體接觸的可拆卸靜設(shè)備。如墊片(gasket)、密封膠或密封劑(sealing glue)等。 流體動密封（Dynamic Seals)：用于機(jī)器中將兩流體空間隔開并作相對運(yùn)動（旋轉(zhuǎn)、螺旋、往復(fù)擺動）的部件之間的密封。分旋轉(zhuǎn)密封(rotating seals)、往復(fù)密封

22、(reciprocating seals)、復(fù)合運(yùn)動密封(complex moving seals)等。 偽靜密封或微動密封（Pseudo-static Seals):介于靜密封與動密封之間的密封形式，表面為靜密封，實(shí)則為動密封，如機(jī)械密封中補(bǔ)償環(huán)用輔助密封(secondary seals)。 封閉式密封(closed seals)或轉(zhuǎn)化為靜密封的動密封：如屏蔽泵(screened pumps)、磁力傳動泵(magnetic transmission pumps)和全封閉式壓縮機(jī)(closed compressors)等將動密封轉(zhuǎn)化為靜密封的機(jī)器設(shè)備。 流體密封按運(yùn)動方式分為：偽靜密封靜密封偽

23、靜密封動密封普通接觸式機(jī)械密封偽靜密封靜密封偽靜密封動密封普通接觸式機(jī)械密封流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體靜密封分類墊片密封。按材料和結(jié)構(gòu)分為： 非金屬墊片：橡膠、石棉橡膠、柔性石墨、聚四氟乙烯等，截面形狀均為矩形。 金屬復(fù)合型墊片：各種金屬包墊、金屬纏繞墊。 金屬墊片：金屬平墊、波形墊、環(huán)形墊、齒形墊、透鏡墊、三角墊、雙錐環(huán)、C形環(huán)、中空O形環(huán)。 按密封分類原則：金屬平墊、波形墊、環(huán)形墊、齒形墊、透鏡墊屬于強(qiáng)制式密封，其余為自緊式或半自緊式密封。膠密封。填料密封。波紋管。流體靜密封分類墊片密封。按材料和結(jié)構(gòu)分為：流體動密封分類：接觸式動密封。 軟填料密封。 成型填料密封。

24、油封。 防塵密封。 接觸式機(jī)械密封。非接觸式動密封。 非接觸式機(jī)械密封（氣膜密封、液膜密封等）。 迷宮密封。 浮環(huán)密封。 間隙密封。 螺旋密封。 離心密封。 磁流體密封。封閉式密封。組合式密封。流體動密封分類：接觸式動密封。1.3 對密封產(chǎn)品或密封系統(tǒng)的要求密封性和安全性：實(shí)現(xiàn)密封介質(zhì)的低微泄漏甚至無泄漏（包括液相零泄漏和汽相零逸出），滿足安全生產(chǎn)和環(huán)保功能的要求?？煽啃裕菏褂脡勖L、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)性：成本低、能耗和運(yùn)行費(fèi)用少、使用維修方便性價比高（生命周期費(fèi)用（Life Cycle Cost簡稱LCC ）。適用性：能滿足機(jī)泵具體的工藝條件要求和現(xiàn)場能提供的實(shí)際條件。1.3 對密

25、封產(chǎn)品或密封系統(tǒng)的要求對密封系統(tǒng)來講，其生命周期費(fèi)用主要包括九大費(fèi)用，表示如下：式中， Cic 初始購置費(fèi)用，即購置密封的費(fèi)用，包括工程、投標(biāo)費(fèi)用、訂單管理、試驗(yàn)、產(chǎn)地考察和初始備件等費(fèi)用； Cin 安裝費(fèi)用，包括有特殊要求的場所準(zhǔn)備，安裝和相關(guān)管道的連接，電器和儀表、輔助系統(tǒng)的安裝以及開車要求的專門服務(wù)； Co 操作費(fèi)用，包括密封輔助系統(tǒng)的冷卻水、沖洗和急冷流體、緩沖和阻塞流體、阻塞氣體和（或）廢氣（液）處置等有效使用的費(fèi)用； Csm 密封維修費(fèi)用，機(jī)械密封修復(fù)、液封環(huán)和軸套等的費(fèi)用； Cem 設(shè)備維修費(fèi)用，密封失效而用于設(shè)備修理和替換零件費(fèi)用； Cen 能耗費(fèi)用，密封副摩擦動力損失，包括為

26、了補(bǔ)償緩沖流體對工藝流體的稀釋和（或）恢復(fù)工藝溫度所消耗的能量； Clp 停工和密封產(chǎn)品損失費(fèi)用，未預(yù)料的密封失效影響整個裝置運(yùn)行而引起的產(chǎn)品損失費(fèi)用； Cenv 環(huán)保費(fèi)用，選定的密封為了達(dá)到環(huán)保法的規(guī)定而支出的費(fèi)用。如果有規(guī)定的話，也包括因違反環(huán)保法規(guī)而繳納的罰款； Cd 停用和廢棄費(fèi)用，在實(shí)際中很少對其進(jìn)行考慮，但在設(shè)備的生命期內(nèi)消耗的某些機(jī)械密封組件等，若所處理產(chǎn)品具有極端危害性，則廢棄費(fèi)用將是較高的，不得不考慮。對密封系統(tǒng)來講，其生命周期費(fèi)用主要包括九大費(fèi)用，表示如下：密封技術(shù)和科學(xué)的發(fā)展，屈指可數(shù)已有幾千年的歷史，但與機(jī)械制造有關(guān)的歷史只有二百多年，其發(fā)展大致經(jīng)歷了四個階段：密封技術(shù)

27、產(chǎn)生與發(fā)展的初級階段（1900年以前）十九世紀(jì)以前各種密封因生產(chǎn)發(fā)展的需要而不斷出現(xiàn)和發(fā)展：十七世紀(jì)，泵和液壓傳動一出現(xiàn)，就出現(xiàn)了軟填料密封皮碗密封和墊片密封；十九世紀(jì)末(1882年)首次在蒸汽機(jī)上使用編織軟填料；1900年，首次在汽輪機(jī)上采用迷宮密封（梳齒密封）。1885年，在英國出現(xiàn)了第一個機(jī)械密封專利。1.4 流體密封技術(shù)的發(fā)展密封技術(shù)和科學(xué)的發(fā)展，屈指可數(shù)已有幾千年的歷史，但與機(jī)械制造流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件直通型復(fù)合直通型錯列型迷宮階梯型迷宮斜齒階梯型迷宮直通型復(fù)合直通型錯列型迷宮階梯型迷宮斜齒階梯型迷宮1886年，雷諾(Reynolds)提

28、出潤滑理論的基本方程（即N-S方程）。壓差流剪切流擠壓流1886年，雷諾(Reynolds)提出潤滑理論的基本方程（密封理論的發(fā)展和產(chǎn)品涌現(xiàn)階段（19011960年）此階段發(fā)明了液體燃料發(fā)動機(jī)、汽車運(yùn)輸、航空飛機(jī)、后陸續(xù)發(fā)展石油化工、原子能和宇宙機(jī)械制造，促使密封技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了躍進(jìn)階段。密封形式：1900年機(jī)械密封用于軸封。彈性體密封、磁流體密封、石棉密封、油封、天然橡膠O形圈、螺旋密封、葉輪密封（非接觸式密封）；出現(xiàn)了平衡型機(jī)封和中間環(huán)機(jī)械密封。密封材料：PTFE、碳石墨、硬質(zhì)合金和陶瓷；碳化硅、硅化石墨等復(fù)合材料問世。加工技術(shù)：加工表面粗糙度達(dá)到Ra0.2Ra0.05。研究機(jī)構(gòu)：1944

29、年，美國的ASLE (American Society of Lubrication Engineers)組織成立；1947年，英國的BHRA(British Hydromechanics Research Association,流體力學(xué)研究學(xué)會)成立，美國的ASME組織成立，日本的JSLE組織成立。專業(yè)生產(chǎn)廠家：美國有Chesterton 公司、Sealol公司、Dula 公司、Borgwarna公司；英國有John Crane公司、Flexibox公司；德國有Burgmann公司；日本有Eagle公司，Pillar公司。密封理論的發(fā)展和產(chǎn)品涌現(xiàn)階段（19011960年）流體密封技術(shù)和發(fā)展

30、課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件流體密封技術(shù)和發(fā)展課件中間環(huán)中間環(huán)密封學(xué)的形成和發(fā)展階段（1961-1990年）發(fā)展動力：宇航、核電站、天然氣輸送、石油化工的需要、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，促進(jìn)了密封技術(shù)的發(fā)展和提高。密封結(jié)構(gòu)：在流體動壓潤滑和靜壓潤滑理論指導(dǎo)下，各種密封向著深度發(fā)展，出現(xiàn)了高參數(shù)和新結(jié)構(gòu)的接觸式和非接觸式密封以及滿足各種要求的組合密封和密閉式密封。 熱流體動壓機(jī)械密封(Thermo-hydrodynamic Mechanical Seal)、干氣密封(Dry Gas Seal)問世，使機(jī)械密封技術(shù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。密封標(biāo)準(zhǔn)

31、： API 610、API682等標(biāo)準(zhǔn)相繼制定。密封材料：碳素纖維膨脹石墨、芳綸纖維的出現(xiàn)，使軟填料密封得以改進(jìn)。學(xué)術(shù)會議：BHRA從1961年到2006年召開了17屆國際流體密封會議。此間國際摩擦學(xué)會成立；密封機(jī)理的微觀研究側(cè)重機(jī)器的可靠性研究。有人提出已形成一門學(xué)科密封學(xué)。（ASLE每年舉行年會；原東歐經(jīng)互會舉行16屆密封技術(shù)會議）。1995年以前我國機(jī)械部和石化總公司都分別定期舉行流體密封會議。災(zāi)難事故：1986年， O形密封圈失效導(dǎo)致美國挑戰(zhàn)號宇宙飛船爆炸，引起全世界的關(guān)注（ NASA下設(shè)專門的Glenn Research Centre)。密封學(xué)的形成和發(fā)展階段（1961-1990年）

32、熱流體動壓機(jī)械密封干氣密封熱流體動壓機(jī)械密封干氣密封發(fā)展密封學(xué)、提高密封技術(shù)階段（1991年至今）新型密封涌現(xiàn)：反映在密封新概念、新結(jié)構(gòu)、新方法、新技術(shù)、新工藝和新材料（如零泄漏機(jī)械密封：Zero-leakage Mechanical Seal, 零逸出密封：Zero-mission Mechanical Seal, 上游泵送機(jī)械密封：Upstream Pumping Mechanical Seal）；非接觸式機(jī)械密封（Non-contacting Mechanical Seals）的出現(xiàn)打破了非接觸式密封總是泄漏的傳統(tǒng)概念。復(fù)合材料出現(xiàn)：密封材料發(fā)展的一個趨勢。標(biāo)準(zhǔn)日趨完善：API610、A

33、PI682標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善，使機(jī)械密封及其輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及使用及維護(hù)趨于規(guī)范。密封設(shè)計(jì)：由經(jīng)驗(yàn)性設(shè)計(jì)向理論分析系統(tǒng)性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。密封技術(shù)：向高參數(shù)（V、P、T）、高真空、超低溫、高性能（干運(yùn)轉(zhuǎn)無泄漏無油潤滑含顆粒介質(zhì)密封和高水平（高PsV值、剖分式、監(jiān)控密封、集裝式密封）和組合密封。迫切解決的問題：密封的失效機(jī)理、失效分析和失效監(jiān)控（做出密封狀態(tài)的監(jiān)控和壽命預(yù)測）。發(fā)展密封學(xué)、提高密封技術(shù)階段（1991年至今）非接觸式雙端面干氣密封 非接觸式雙端面干氣密封 密封面傾斜槽具有傾斜槽的密封端面密封腔吸液槽上游泵送槽具有對稱橫排槽的密封端面密封面傾斜槽具有傾斜槽的密封端面密封腔吸液槽上游泵送槽具有對流

34、體密封技術(shù)和發(fā)展課件1.5 流體密封技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，流體密封的使用環(huán)境正在發(fā)生深刻的變化，對其工況要求更加苛刻，操作條件正向高速、高壓、高溫、低溫、高真空、大尺寸、微尺寸方向發(fā)展。以石油化工為例，石化用機(jī)泵的發(fā)展方向是大型化、高速化、機(jī)電一體化，泵產(chǎn)品成套化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，多品種、性能廣、壽命長及可靠性高；使機(jī)泵用密封向大型化和專業(yè)化方向發(fā)展，特別是適用高壓、高速透平，高溫、低溫和超低溫泵，高速泵，耐腐蝕泵，輸送粘稠介質(zhì)和帶固體顆粒介質(zhì)泵的密封技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展很快。電力、冶金等行業(yè)設(shè)備正向著大型化、高度自動化、智能化、節(jié)能和綠色環(huán)保的方向發(fā)展，對于高溫、高壓密封要

35、求越來越高。比如發(fā)電設(shè)備，壓力要求能承受2728MPa，耐熱溫度要求達(dá)到600，這都需要密封等設(shè)備能夠耐高溫高壓。1.5 流體密封技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，流體密(1)密封理論、技術(shù)和產(chǎn)品不斷創(chuàng)新 新技術(shù)、新概念、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝（結(jié)構(gòu)是先導(dǎo)，材料是基礎(chǔ)，工藝是保證）和新標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)； 高參數(shù)(如高壓、高速、高溫、大直徑)； 高性能(如干運(yùn)轉(zhuǎn)、零泄漏、無油潤滑、密封漿液、高含固體顆粒)； 高可靠性和高水平(如高PV值、大型剖分式、狀態(tài)監(jiān)控)密封產(chǎn)品大量研制。重點(diǎn)：密封失效機(jī)理(如皰疤、熱裂、空化-汽蝕、橡膠密封圈泡脹和老化)、失效分析(如可靠性和失效概率)、密封失效專家診斷系統(tǒng)、失效監(jiān)控技術(shù)(如流體膜、摩擦狀態(tài)和相態(tài))的研究和應(yīng)用。(1)密封理論、技術(shù)和產(chǎn)品不斷創(chuàng)新 (2)密封設(shè)計(jì)由簡易的經(jīng)驗(yàn)性設(shè)計(jì)向理論