密封技术-作业

机械密封分析与应用

机械密封的定义：机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式,又叫端面密封。

如右图1-1所示的机械密封的基本形式。 机械密封的原理：通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对轴向磨损进行补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补偿，故机械密封比填料密封寿命长。 机械密封的种类：

按使用条件分：

高速密封（ZBJ22-001-88：线速度25～ 100m/s）和普通密封；高压和低压密封 ；高温、常温和低温密封；泵用釜用和压缩机用密封；耐腐蚀、抗颗粒机械密封 通常按结构分类：

多弹簧、单弹簧密封；旋转式、静止式密封；外装式、内装式密封；外流式、内流式密封。

机械密封用材料：碳石墨、硬质合金、SiC陶瓷、氧化铝陶瓷等。

机械密封辅助系统：为改善密封工作环境，采用许多元件和设施组成一个系统，通过冲洗、冷却、过滤、分离和保温的方式，实现对密封的润滑、冷却或调温、冲洗、净化，稀释和冲掉泄漏介质，改善密封的工作环境。这种用来改善机械密封工作条件的辅助设施被称为机械密封的辅助系统。它由许多元件组成，包括过滤器、旋液分离器、限流孔板、冷却器、压力罐、增压罐、各种监测仪表、管路、管件等组成。实际工作中可用一种或几种，根据工作条件而定。

元件：

（1）储罐 压力容器 用于隔离流体循环系统。（可采用气体加压，也可加蛇管换热装置。）上面有液位计。（可装上手动补液装置）

ⅰ）平衡罐：与釜内气相空间相连与釜内压力平衡的储罐。

ⅱ）加压罐：与高压气体钢瓶（或高压气体源）通过减压阀相连加压的储罐。

（2）增压罐：借助自身带有的压力活塞保持与密封介质的压差，并储存隔离流体，带有装蛇管的冷却夹套。

（3）换热器

（4）磁性过滤器：适用于固体密度接近或小于流体密度，分离精度10~100μm，并能除去磁性微粒。易堵塞，两套并联使用以便清洗。

（5）旋液分离器：适用于压差0.15~0.8MPa，固体成分＜10wt%。 （6）节流套

（7）孔板：控制流量。

（8）循环轮：旋转时产生泵效作用，使流体流动循环。

（9）循环套：旋转时产生泵效作用，使流体流动循环。 机械密封的冷却方式：

冷却的作用是及时导出端面的摩擦热和减小高温介质的影响。可分为两种方式： 1、直接冷却：（冷却液体直接和密封端面接触达到冷却的目的）。 （1）冷却流体注到密封腔中，冷却密封端面（即前面谈的各种冲洗）

（2）在压盖的大气端通以冷却水主要冷却静环的内圈，这种方法一般称为“急冷”（或背冷）。冷却水不能回收，冷却后放掉。这种冷却兼有稀释和冲洗泄漏介质的功能。

2、间接冷却（冷却液不和端面接触，通过冷却水套、压盖夹套或其他方法（如冷却静环）达到冷却的目的。）

3、美国石油学会关于炼油厂离心泵的标准中（API610）规定，下列情况需设置夹套或盘管冷却：

（1）泵送温度超过149℃（300F），除非使用的是金属波纹管机封； （2）泵送温度高于315℃（600F） （3）锅炉给水泵 （4）无冲洗的密封 （5）低闪点液体；（易汽化） （6）高熔点产品（加热）

4、冷却方式的选取（国外推荐方式） 温~50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 度℃ ＞150 介质 透平油等润滑自冲洗 自冲洗+静环冷却或背冷密封腔左面措施+冲洗管路上加性好的油类 中设冷却水套 冷却器 其他介质 自自冲洗+采取有冷却的自冲洗密封腔中设冷却水套 冲静环冷却洗 或背冷 机械密封性能影响因素：

1、密封件本身方面：结构、材料、制造等。（取决于制造厂） 2、使用条件方面：安装、介质性质、操作使用等（取决于用户）。这里只讨论密封件本身的影响因素。

机械密封故障分析： 摩擦痕迹大于端面宽度：

1、泵运转时振动太大（使动环运转中产生径向和轴向振摆，液膜厚度变化大，有时密封面被推开，造成泄漏量增大）。

2、窄环与轴不同心（静环压盖止口间隙太大，因自重下沉）。 摩擦痕迹小于端面宽度：

1、窄环内缘高，外缘低，端面间隙呈收敛形

液膜压力增大，P比减小，造成泄漏（如果润滑条件好，长期不易跑和至正常）。

2、窄环外缘高，内缘低，端面间隙呈喇叭形，液膜压力减小，P比增大（如果润滑条件好，较快跑和，可用，但润滑条件差，会加剧磨损，很快失效）。

3、摩擦痕迹不连续，或局部接触，有时出现大半圆（俗称马蹄形）产生泄漏（硬环不平，有可能是热应力变形）。

硬环上无摩擦痕迹：

1、传动装置和轴（或轴套）打滑（如顶丝在高温下松动） 2、端面未贴和，安装失误

3、镶嵌环在高温下松脱

石墨端面出现均匀的环状钩吻：

1、端面液膜汽化，介质工作温度高，摩擦热产生汽化。 2、端面高温使浸树脂石墨性能下降。

3、非平衡型机械密封，K大，PV值高，大量摩擦热产生汽化。 4、介质润滑性不良（液态烃、热水）。

5、抽空和汽蚀，引起干摩擦或半干摩擦，使沟纹深一些 其他故障分析： 1、镶嵌环松脱

在高温泵（或PV值高的场合）镶嵌环易松脱产生泄漏。如介质为重油、渣油等，环与座之间有油渍，但磨损小（因润滑性好），如介质是汽油，液态轻，环与座之间有磨损，但无油渍。

2、辅助密封圈失效方式

（1）如图，镶嵌环松脱，端面磨损。 （2）4FV圈唇部卷边（密封腔汽蚀产生。）

（3）4F由白色变成灰黄色，两件粘在一起；橡胶出现龟裂粘在密封环上。（泵抽空，密封面干摩擦所致）。

（4）仅仅靠径向密封的密封圈，使用过程中，橡胶老化失弹，4F冷流变形，失去过盈量造成泄漏。

3、传动机构失效

密封的传动件常常是紧定螺钉，传动螺钉，传动销，凸缘，拔叉，甚至是单只大弹簧，造成他们的失效常常是：（1）高温使其松动；(2)泵的汽蚀或非补偿环安装倾斜,造成振动冲击磨损；（3）端面比压过高或频繁大幅波动；（4）组对不当（易咬合）使摩擦系数高，润滑性不好；（5）开、停车频繁或受力过大。

4、弹簧断裂

（1）设计不当（弹簧指数过小，c=D/d应≥4（5~8））、材料缺陷、制造不良、疲劳裂纹扩展造成。

（2）应力，腐蚀断裂。 （3）过载断裂。

5、轴套（靠补偿环密封圈处）出现麻坑

（1）泵内介质汽蚀（2）非补偿环安装倾斜。这两种原因会导致振动，密封圈轴向振动频率过高使轴套产生麻坑。

6、焊接金属波纹管故障 （1）高温失弹，高压破裂

（2）波片之间结焦、积碳，堵塞失弹（不能用于结焦、积碳和有结晶析出的泵中） （3）外装式弹率小，打开端面

以上是关于机械密封的相关知识，由于篇幅有限，很多知识尚未涉及。机械密封是使用较广、较为成熟度的密封方式，当然，仍存在尚需改进的地方。在实际应用中，将机械密封、气膜密封、液膜密封等比较、结合使用，效果显著。

密封技术论文

姓名： 邱智伟

学号： 20090390214 专业： 热能与动力工程2班 学院： 化工与能源学院

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4qjx.html