時間：2023-09-19 16:26:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械密封原理與結構，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】化工;機械密封;泄漏
機械密封具有效果明顯、可靠性高、互換性好、結構簡單而緊湊、檢修方便等特點，廣泛應用于石油、化工企業(yè)各類機械設備中。隨著化工企業(yè)流程化、自動化水平的不斷提高，其配套機械設備的平穩(wěn)運行顯得尤為重要，密封效果的好壞早已成為評定機械產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性的一個重要指標。
1 機械密封
機械密封是依靠固定在泵軸上動環(huán)和固定在泵殼上的靜環(huán)，動、靜環(huán)的兩端面間在彈簧力作用下保持緊密貼合接觸，達到阻漏的密封裝置。在化工行業(yè)多用于各類泵、釜、壓縮機等設備的旋軸的端面密封。
1.1 機械密封結構組成
機械密封的基本元件是由靜止環(huán)、動環(huán)、壓蓋、推環(huán)、彈簧、定位環(huán)、軸套、動環(huán)的密封、靜止環(huán)的密封等組成。一般機械密封的靜止環(huán)用軟材，動環(huán)用硬材。由單端面機械密封和雙端面機械密封兩種結構形式組成。
1.2 機械密封工作原理
機械密封工作原理是補償彈性構件和流體壓力的作用下，在平面摩擦副的貼合面之間形成一層液體薄膜，配以輔助密封達到端面密封的效果。這層液體薄膜起到了平衡動壓力、靜壓力和的作用。圖1是機械密封的示意圖。
圖1 機械密封結構原理
1.3 機械密封特點
機械密封具有以下工作特點：
（1）基本可以達到完全密封，在輸送有爆炸危險或有毒介質(zhì)時能保證安全;
（2）機械損失少，大幅提高輸送效率;
（3）安裝面確定后，端面密封裝置能自動調(diào)整，對操作與維護的要求不高;
（4）結構緊湊，外觀尺寸小，特別是在高壓下更為明顯;
（5）加工制造精度高，結構復雜。
2 機械密封的泄漏
正常工況條件下，化工機械密封的泄漏量控制在0.2～3mL/min之間。但是大多數(shù)化工機械密封由于各種突況、人為誤操作、沖洗失效、工況改變等不可克服的原因，都可能造成泄漏改變。
2.1 泄漏點的觀察位置
一般出現(xiàn)泄露點位置是：
（1）靜密封環(huán)端面（密封圈）的泄露;
（2）平面摩擦副貼合面的泄露;
（3）動環(huán)與軸套密封的泄露;
（4）壓蓋與殼體接觸面密封圈的泄露;
（5）軸套密封圈的泄露。
2.2 泄漏量的計量判斷
一般來說，泄漏量的大小與機械密封的軸徑成正比。轉軸直徑dQ50mm時，，漏泄量tQ3mL/min;轉軸直徑50QdQ120mm，泄漏量tQ6mL/min。但是在實際工作中，毫升比較抽象，難以計量和判斷的，取而代之的是“每分鐘多少滴”，直觀實用。例如：化工器械密封軸徑對化工輸油泵機械密封，要求高壓端泄漏量tQ30滴/min。
2.3 密封端面對泄漏量的影響
密封端面直接影響著泄漏量的多少，因此其加工工藝、加工質(zhì)量要求非常高。安裝機械密封時務必嚴格控制壓緊力，保證其單位面積上受到的壓緊力在規(guī)定的范圍內(nèi)。如若壓緊力過大，泄漏量減少，導致系統(tǒng)故障，加劇端面磨損;反之則泄漏量加大。
3 機械密封失效的原因分析
3.1 機械原因導致密封失效
（1）關鍵件的機加工精度不合格;
（2）泵轉軸與軸套之間的配合（過盈或間隙）精度不合格;
（3）安裝聯(lián)軸器時不同心、平行度較差，導致徑向力過大;
（4）軸向力偏大;
（5）其它零部件安裝不合格并產(chǎn)生振動，增大機械密封的振動。
3.2 機械密封磨損超差
（1）密封圈受力不均、厚薄不勻、老化變型或壓偏;
（2）機械密封壓蓋位置偏移，靜環(huán)密封圈損壞;
（3）機械密封彈簧壓力不勻;
（4）機械密封摩擦副端面損傷;
（5）機械密封固定螺釘折彎變形或斷裂失效。
3.3 其它原因
（1）泵入口堵塞，有抽空現(xiàn)象、汽蝕現(xiàn)象嚴重、泵體長時間憋壓，導致密封破壞;
（2）冷卻水、油由于冷卻系統(tǒng)管路堵塞、損壞等故障，致使供應不足或中斷，從而導致密封破壞;
（3）啟泵前未按照操作規(guī)程將泵體排空、盤車，導致密封破壞;
（4）密封腔內(nèi)有空氣，導致密封破壞;
（5）有化學腐蝕性強和顆粒介質(zhì)通過吞化系統(tǒng)進入摩擦副，導致動、靜環(huán)的密封端面損壞;
（6）人為操作不當、機械故障，其它設備（例如各種保護）誤動作，導致密封破壞;
（7）突然停電或外因停機，導致密封破壞。
4 優(yōu)化運行提高密封效果
4.1 連續(xù)平穩(wěn)運行
正確的操作和日常維護保證化工企業(yè)設備在高（下轉第114頁）（上接第59頁）效工作區(qū)的平穩(wěn)運行，為機械密封提供了良好運行的環(huán)境，做到“一點一案、一點一記”，從而最大限度延長密封壽命。
4.2 觀察泄漏量
定時、定人有針對性的檢查化工機械密封泄漏，并認真記錄并分析沖洗介質(zhì)的壓力、流量、溫度等技術參數(shù)，通過日常積累提高員工的故障預判能力。
4.3 技術革新
根據(jù)設計要求及時新舊密封更新，利用密封拆修的時機組織技術人員學習，積極改良設備優(yōu)化運行，不斷技術革新。
4.4 計劃檢修
充分利用每年兩次的春、秋檢，保證機械密封在檢修間隔期內(nèi)的正常運行， 實現(xiàn)密封嚴密可靠，從而能保證化工機械的壽命。
5 結論
隨著機械產(chǎn)品技術水平的不斷提高，許多新技術、新觀念廣泛應用于化工企業(yè)的新型設備之中，機械密封仍然起到舉足輕重的作用，這就要求廣大的企業(yè)員工在日常的使用、維護工作中多檢查、多留意、多分析，本文總結化工機械密封常見故障原因分析和處理措施，同時通過員工技術培訓、經(jīng)驗交流、實操演練最大限度的保證企業(yè)設備安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟、高效的運行。
【參考文獻】
[1]陳德才，崔德容.機械密封設計制造與使用[M].機械工業(yè)出版社，1993.
[2]孫見君.機械密封泄漏預測理論及其應用[M].中國電力出版社，1997.
[3]趙林源.機械密封實用方法與技巧[M].石油工業(yè)出版社，2009.
關鍵詞：機械設備機械密封
機械密封是由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力的作用及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成避免流體泄露的裝置。機械密封在在旋轉機械中的使用是非常廣泛的，這是由于其具備良好的密封性和穩(wěn)定性，而且泄漏量較少，摩擦功耗低，使用周期長，對軸(或軸套)磨損很小，能滿足多種工況要求等特點。但是其密封結構復雜，使用條件苛刻，若使用不當就會直接影響到機械設備的性能與使用壽命，因此，探討機械密封失效的原因，并采取有效措施及時予以改進，才能有效提升機械設備的使用壽命。
1、機械密封的典型結構與原理
機械密封是指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（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成的防止流體泄漏的裝置。機械密封一般多用于離心泵、離心機、反應釜、壓縮機等旋轉機械設備上。
1.1 機械密封的典型結構
機械密封主要有三類部件組成：(1)密封端面：動環(huán)、靜環(huán)──摩擦副；(2)緩沖補償機構：由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等）構成；(3)輔助密封圈:包括動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式,如O型圈、V型圈、楔形圈等。
1.2 機械密封的原理
機械密封就是通過一系列零件將徑向密封轉化為軸向密封，在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機械密封（軸向密封）在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進行補償，故機械密封比填料密封壽命長。
2、機械密封失效的原因分析
常見的機械密封失效原因有動作性損壞、密封面平面度損壞、密封面性破損及多因素疊加作用引起的失效等。
2.1 動作性損壞失效
動環(huán)與靜環(huán)隨軸的旋轉而頻繁重復運動，不僅改變了密封端面，也增加了軸向移動量，特別是熱及壓力變化的積累，逐漸降低了機械密封的精度。長此以往就引起密封端面、銷、軸套、螺栓及彈簧等部件損傷或變形，失去隨動性，造成密封失效。
(1)顆粒物質(zhì)進入堵塞使彈簧作用受限、滑動部件動作失調(diào)、密封面表面磨損，破壞了密封性。既使僅有微量漿料填積，也會嚴重影響機械密封的動作性；(2)滑動密封面磨損、硬化、老化，使軸及軸套損壞、彈簧座磨損、彎曲等；(3)附著高油油類分解焦化或碳化物顆粒附著溶液中析出餾分的結晶物造成微量泄露粘合。
2.2 密封面平面度損壞失效
密封面平面度損壞多為不均性滑痕或面部切斷痕。引起摩擦副密封失效的原因主要有：
(1)操作中因抽空、氣蝕、憋壓等，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；(2)安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；(3)動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；(4)靜環(huán)密封圈過松，當動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；(5)工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉中進入摩擦副，損壞動、靜環(huán)密封端面；(6)滑動件熱裝時，溫度變化與熱膨脹差引起的密封面變形。會使密封性因緊同件儒變、松動，結構熱應力過高及熱變形過大而損壞。導致失效。
2.3 密封面性破損失效
端面密封不僅靠端面液膜的密封功能達到密封目的，還借端面液膜的作用而正常運行。
(1)端面液膜破損會導致干摩擦，使密封面變得粗糙和磨損加速，甚至會使碳化硅與超硬質(zhì)合金等硬質(zhì)耐磨材料產(chǎn)生裂紋。(2)滑動摩擦面溫度急劇上升時，未能及時除去的熱積累會導致密封面間的密封液蒸發(fā)，膜消失后的干摩擦。加速了密封面的損傷，易引發(fā)突然失效。
2.4 多因素疊加作用失效
高粘度液體和起停返復操作的機械易發(fā)生以“碳疤”(密封面上隆起的微細“泡疤”)為起點，輻射狀生長裂紋、剝離、脫落等多種缺陷。而干摩擦、滑動不良、平面度變形和相對側硬質(zhì)滑動環(huán)變形等多因素疊加作用也會造成失效。這些泄露現(xiàn)象多為局部的面壓力上升和液膜破壞、熱循環(huán)及疲勞所致。
3、防止密封失效的有效措施
(1)根據(jù)轉動設備使用條件和工況進行適當?shù)倪x型，設置必要的輔助設施，比如，高溫情況下宜選用耐高溫材質(zhì)的石墨、鈷基碳化鎢等密封環(huán)，以提高高溫使用性能，同時設置密封沖洗設施，起到冷卻、、凈化的功能。
(2)加強日常的規(guī)范使用和維護保養(yǎng)。在機械密封工藝管理中，有相當大一部分導致機械密封失效的原因是人為引起的，也就是說，由于管理不嚴，同樣可以導致機械密封失效，所以，在機械管理當中，設備管理人員應當提高機械工藝的管理，確保工藝指標在生產(chǎn)過程中保持穩(wěn)定，還要依照使用規(guī)程正確使用轉動設備，加強日常巡檢，時刻關注轉動設備的運行狀況。
(3)提高機械密封的檢修質(zhì)量。機械密封是一個零部件，所以，除了關注機械使用、運行的環(huán)境之外，我們還必須從源頭入手，做好機械密封的安裝步驟，日常檢修中要注重檢修質(zhì)量，在密封裝配過程中要輕拿輕放，保持密封元件的完整清潔，按照檢修規(guī)程合理調(diào)整間隙與配合。
(4)提高機械密封的完好程度。眾所周知，一臺機械設備的完好程度不僅影響機械工作的效率，也會影響機械零部件的使用周期，所以，要想有效提高機械密封的使用壽命，就必須保證機械的完好程度，當一臺設備的運轉振動頻率較小，運轉較為平穩(wěn)，那么將會大幅度提高機械密封的使用壽命。
此外，隨著材料和制造技術的進步，機械密封的可靠性有了極大的提高，現(xiàn)在機械密封本身無故障運轉多年已很常見，所以不能單純從機械密封本身尋找失效原因，一定要綜合考慮機械密封的安裝精度、操作運轉條件、機封裝配精度等因素，查清原因，有針對性的解決存在的問題。這樣才能真正提高密封質(zhì)量，減少密封失效現(xiàn)象的發(fā)生。
4、結語
機械密封失效原因具有多樣性、復雜性，只有不斷在實踐當中發(fā)現(xiàn)問題，總結經(jīng)驗，才能迅速找到機械密封失效的原因，并及時采取有效解決予以解決，才能最大限度保障機械裝置整體的安全、穩(wěn)定、高效運行。
參考文獻
關鍵詞：巴西坎迪奧塔1×350MW火電機組、60HZ、凝結水泵機械密封、泄漏
Abstract: Brazil Candy Horta 1 ×350MW units in condensate system design with 2 sets of condensate pump, during the normal operation of a preparation; according to the Shanghai KSB manufacturers design, condensate pump cylinder body is a vacuum sealing water system design, use of mechanical seal.
Key words: Brazil Candy Horta is 1 × 350MW, 60HZ thermal power unit, condensate pump, mechanical seal leakage
中圖分類號：TM3 文獻標識碼：A 文章編號：
機械密封各個接口功能說明如下表：
凝結水泵機械密封密封水系統(tǒng)主要流程特點及密封原理介紹：
1、為保證可靠性，進水管路有兩路水源，一路是凝泵出口母管，另一路是電廠的除鹽水母管。
2、除鹽水母管供水管路有兩個作用，一是機組啟動前，由于凝結水母管沒有壓力，用除鹽水母管水源作為啟動用水；二是當機組運行中，運行凝泵如果突然跳閘，凝結水母管壓力下跌，此時作為事故用水3、根據(jù)廠家設計，進水壓力控制在0.2-0.6MPa左右，壓力過高，超過機械密封的密封壓力，將使軸封向外漏水。
凝結水泵機械密封現(xiàn)狀：1、機組運行1年后，密封水進、出水壓力表現(xiàn)異常，具體運行情況如下： 1.1、機組真空建立前，通過調(diào)節(jié)機械密封入口密封水手動閥門，可以保證運行凝泵和備用凝泵的密封水入口壓力在0.2-0.6MPa、出口壓力在0.1-0.15MPa，符合設計要求； 1.2、機組真空建立后，運行、備用凝泵機械密封的密封水進出口壓力降至0，經(jīng)多次調(diào)節(jié)密封水進出口閥門，運行凝泵機械密封進口密封式壓力最高達到0.1MPa，而其余壓力均為0，不符合設計要求的壓力范圍。
1.3、運行凝泵機械密封漏水、備用凝泵機械密封漏氣，嚴重影響凝結水泵的出口流量和壓力參數(shù)，造成泵出力不足，尤其是當負荷在280MW以上時，不得不投運2臺凝泵。
密封水壓力表現(xiàn)異常原因分析因Q、D接口僅作為沖洗水，與密封水壓力沒有直接關系，在此撇開不予討論。密封水進出水壓力低甚至降至0，必然是因為在機組真空建立后、密封水需求流量增大造成的。為此需要分析，廠家設計的密封水系統(tǒng)還有哪些可改進之處，可以降低密封水的需求量，以達到機械密封處密封水進出口壓力平衡。
通過查看凝泵圖紙，并對照現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)機械密封上除了Q、D、F、F'的四個接口，還有兩個不明接口與水泵本體有連接，
結構多出的兩個接口，根據(jù)凝結水泵總圖和工作原理分析，A接口使密封水腔室與次級葉輪出口相連，作用是使運行泵的軸封水由自身供給；B接口使環(huán)形回水腔室與泵入口側（即負壓區(qū)）相連。
改進方案1、接口B口徑為DN32，雖然在軸封盒內(nèi)部有回水節(jié)流孔（如上圖所示），但經(jīng)計算，節(jié)流孔總通流面積已大于DN25的通流面積，無法起到節(jié)流作用。如在接口B處進一步節(jié)流，將明顯降低密封水用量。節(jié)流方式通常有加裝節(jié)流孔板，或加裝閥門調(diào)節(jié)，為方便起見，此處加裝一只DN32球閥進行節(jié)流。2、根據(jù)實際運行密封水壓力低甚至降為零的情況，密封水從接口B流入泵內(nèi)，通流量已經(jīng)偏大，因此，再設置接口F'作為第二個密封水回水通道顯得多余，因此取消F'出水管路，將此接口僅作為測量軸封盒腔室內(nèi)部壓力檢測用。此出水管路取消，進一步簡化了密封出水回收問題。3、接口A是泵利用自身次級葉輪出口供密封水，由于密封水從接口B處流入泵內(nèi)的流量已考慮用閥門進行有效控制，因此密封水供水量不足已不再成為問題，為便于密封水壓力調(diào)節(jié)，此管路也加裝DN32球閥以方便平衡。
為方便監(jiān)視機械密封進出口密封水管道壓力，需在密封水進、出口管道閥門后分別安裝量程為1MPa和0.6MPa的壓力表。
運行情況及調(diào)整要點 密封水系統(tǒng)管道改進后，密封壓力能滿足廠家技術要求，消除了運行隱患。根據(jù)運行調(diào)整過程中的壓力變化特征，提出如下運行調(diào)整原則和重點注意事項： 1、運行凝泵應以監(jiān)視控制密封水出口壓力為主，控制在0.1-0.15MPa范圍內(nèi)。接口F'是距離密封水進水接口F最遠的部位，因此也是軸封盒腔室內(nèi)部壓力最低的部位。此處壓力控制在0.1MPa以上，則表明軸封盒腔室各處均已處于正壓，這樣，就杜絕了凝泵軸封處向內(nèi)漏空氣的可能。 2、運行凝泵機械密封入口密封壓力僅作為觀察參考，注意不宜過高即可，控制在0.2-0.6MPa。密封水進口壓力越高，機械密封向外漏水的可能性就越大。此外，壓力過高還會使泵組向下的軸向推力增大，導致泵組推力瓦溫升高。 3、運行凝泵停止轉備用后，如局部結構示意圖所示，節(jié)流套處由正壓變?yōu)樨搲海⑷胼S封盒的密封水將有一部分從節(jié)流套與節(jié)流襯套間隙處進入泵內(nèi)，使密封水供水量減少、泄水量增大，因此密封水出口壓力會從0.1-0.2MPa變?yōu)樨搲骸榱耸馆S封盒腔室壓力恢復到正壓，勢必要開大密封水進口閥門，或關小B接口至泵入口管道閥門，由于閥門開度發(fā)生變化，這樣到下一次泵啟動時，密封水進口管道壓力會超出設計值0.2-0.6MPa較多，有可能會超過壓力表量程導致壓力表損壞。因此運行泵轉備用后，不必使密封水出口壓力恢復到設計值0.1-0.15MPa，根據(jù)經(jīng)驗，恢復到0-0.1MPa即可（具體視機械密封的嚴密程度而定，以保證凝水溶氧不明顯上升為原則）。 4、運行人員對機械密封沖洗水路（接口Q、D）的結構原理要有正確認識，不要將其視為“第二道水封”，其水封作用是很有限的，應對沖洗水量加以控制，有少量滴出即可，開大了會造成無謂的浪費。
結論
對于抽送負壓介質(zhì)的泵，只要相關密封水輔助系統(tǒng)配置得當，采用機械密封完全可以保證密封可靠，避免影響溶氧指標和泵出力不足的隱患。
凝結水泵軸封結構優(yōu)化設計、采用機械密封的做法是成功的，解決了凝結水泵軸封泄漏問題，提高了設備可靠性和技術裝備水平。
與填料密封結構的凝泵相比，機械密封結構的凝泵幾乎沒有除鹽水損耗，按每臺泵減小軸封泄漏量1.25t/h、年運行8000小時計算，每臺機組年節(jié)約除鹽水量20000噸，十分可觀。另外機械密封的磨擦阻力損失比填料密封小得多，使得泵浦效率得到一定的提高，因此也有一定的節(jié)電效應。
參考文獻
（1）巴西項目凝結水泵設備供貨合同CCE-013
【關鍵詞】油漿泵 機械密封 改造
油漿泵是某公司催化裂化FCC裝置用以輸送含有催化劑顆粒的塔底泵。該泵型號為100PYS2130，單級懸臂離心泵，軸功率75kW，流量45.5m3/h，揚程130m。輸送介質(zhì)為油漿，介質(zhì)溫度370℃，泵吸入口壓力為0.2MPa。雖然該泵一直使用的是焊接波紋管機械密封，但由于工況介質(zhì)等諸多因素的影響，該泵在實際使用過程中，機械密封經(jīng)常發(fā)生泄。據(jù)統(tǒng)計，機械密封使用壽命最短的時間為15天， 平均使用壽命為4個月左右， 嚴重影響了工藝裝置的正常生產(chǎn)。為徹底消除隱患，筆者對該泵的機械密封系統(tǒng)進行了分析及改造，提高了機械密封的運行周期，確保了裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。
一、故障原因分析
催化油漿泵中的機械密封是DBM290焊接波紋管機械密封，該密封結構特點為： 靜止式金屬波紋管結構； 動環(huán)與軸套法蘭、螺釘連接； 動環(huán)摩擦副低膨脹合金鑲嵌，靜環(huán)摩擦副為浸銻石墨； 葉輪壓緊軸套實現(xiàn)軸套密封墊的密封。油漿泵的工作介質(zhì)為催化油漿，介質(zhì)溫度高且含有催化劑等固體顆粒，運行工況比較惡劣。通過數(shù)次檢修及對原機械密封的解剖分析，發(fā)現(xiàn)機械密封失效泄漏的原因主要有以下幾個方面。
摩擦副磨損。DBM290焊接波紋管機械密封靜環(huán)摩擦副采用的材料是浸銻石墨，拆檢發(fā)現(xiàn)靜環(huán)摩擦副磨損嚴重且內(nèi)外緣有缺口。通過試驗發(fā)現(xiàn)， 機械密封的端面比壓受波紋管的有效直徑的影響，而有效直徑是隨壓力的變化而改變。由于壓力過大，導致摩擦副過度磨損引起泄漏。同時油漿中含有固體催化劑顆粒其含量為一般不大于6g/L， 生產(chǎn)不正常時為12g/L 左右， 在操作中工藝條件稍有波動， 催化劑顆粒會進人密封面內(nèi)，劃傷了動環(huán)密封面，并破壞了液膜的連續(xù)性，從而引起泄漏。正常密封時，密封面處于邊界或半液體狀態(tài)，兩表面被一層邊界膜分開。當密封面間混有催化劑顆粒或靜環(huán)密封面上有磨損時，兩密封面間液膜厚度明顯增厚，從而導致了油漿大量泄漏。
摩擦副表面熱裂紋。拆撿發(fā)現(xiàn)摩擦副的硬質(zhì)合金環(huán)出現(xiàn)由硬面中心向外發(fā)散的許多粗細不一的徑向裂紋。焊接波紋管的硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座兩種材料的膨脹系數(shù)存在差別，在機械密封冷卻水壓力不穩(wěn)定或溫度發(fā)生較大變化時容易產(chǎn)生局部高溫，從而導致局部熱應力過大，合金環(huán)表面熱裂引起密封失效。
波紋管內(nèi)側波谷部位的軟焦塊。溫度高、密度大、含有固體顆粒是油漿生成軟焦塊主要原因。該泵在370℃的工況下使用，油漿會慢慢沉淀或凝固在波紋管的縫隙中形成軟焦塊。隨著時間的推移，波紋管縫隙內(nèi)的軟焦塊使得波紋管不能進行軸向拉伸、壓縮，失去彈性。這樣，波紋管就無法提供隨介質(zhì)壓力變化的軸向作用力，起不到補償作用，使端面液膜壓減小，造成液膜反壓系數(shù)下降， 以致于端面比壓下降， 引起密封失效。
軸套密封墊易發(fā)生泄漏。DBM90密封傳動方式為鍵傳動，軸套密封是靠葉輪壓緊軸套內(nèi)的軸套墊來實現(xiàn)的。造成軸套密封墊泄漏的原因主要有：a. 葉輪發(fā)生反轉或泵體預熱溫度過快造成葉輪鎖緊螺母松動，使得密封墊無法壓緊而泄漏；b. 在安裝過程中，軸套密封墊內(nèi)進入雜質(zhì)，使其密封性能失效而泄漏。
二、解決措施
開槽斜面擠緊軸套式密封結構。針對密封軸套墊的泄漏，采取了開槽斜面擠緊軸套式密封結構。這種定位傳動可靠，安裝、拆卸方便且不傷軸。另外，還設置了限位板，便于泵外調(diào)整密封的壓縮量。波紋管內(nèi)徑一處設一45°斜角，以分散應力，延長波紋管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代其他密封材料，可以承受高達425℃的高溫。
采用耐磨摩擦副材料。由于油漿泵介質(zhì)含有固體顆粒， 所以在摩擦副動環(huán)表面噴涂了氧化鉻（Cr2O3 ） ，靜環(huán)材料選用YG6，該配合屬于“硬質(zhì)合金-硬質(zhì)合金”形式。由于二者硬度不同，既可防止動靜環(huán)密封面同時損傷，又避免了產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象。針對高溫環(huán)境下密封環(huán)鑲嵌結構容易脫落的現(xiàn)象，改用整體結構密封環(huán)。密封壓縮量定為3.4mm，有效降低了密封面過多的摩擦熱。
金屬波紋管作為旋轉動環(huán)。原來所用的機械密封為靜止式結構，油漿極易在波紋管縫隙生成焦塊。為了防止機械密封波紋管縫隙結焦，筆者將金屬波紋管設計成旋轉型結構。旋轉式波紋管密封在旋轉離心力作用下可以自身清洗波紋管，減少波紋管沉積和內(nèi)側結焦，并能防止因急冷造成的波紋管變形。
改善密封的冷卻、沖洗效果。高溫油漿泵由于介質(zhì)溫度高，加之短時間的機械負荷或熱負荷的作用，使得密封面間穩(wěn)定液膜轉變?yōu)檎羝麪顟B(tài)，這轉變過程中的溫差產(chǎn)生了輻射狀徑向小裂紋。為了改善密封摩擦副的冷卻效果，將循環(huán)水冷卻改用輕柴油冷卻并將原來密封壓蓋的進、出冷卻孔直徑增加2mm，這樣避免了冷卻介質(zhì)的汽化且流量增加一倍，大大改善了冷卻效果。為了避免催化劑顆粒粘結，堵塞沖洗管通道，將沖洗孔直徑由5mm增大到7mm，沖洗壓力控制在0.5MPa。通過自沖洗的改進，有效地控制了密封端面溫升，增大液相面積，改善了摩擦狀態(tài)。
三、結束語
通過對油漿泵機械密封的失效原因分析，從其材料及結構等方面進行了有效改進。目前，改造后的油漿泵已應用于工業(yè)生產(chǎn)中。改造前該泵有效運行時間平均為4個月左右，改造后，該泵連續(xù)運行最長可達8 000h，期間經(jīng)過長周期高負荷運行和頻繁的切換運行而無泄漏故障。通過對油漿泵機械密封的改造及應用，不僅解決了影響裝置穩(wěn)定運行的難題，而且還產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益。由此可見，催化裝置油漿泵機械密封的改造是成功的。
參考文獻：
[1]顧永泉.機械密封實用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.
關鍵詞：石油機械密封；工作原理；失效；對策
中圖分類號：TS653 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2014）01（b）-0000-00
在實際的石油化工生產(chǎn)中，常會有一些有害流體產(chǎn)生，為了防止這些有害流體外流，往往會把它們封裝在專門的裝置中。在石油化工生產(chǎn)中機械密封裝置因其所存在的優(yōu)勢而被普遍應用，機械密封是接觸式密封的一種，保證機械密封的正常運轉是系統(tǒng)裝置與設備進行安全生產(chǎn)以及長周期運行的重要前提基礎和保障。為了保證石油機械密封能夠更好的運行，就應該對其工作原理進行分析，不斷的改善機械密封裝置，促進石油化工事業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。
1石油機械密封的工作原理及特點
1.1石油機械密封工作原理
機械密封，通常被形象地稱為“端面密封”，其是一種避免有害流體流出的裝置，在工作原理上，主要是借助于流體的壓力和磁力的作用提高密封效果，使垂直于旋轉軸線的端面保持貼合并且相對滑動，從而提高了密封的質(zhì)量。在石油領域中所使用的機械密封在原理上與普通的機械密封基本一致，是在彈簧力與介質(zhì)壓力的作用下，非旋轉環(huán)緊密地貼合到旋轉環(huán)上，在旋轉的過程中，雙方實現(xiàn)相對性地滑動，介質(zhì)的徑向流動就會被阻止，此時所形成的摩擦副即為機械密封的主密封。彈簧與介質(zhì)壓力的向下推動，會對于摩擦副經(jīng)過摩擦所受到的損害進行補償，從而能夠保持密封端面之間緊密接觸的持久性。機械密封的密封圈作用，還可以對于環(huán)和軸之間所產(chǎn)生的縫隙進行補償，以避免有液體從縫隙泄露。在非補償環(huán)和壓蓋之間所采用的是非補償環(huán)輔助密封圈，其可以避免介質(zhì)從這里流出。在實際的應用中，石油機械密封的輔助密封圈并不會有相對的運動狀態(tài)，屬于是靜密封。另外，在密封圈的選擇上，一般會選擇使用“O”形圈，也可以使用墊片來進行處理。
1.2石油機械密封特點
機械密封主要由四部分組成，即：密封端面（動環(huán)和靜環(huán)組合）、輔助密封圈、緩沖補償部分（以彈性元件組成）、促使動環(huán)能夠隨著軸旋轉的傳動部分。從石油機械密封的特點上來看，主要表現(xiàn)在其使用壽命較長、可靠性高、泄露量小、功耗較低，并且不必經(jīng)常進行維修，對軸的磨損小，能夠很好的適應實際生產(chǎn)過程中較高的密封要求，例如高溫、低溫以及真空的環(huán)境狀態(tài)下，或者是各類腐蝕性強的物質(zhì)，都要采取特殊的密封措施。對于設備裝置的密封，機械密封是最為關鍵的，但是由于其機械密封結構相對復雜，所以，即便是存在著很多的密封優(yōu)點，鑒于其在制造和安裝的過程中，對于精準度的要求很高，導致了成本提高，而且對于維修人員的技術要求也會很高。因此，保障密封工作的可靠性，對于延長石油機械密封的使用壽命是非常必要的。
2石油機械密封失效的原因及對策
2.1失效原因分析
2.1.1由于壓力導致機械密封失效
在機械密封中，若密封壓力腔內(nèi)的壓力超過了其可承受的范圍，則其密封端面比壓，從而導致液膜難以更好的形成，甚至會出現(xiàn)端面磨損嚴重的現(xiàn)象，與此同時，也會使發(fā)熱量增多，致使機械密封零件變形。當工作壓力出現(xiàn)波動的現(xiàn)象，會使彈性變形量以及密封效果帶來一定的負面影響，泄漏量也會隨著壓力的變化而變化。
2.1.2因為介質(zhì)腐蝕引起機械密封失效
首先，機械密封的表面在腐蝕性介質(zhì)的作用下遭到嚴重的腐蝕作用，在強烈的腐蝕作用下，并且時間上延續(xù)較長，就會將石油密封機械的某些密封部件穿透，從而導致泄露現(xiàn)象發(fā)生。其次，在介質(zhì)腐蝕與應力的共同作用下，彈簧和金屬波紋管會出現(xiàn)破裂的現(xiàn)象；第三，機械密封裝置上的碳化鎢環(huán)一般是要焊接到不銹鋼座上面的，在使用的過程往往會出現(xiàn)不當操作，就會導致不銹鋼座出現(xiàn)晶間腐蝕。
2.1.3高溫致使機械密封失效
第一，導致機械密封失效的一項重要因素是常高溫油泵，諸如減壓塔底泵、油漿泵、回煉油泵等出現(xiàn)熱裂。在干摩擦的作用下，或者抽空、冷卻液中斷、以及密封面中混入雜質(zhì)等因素，都會造成密封面的環(huán)表面出現(xiàn)徑向裂紋。第二，密封機械的常用部件碳-石墨環(huán)，很容易出現(xiàn)石墨碳化，從而造成了機械密封失效。這主要是由于碳-石墨環(huán)必須在零下105到250攝氏度之間進行工作，一旦超過了這個溫度范圍，就會發(fā)現(xiàn)有樹脂從碳-石墨環(huán)的表面析出，進而在高溫狀態(tài)下，摩擦面周圍的樹脂就很容易被碳化，當有粘結劑出現(xiàn)，就會因發(fā)泡軟化而導致機械密封失效。第三，對于一些橡膠輔助密封件，諸如氟橡膠、全橡膠以及乙丙橡膠等，如果超出了被允許的溫度范圍，就會由于老化而失去彈性，從而出現(xiàn)了變硬、龜裂的現(xiàn)象，機械密封失效。目前所使用的機械密封主要是以柔性石墨為主要材料，其具有耐高溫、耐腐蝕的性能，但由于回彈性較差，很容易在外在環(huán)境的影響喜愛發(fā)生脆裂，使機械密封失效。
2.2相應的解決對策
1、對于密封機械的選型，要根據(jù)轉動設備的作業(yè)環(huán)境和工況來選擇，一些輔助設施是必不可少的。例如，在高溫的環(huán)境條件下作業(yè)，所選擇密封環(huán)就要具有耐高溫性，石墨、鈷基碳化鎢等都是較好的選擇。此外，還要配置必要的密封沖洗設施，以起到冷卻、、以及凈化的功能。
2、對于石油機械密封的日常使用，要按照規(guī)范，并注意維護及保養(yǎng)。介質(zhì)和工作環(huán)境對于對機械密封具有一定的影響力，那么，在日常的使用過程中，就要按照規(guī)程正確操作，做好設備的密封巡檢工作，對于轉動設備的運行狀況時時關注，嚴格控制介質(zhì)的特性指標，以免機械密封使用環(huán)境的工況發(fā)生變化。
3、加強機械密封的檢修質(zhì)量。對于密封配置要進行常規(guī)檢查。重視檢修質(zhì)量，在密封配置過程中，對于保持密封元件要輕拿輕放，保持清潔完整，依照檢修規(guī)程來合理的調(diào)整間隙及配合。比如，機械密封面間隙以及彈簧比壓等，此外，還要注意避免使泵的振動幅度過大，尤其要注重轉子的動平衡及對中找正。
3總結
伴隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，無論工業(yè)生產(chǎn)還是日常生活，對石油的需求量日益增多，在石油化工領域中，機械密封顯得日益重要。石油機械密封在實際的工作中，其工作環(huán)境可能是氣態(tài)、液態(tài)、或者汽液態(tài)，若機械密封介質(zhì)的沸點較低，當機械處于運行狀態(tài)的時候，就會升高溫度，密封介質(zhì)就會被揮發(fā)，此時，密封的作用就很難發(fā)揮出來。注意選擇石油機械密封，并按照的相關的規(guī)范進行操作，只有這樣才會讓石油機械密封能夠安全可靠的運轉，延長其使用壽命。同時，相關的工作人員要熟練掌握機械密封的工作原理及其自身的特點，促使機械密封在石油化工領域充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢，更好的促進石油化工事業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。
參考文獻
[1]王雪光.石油化工生產(chǎn)常用機械密封形式及失效原因分析[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2011（08）：339―342.
[2]梁偉剛.淺談石油機械密封的工作原理[J].黑龍江科技信息，2013（21）.
[3]蔡仁良，顧伯勤，宋鵬云.過程裝備密封技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002：115.
[關鍵詞]污水泵 填料密封 機械密封 改造
污水處理工程是環(huán)境保護的重要項目,而污水泵作為污水處理工程的主要配套設備被廣泛應用于城市排污、礦山、冶金、電力以及石化等污水處理作業(yè),發(fā)展前景廣闊。污水泵產(chǎn)品除了要求技術性能好之外,密封是污水泵的關鍵,必須可靠性高,污水泵無故障運行時間長。污水泵在工作中,密封一旦失效,外部介質(zhì)或油室中的油便會進入電機腔,引起潛水電機缺相、短路、漏電、燒壞電機,甚至影響人身安全。因此,為了進一步提高污水泵使用的安全性、運行可靠性以及提高污水泵無故障運行時間,有必要對污水泵通常使用的機械密封進行結構分析,實行改進。
一、常用的密封形式及不足
目前,污水泵產(chǎn)品常用的密封形式有兩種:填料密封和機械密封。填料密封,如圖1所示,是最古老的一種密封結構,發(fā)源于工業(yè)革命之前的傳統(tǒng)密封裝置,有著100年的材料工藝、劑系統(tǒng)和制造方法,并保持持續(xù)進步,目前很多的應用場合。經(jīng)分析,該軟填料密封結構存在如下缺陷:
1.密封介質(zhì)含有的雜質(zhì)嚴重影響密封性能。雜質(zhì)進入軟填料密封內(nèi)部,進一步增大了填料密封和軸套之間的摩擦、磨損。雖然材料耐磨性較好,但是使用效果仍然不佳,泄漏頻繁。另外由于沒有采用封液對填料密封進行冷卻,也加劇了填料與軸套之間的磨損。
2.工作狀態(tài)不穩(wěn)定需頻繁調(diào)整和更換填料。由于軟填料自身具有的粘彈特性,在工作狀態(tài)下會出現(xiàn)明顯的應力松弛。為保持其正常的密封功能,需不斷地通過壓緊壓蓋來增大填料與軸的徑向接觸力,同時也增大了軟填料與軸的磨損,因此不得不經(jīng)常更換(或添加)填料,維修工作量和費用大大增加。
3.磨損嚴重致使能耗量大。根據(jù)軟填料密封的工作機理,填料密封與軸(或軸套)之間必須保持較大的徑向接觸壓力以維持密封,因此填料和軸(或軸套)的摩擦、磨損都很嚴重,在密封很快失去工作能力的同時,造成相當大的能耗浪費。
機械密封具有摩擦功率損失小、壽命長、不泄漏等諸多優(yōu)點,目前已在水泵上廣泛應用。要把填料密封結構的水泵改造成機械密封結構需從設計、結構和加工幾方面考慮。
文獻討論了污水泵工況時軟填料密封的失效原因,并提出了改進的方案,有一定的借簽和實用價值;機械密封亦稱端面密封,其有一對垂直于旋轉軸線的端面,該端面在流體壓力及補償機械外彈力的作用下,依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合,并相對滑動,從而防止流體泄漏。
污水泵中常用的機械密封結構有兩種形式:一種方案是在潛水污水泵的油室里安裝一套雙端面機械密封(見圖2);另一種方案是在污水泵油室里設置一套單端面機械密封,而另一套設置在泵腔,使用在所抽送的污水介質(zhì)中。
1—軸套;2—動環(huán)輔助密封圈;3—動環(huán);4—密封墊片;5—靜環(huán);6—靜環(huán)輔助密封圈圖機械密封通常由動環(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)生適當?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力,可使泵在不運轉狀態(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)進入密封端面。圖2所示為雙端面機械密封,水泵側與電機側兩道密封端面都是靠彈性構件-彈簧和密封介質(zhì)的壓力在旋轉的動環(huán)和靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當?shù)膲壕o力,使這兩個密封端面緊密貼合,端面間維持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。其中水泵側密封端面與電機側密封端面結合處B,是密封點,防止所抽介質(zhì)進入油腔,防止油腔內(nèi)的油進入電機腔;6為靜環(huán)與壓蓋端面之間密封點, A處是動環(huán)與軸配合面之間的密封點,C是箱體間的密封。
圖2中,A、B、C所示結構機械密封最容易出現(xiàn)泄露現(xiàn)象,由于使用介質(zhì)的復雜性,易使抱軸橡膠老化,一旦出現(xiàn)老化就直接影響彈簧傳動而使得密封失效,同時,兩端面密封都得靠同一個彈簧產(chǎn)生壓力,若其中一邊端面接觸失效,整套密封也就失效。因此,這種機械密封一直存在失效快、返修率高的不足之處,直接影響到泵使用壽命。
機械密封在實際運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行的,同時通過其基本原理可以看出,機械密封的正常運行是有條件的,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,再加上良好的機械密封自身性能,才能達到理想的密封效果。
因此,在實際應用中,以機械密封來代替填料密封的情況越來越多。
二、填料密封的機械密封改造
1.改裝方法
污水泵填料筒的徑向尺寸和軸向尺寸較小,影響了機械密封的安裝。在滿足強度的情況下,將填料筒的內(nèi)徑相應地擴大;若有軸套,可將軸套的外徑相應地縮小或將軸套拆除。
2.主要尺寸確定
(1)確定傳動套或彈簧座在軸套上的位置。如圖3所示。為了防止傳動套或彈簧座同填料內(nèi)套端面碰,把安裝機械密封的起點尺寸定為[H-K=5~15mm]。
(2)確定軸套總長度。軸套的總長度一般比原來的總長度稍稍長一點。因為考慮到軸套尾端部分要伸出密封壓蓋5~10mm左右,以利于安裝方便。尺寸根據(jù)設計的密封壓蓋厚度而定。
(3)確定傳動套或彈簧座在軸套上的定位尺寸D:D=L-[H-K-(5-10)+l]。
1.填料箱平面 2.填料箱殼體 3.填料內(nèi)套 4.軸套 5.軸 6.密封圈 E.內(nèi)套端面 H.填料箱深度 L.套筒長度
(4)軸套與軸的密封。軸套與的形圈軸的密封可采用聚四氟乙烯車制成直徑為3mm的O形圈來進行密封。安裝機械密封的軸套,要求具有良好的抗腐蝕性和耐磨性,對于放置動環(huán)密封圈的軸套表面要求鍍鉻處理,表面粗糙度為0.8。
(5)密封壓蓋結構尺寸的確定。機械密封的靜環(huán)裝在壓蓋上。壓蓋上安裝靜環(huán)的各種配合尺寸均按靜環(huán)的幾何尺寸進行設計,結構可參照機械密封有關資料。
3.改造技術要求
(1)安裝機械密封部位的軸或套。軸或套的徑向跳動0.04~0.06mm;表面粗糙度不低于0.8,軸或套外徑尺寸公差為h7;密封軸套端部必須做倒角并修光滑。
(2)密封壓蓋。密封壓蓋應有足夠的厚度,防止在液體壓力作用下產(chǎn)生變形;密封壓蓋固定螺栓不少于3個;與靜環(huán)密封圈接觸部位的表面粗糙度不低1.6,其接觸面對軸中心線跳動允差±0.04mm;安裝靜環(huán)密封圈的端部必須做倒角并修光滑。
(3)轉子。瞬時軸向竄動量不超過±0.15mm;軸向游動量不超過±0.1mm軸振動量不超過±0.05mm。
(4)密封腔。密封腔與密封壓蓋配合的止口跳動允差為0.04~0.08mm;密封腔與密封壓蓋配合的端面跳動允差為 0.06~0.08mm。
三、機械密封結構改造
將圖2中C處密封面是機械密封最容易發(fā)生泄露處,而錐面機械密封特別適合于含有固體懸濁物的泵送設備,因此將C處改為錐面密封,如圖4所示。靜環(huán)材料為填充聚四氟乙烯,動環(huán)材料為不銹鋼,錐面噴涂碳化鎢。其主要特點為:
1.錐面機械密封的動環(huán)為一錐環(huán),其半錐角為α;靜環(huán)的內(nèi)徑
在設計中注意G與接觸母線T的關系,當錐面機械密封的靜環(huán)磨損后,接觸母線長度T不斷增加,使得載荷系數(shù)G不斷減小。圖5所示為接觸母線長度T與載荷系數(shù)G的關系曲線,運轉過程中,靜環(huán)磨損和G值降低所造成的卸載,使密封比壓pc降低。由此而產(chǎn)生泄漏時,必須通過調(diào)節(jié)彈簧壓縮量(彈簧加載)來維持足夠的密封比壓。
機械密封在運轉中,彈簧一般不再進行調(diào)整。彈簧在錐面機械密封中起著補償密封環(huán)磨損卸載和G值降低卸載雙重作用,設計中正確確定彈簧比壓是保證密封性能和使用壽命的重要一環(huán)。
四、結束語
改造后的密封結構,密封可靠,泵在運轉中基本不漏,調(diào)節(jié)維護方便。提高了密封性能,延長了運行周期,節(jié)省了檢修費用。經(jīng)過上述改造之后的污水泵運行良好,延長了設備的連續(xù)運行時間。
參考文獻:
[1]郝木明,顧永泉.密封填料的粘彈特性及其對密封性能的影響[J].化工機械,1995, 22(5): 277– 282.
[2] 趙丹峰.污水泵用軟填料密封改造[J]. 化工機械, 2008,35(4):244-245.
[3]田應雄,徐德東.關于液下污水泵軸封結構的改造[J].通用機械, 2008.73-74.
關鍵詞：離心泵 機械密封 故障 措施
離心泵的端面密封方式一般有機械密封、填料密封和動力密封三種，目前石油化工行業(yè)泵一般均設計成機械密封的形式。機械密封通常被人們簡稱為“機封”，它是一種旋轉軸密封，又稱之為端面密封。機械密封性能可靠，泄露量小，使用壽命長，功耗低.毋須經(jīng)常維修，且能適應于生產(chǎn)過程自動化和高溫，低溫，高壓，真空，高速以及各種強腐蝕性介質(zhì).含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的餓密封要求.機械密封是靠一對或幾對垂直于軸作相對潤動的端面在流體壓力和補償機構的彈力作用下保持接合并配以輔助密封而達到的阻漏的軸封裝置。但機械密封結構復雜，制造與安裝精度高，備件費用較高，對檢維修人員的操作水平有一定要求，所以，分析機械密封故障原因及控制措施，保證機械密封的工作可靠性，對延長機封的使用壽命就非常重要。現(xiàn)從機械密封的內(nèi)外部條件簡要分析密封失效的幾種因素和應采取的預防措施。
一、機械密封的原理及要求
機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件等組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。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)生適當?shù)谋葔海３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使端面在泵不運轉的狀態(tài)下也保持貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其他零部件組合起來發(fā)揮作用的，其正常運行與自身性能、外部條件都有很大的關系。但是我們要首先保證機械密封的自身零件性能、輔助密封裝置和安裝技術達到要求，使它發(fā)揮應有的作用。
二、機械密封的常見故障及處理方法
1.機械密封泄漏
在使用過程中，機械密封故障的問題主要集中在泄漏問題上。機械密封本身質(zhì)量好是避免泄漏發(fā)生的必要前提，這就對機封動靜環(huán)摩擦面出廠的光潔度提出了較高要求。另外，離心泵泵體其他部件的加工精度也對機械密封的使用起著關鍵作用。現(xiàn)就從以下幾種情況探討機械密封泄漏的具體原因和處理方法。
1.1安裝過緊。觀察機械密封的動靜環(huán)平面，如有嚴重燒焦現(xiàn)象，平面發(fā)黑和很深的痕跡，密封橡膠變硬，失去彈性，這種現(xiàn)象是由于安裝過緊造成的。安裝過程中調(diào)整安裝高度，葉輪安裝后，用螺絲刀拔動彈簧，彈簧有較強的張力，松開后即復位，有2-4MM的移動距離即可。
1.2安裝過松。觀察機封動、靜環(huán)平面，其表面有一層很薄的水垢，能夠擦去，表面基本無磨損，這是彈簧失去彈性及裝配不良造成，或電機軸向竄動造成。
1.3機械密封沖洗介質(zhì)差含顆粒。由于水質(zhì)差，含有小顆粒及介質(zhì)中鹽酸鹽含量高，形成磨料磨損機封的平面或拉傷表面產(chǎn)生溝槽、環(huán)溝等現(xiàn)象。安裝過程中需要
改進水壓或介質(zhì)，增加過濾器或更換機封。
1.4泵運行過程中缺水運行造成干磨損壞。此現(xiàn)象多見于底閥式安裝形式進口處負壓，進水管有空氣，泵腔內(nèi)有空氣，泵開機后，機封的磨擦高速運轉時產(chǎn)生高溫，無法得到冷卻，檢查機封，彈簧張力正常，摩擦面燒焦發(fā)黑，橡膠變硬開裂。正確的處理辦法是排盡管道及泵腔內(nèi)空氣，更換機械密封。
1.5由于介質(zhì)是熱水，會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，水溫過高產(chǎn)生蒸汽，管道內(nèi)的汽體進入泵腔內(nèi)高處，這部份的汽體無法排除，從而造成缺水運行，機封干磨失效。
1.6安裝泵蓋時，可能沒有裝平，造成軸與泵蓋不垂直造成動靜平面不能吻合，開機時間不長，造成單邊磨損而滲水。也有可能在安裝動靜環(huán)時，將橡膠件損壞，或動靜環(huán)表面碰傷，處理方法是安裝過程中檢查泵蓋是否裝平。
1.7橡膠件的老化、變形，主要表現(xiàn)的現(xiàn)象為水溫過高，介質(zhì)溶解橡膠。從外觀上看橡膠件表面疏松、毛糙，失去彈性，從而使橡膠失效，此時需要更換合適材質(zhì)的密封圈。
1.8靜環(huán)室內(nèi)孔加工尺寸誤差大，表面毛糙。表現(xiàn)的現(xiàn)象為從軸向噴水，靜環(huán)與內(nèi)孔之間存在間隙，或者內(nèi)孔粗糙，靜環(huán)跟轉，橡膠磨損。處理辦法是更換泵蓋。或用生料帶纏繞靜環(huán)外圈，或加密封膠作應急處理。
1.9軸套或軸頸加工精度差、尺寸小、粗糙及軸頸銹蝕的原因，處理方法是銹蝕表面用砂紙打光，用生料帶纏繞后，放入動環(huán)作應急處理，最好的方法是換軸，或軸鑲套后加工恢復到原軸的尺寸。
三、提高機械密封使用效果應采取的合理措施
1.消除泵軸竄量大現(xiàn)象
安裝平衡盤和軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。
2.增加輔助沖洗系統(tǒng)
由于泵抽取的介質(zhì)含有顆粒、雜質(zhì)，為避免這些雜質(zhì)沉積在密封腔內(nèi)腐蝕、粘結機封，加速機封的老化，破壞摩擦副，必須進行沖洗。增加輔助沖洗系統(tǒng)可以有效保護密封面，并起到冷卻、作用。
3.加強日常巡檢和維護工作
嚴格按操作規(guī)程執(zhí)行日常巡檢和維護工作，杜絕抽空和氣蝕，防止介質(zhì)流速過快使密封環(huán)受到冷激或熱激而破裂。在切換泵時應遵循先開冷卻液，后啟動泵：先停泵，后停冷卻液或寧可不停冷卻液的原則，以保證機泵在運轉中有足夠的沖洗冷卻液。對長期備用的泵要及時將液體排空，防止生成銹蝕物而將密封摩擦副腐蝕，且在啟動前一定要先手動盤車。
四、機械密封的檢修誤區(qū)
在泵用機械密封的檢修工作中，常存在以下誤區(qū)：
1.彈簧壓縮量過大使彈簧失去調(diào)節(jié)能力，致使密封失效。
2.動、靜環(huán)密封圈過緊，影響密封效果。
3.葉輪鎖母太緊產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象。
4.拆修總比不拆好。一旦密封泄漏就急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，過了磨合階段經(jīng)自動調(diào)整，密封仍可運行很久。
五、機械密封拆裝要點
拆裝機械密封時，動、靜環(huán)要清洗干凈，并在摩擦副面上涂抹少量清潔的油，要兼顧高壓端和低壓端，嚴禁磕碰。靜環(huán)壓蓋安裝時用力要均勻，防止壓偏。用塞尺檢查，上下左右位置的偏差不大于0.05ⅡⅡn；檢查壓蓋與軸外徑的配合間隙，四周要均勻，各點允許偏差不大于0.1HⅡn。安裝機械密封部位的泵軸徑向跳動不應超過0.05I啪。安裝泵蓋和密封端蓋之前，要認真復核機械密封的安裝定位尺寸，如果定位尺寸不符合要求，可在軸套間用鋼墊調(diào)整，但鋼墊精度要高，厚度差不能超過0.01mm。測量機械密封套的徑向跳動和密封面的端面跳動，二者均應符合要求。動環(huán)安裝完畢，將其壓向彈簧后應能自動彈回來。拆卸機械密封時要仔細，嚴禁動用手錘和扁鏟，以免損壞密封元件。
六、結束語
總之，機械密封本身是一種要求較高的密封部件，對設計、機械加工、安裝技術都有很高的要求，因此，要提高工藝人員現(xiàn)場操作水平。對使用機械密封時所出現(xiàn)的各種故障，要充分分析其產(chǎn)生原因。這樣才能確保機械密封使用的穩(wěn)定性、長期性，從而保證離心泵安全高效運行，提高經(jīng)濟效益，并為社會節(jié)約能耗。
參考文獻
[1]薛敦松《石油化工廠設備檢修手冊》1998.
關鍵詞：機械密封；安裝；使用；失效；泄漏
1.機械密封的工作原理
1.1.機械密封的定義
在國家有關標準中的定義：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面組成，在流體壓力及補償機構彈力（或磁力）共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對端面保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。按照補償機構運動狀況分為旋轉式和靜止式機封；按照靜環(huán)安裝位置可分為內(nèi)裝式和外裝式機封；按照密封面上介質(zhì)載荷的作用情況可分為平衡型和非平衡型機械密封。
1.2. 機封的基本結構：
機械密封一般有4個密封點，如圖1所示A、B、C、D點。
A點為端面密封點。這是一個動密封點，它靠彈性元件（彈簧、波紋管或波紋管加彈簧）和密封流體壓力，在相對運動的動環(huán)和靜環(huán)的接觸面（端面）上，產(chǎn)生一個適當?shù)膲壕o力（比壓），使這兩個光潔、平直的端面緊密貼合而達到密封目的。
B點為靜環(huán)與壓蓋端面之間的密封點。這是一個靜密封點，用橡膠或聚四氟乙烯密封圈來防止液體從靜環(huán)與壓蓋之間隙的泄漏。
C點為動環(huán)與軸（或軸套）配合之間的密封點。這也是一個靜密封點，當動、靜環(huán)端面磨損時，輔助密封圈與動環(huán)應能補償磨損的軸向移動。
D點為壓蓋與機體（密封箱體）之間的密封點，這也是一個靜密封點，用螺栓壓緊密封圈或密封墊片，實現(xiàn)無泄漏。
2. 機械密封的安裝和使用
2.1. 下表是根據(jù)我廠13年對70套損壞機封統(tǒng)計的數(shù)據(jù)：
從統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出：因使用和安裝因素造成機封損壞占到總數(shù)的88.6%，因此，必須高度抓好安裝和使用的的各個環(huán)節(jié)。
2.2 . 安裝密封前的準備工作：
安裝前的準備工作是整個安裝過程的關鍵，準備越充分，設備開起后機封使用的可靠性越高。
2.2.1.檢查機械密封包裝盒上標注的型號是否和泵的使用要求一致，對于非平衡機封還要檢查密封面，輔助密封圈等有無損傷、變形、裂縫等現(xiàn)象，若有缺陷，必須更換。對于集裝式結構的機械密封，不必拆開檢查。
2.2.2.檢查機械密封軸套的長度、內(nèi)徑，最可靠的辦法是將其與拆換下的舊機械密封的尺寸做比較，也可采用機械密封與軸試裝的辦法檢查軸套。
2.2.3.檢查機封箱與機械密封的配合尺寸以及螺釘連接尺寸，做到安裝心中有數(shù)，避免錯誤安裝造成機封損壞。
2.2.4.如果因振動造成的設備損壞，要進行泵軸的竄動量、徑向跳動度、同軸度是否符合技術要求，一般情況下將各結合面清理干凈即可滿足安裝要求。
2.2.5.裝入前必須將軸或軸套、機封箱體、密封端面及機封本身清擦干凈，防止任何雜質(zhì)進入機封箱內(nèi)，切記不允許用不清潔的不檫拭密封端面。
2.2.6.不允許用工具敲擊密封端面，以防止密封件被損壞。
2.3. 機械密封的安裝
2.3.1.在機械密封橡膠O型圈和軸套或軸表面涂一層機油，便于安裝。特別注意的是：乙丙、丁基等材料的橡膠圈不能與油或脂接觸，推薦采用動物油或肥皂。
2.3.2.將靜環(huán)密封圈套在靜環(huán)上并涂上劑，并將靜環(huán)的防轉銷對準機封箱上的凹槽，檢查其能否滿足技術要求，之后把靜環(huán)組合件、密封圈等旋轉件一同套在軸上相應位置，最后安裝上帶靜環(huán)的壓蓋。在安裝機械密封的緊定螺栓和連接螺栓時，每組螺栓應采用對稱擰緊的辦法，防止安裝偏差。
2.3.3.在未固定壓蓋之前應檢查是否有異物粘附在摩擦副的端面上，用手推補償環(huán)做軸向壓縮，松開后補償環(huán)能自動彈回無卡滯現(xiàn)象，最后才能將壓蓋螺栓均勻緊固。
2.3.4.安裝葉輪時，應一邊盤車一邊觀察安裝核實尺寸，檢查壓蓋、靜環(huán)與軸是否有摩擦，感覺應均勻；機封軸套有卡環(huán)時，應保證卡環(huán)與壓蓋的間隙尺寸2～3mm，如有超差應調(diào)節(jié)泵軸予以保證，否則容易引起卡環(huán)與壓蓋的摩擦影響使用。
2.3.5.檢查進出冷卻水管路是否暢通，接上機封的冷卻水，檢查機封有無泄漏。
2.3.6.按照旋轉方向手動盤車，檢查轉動是否靈活，泵腔內(nèi)有無不正常聲音，若有異常必須檢查調(diào)整。
2.3.7.打開泵進口閥門，引入物料進行靜壓實驗，檢查泵殼等處的密封狀況。無問題后開啟電機，緩慢調(diào)節(jié)變頻器頻率至15Hz，一方面檢查泄漏情況，另一方面排出密封腔中氣體，最后等待開車。
3.機封出現(xiàn)泄漏原因分析及對策：
機封出現(xiàn)泄漏的原因很多，以下幾點使我們在生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的機封泄漏，供大家交流借鑒：
3.1. 安裝靜試時泄漏
機械密封安裝調(diào)試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。
3.2. 試運轉時出現(xiàn)的泄漏
泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉時高速旋轉產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：
3.2.1.操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離，這點要求我們在試運轉時頻率不能調(diào)的過高，一般在15Hz左右，試車五分鐘以內(nèi)。
3.2.2.動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；
3.2.3.工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉中進人摩擦副，損傷動、靜環(huán)密封端面，試車前要先把冷卻水開啟，形成機封腔內(nèi)正壓。
上述現(xiàn)象在試運轉中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。
3.3 正常運轉中突然泄漏
離心泵在運轉中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。
3.3.1.抽空、氣蝕或較長時間憋壓，造成機封使用工況發(fā)生變化，導致密封破壞；
3.3.2.泵的實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導致密封失效，出現(xiàn)這種情況，說明泵沒有工作在效率區(qū)間，應及時調(diào)整輸出量，如出現(xiàn)長時間運行還容易出現(xiàn)斷軸。
3.3.3.對較長時間停用的泵，重新起動時必須先手動盤車，防止摩擦副因粘連而扯壞密封面。泵長時間不運行，要把機封的冷卻水管拆下并串聯(lián)起來，把機封內(nèi)的冷卻水吹出，避免機封腔內(nèi)結垢。
3.3.4.工況頻繁變化或調(diào)整；
離心泵在正常運轉中突然內(nèi)泄漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，極易造成冷卻水系統(tǒng)污染，往往會釀成與之并用的泵類設備機封損壞，日常巡檢中要加大對機封水槽水質(zhì)檢測，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)變混要及時置換機封水。
參考文獻：
[1]《實用機械密封技術問答》 王汝美編著 中國石化出版社 2004
[2]《中華人民共和國機械行業(yè)標準---泵用機械密封》 中華人民共和國機械工業(yè)部 1995年7月1日
關鍵詞：化工：機械密封：故障：對策;
中圖分類號：F407.45文獻標識碼： A
工業(yè)革命帶來了一系列機械旋轉設施投入生產(chǎn)應用，然而在該類設施的運行中，必然要對齊進行相關的密封工作，這樣做的目的是降低這些設備的輸入軸動力，也就使得機械的能量消耗得以降低，增加了單位產(chǎn)出和效率，最終延長機械的使用年限。我們都知道，機械密封即是端面密封，它大多被泵、液壓傳動、密閉反應以及其他設施旋轉裝置的相關密封化工產(chǎn)品所利用。隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，新的密封用材及新的工程技術大量涌現(xiàn)，從一定程度推動了機械密封相關理論的不斷前進和更新。
1.機械密封的種類與原理
首先，對其結構進行了解，可以將機械密封分為不同的種類。
1.1按彈簧元件的角度講，它分為旋轉型以及靜止型。這兩種類型都有著獨特的地方，比如在腐蝕性較強的環(huán)境中，旋轉型就會顯現(xiàn)出其缺點，它不耐腐蝕，然而靜止型卻不擔心該環(huán)境條件，耐腐蝕抗性強。
1.2按結構形式來區(qū)分，可分為平衡式和非平衡式。機械密封密封腔中的壓力作用在動環(huán)上形成了閉合力，端面間的液膜形成開啟力。當載荷系數(shù)K>1，密封為非平衡型機械密封。一般非平衡型機械密封只能用于低壓。當壓力大于一定的限度，密封面間的液膜就會被擠出。在喪失液膜及高負荷的作用下，機械密封的密封端面會很快損壞。非平衡型機械密封不能平衡液體對端面的作用，端面比壓隨流體壓力的上升而上升，當機械密封腔壓力上升時，會將密封端面間的液膜擠出，使機械密封的密封面很快損壞。當載荷系數(shù)K
1.3按裝配方式來區(qū)分，可分為內(nèi)裝式和外裝式。內(nèi)裝式機械密封是指機械密封安裝在密封腔內(nèi)，外裝式機械密封是指機械密封安裝在密封腔外。由于內(nèi)裝式機械密封的受力情況好，比壓隨介質(zhì)壓力的增加而增加，內(nèi)裝式機械密封的泄漏方向與離心力方向相反，因此一般情況均選用內(nèi)裝式機械密封。只有當介質(zhì)腐蝕性極強時，且又不想考慮用有壓雙重機械密封時，才考慮選用外裝式機械密封。
機械密封的工作原理相對簡單，它的傳動軸上有著最核心的傳動元件動環(huán)，并且可以與軸一起轉動，而靜環(huán)的作用是利用防轉銷來防止轉動，它與動環(huán)屬于動密封元件。在機械設備的運轉過程中，動環(huán)會伴隨傳動軸而動，然而靜環(huán)則不會轉動，位置不會變動，由于彈簧以及密封液體的影響，使得動環(huán)與靜環(huán)緊貼起來，隨著轉動而相對徑向轉動，轉動時在密封圈內(nèi)的兩端面形成兩個油膜，便產(chǎn)生密封的功能。一般動環(huán)內(nèi)含有動環(huán)輔助密封圈，當壓縮量達到十分之一時，它能夠防止動環(huán)與傳動軸之間液體泄露出來，從而起到優(yōu)良的輔助密封的功能。
2.機械密封發(fā)生故障的原因
機械密封多采用內(nèi)裝式, 一般根據(jù)經(jīng)驗、現(xiàn)場勘察及儀器測量來確定密封失效的具體原因。在該過程中，機械密封不能被看作一個獨立的元件，而是與泵的其它零部件作為統(tǒng)一的系統(tǒng)來運轉的。從具體情況來看，我們可以分為以下幾種故障來討論：
2.1 機械磨損
機械的長期磨損使得密封環(huán)的正常組合關系遭到破壞,如果端面顯露出一定程度的摩擦損壞,傳動軸每轉一周，密封元件都要偏離原有規(guī)律的運行軌道。從磨損痕跡能夠看出具體的運動情況和磨損程度。經(jīng)過仔細勘察也可以分析密封失效的成因。舉例來說，如若密封在最初階段已經(jīng)發(fā)生泄漏,且不宜看到摩擦端面的磨損軌跡,該類問題的原因有可能是旋轉環(huán)的原因，它不再旋轉或打滑, 從而進一步使得防轉銷失效。
2.2 摩擦過熱
過熱會產(chǎn)生一系列嚴重的問題，例如它會導致元件變形損毀，或者產(chǎn)生熱裂和皰疤。一般情況下, 程度較強的熱應力會導致密封環(huán)表面顯現(xiàn)出徑向的斷裂痕跡, 該現(xiàn)象稱為熱裂。為了避免熱裂這一問題,需要了解材質(zhì)的機械物理性能,在設計生產(chǎn)階段要充分注意到熱裂出現(xiàn)的可能性。介質(zhì)的低性、短時間內(nèi)高負荷、環(huán)境溫度高以及搭配材料組合不符合條件等或者以上幾個原因的綜合疊加，都會發(fā)生巨大的摩擦熱量，進一步便會產(chǎn)生熱裂紋,使得機械密封失效。
2.3 化學腐蝕
機械密封與腐蝕性介質(zhì)接觸便會產(chǎn)生表面腐蝕, 如果程度深一些，會在表面腐蝕的基礎上導致點蝕。腐蝕對機械密封性能的影響作用明顯。一般密封的部件比主機的其他零件形狀小,而且更精密,所以在選材取材的時候，采用更耐腐蝕的材質(zhì)。大量的實際情況顯示，運轉壓力、外界溫度和滑動速度都是造成腐蝕程度加深的重要因素。密封件的腐蝕率隨溫度的增加而不斷提高。
2.4 機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)
機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)作為關鍵的輔助清洗系統(tǒng)，發(fā)揮著至關重要的功能，它有著諸多作用，例如保護密封面，冷卻、、沖洗等各種環(huán)節(jié)。一個恰當并且合理的輔助沖洗系統(tǒng)可以很好地將機械的密封效果達到最優(yōu)，比如，沖洗液里含有雜質(zhì)成分，或者壓力不足等原因，會使密封發(fā)生故障，因此，一旦機械密封出現(xiàn)失效，及時監(jiān)測檢查輔助沖洗系統(tǒng)是不可忽視的。
2.5操作失誤導致機械密封失效
在人為操作環(huán)節(jié)，由于各種異常情況導致動靜環(huán)運轉失常；壓縮量控制不當，導致磨損程度高；在機械的正常運行時如果有雜物進入設備之中，會致使機械運轉失常，摩擦損傷等。
2.6 密封零件失效
機械密封零件失效比較多見，這大多是由于輔助密封圈的失靈導致的, 機械密封由于泄漏而導致工作失常的一個重要因素也是由于圓形圈異常造成的。圓形圈異常通常是老化、永久性變形，扭曲及擠出損傷。因此,在選用圓形圈時應綜合分析合成橡膠的合適使用溫度,最好采用截面積大，硬度高的橡膠材質(zhì)。并且在裝配樣式方面多使用溝槽式，也可以選擇選用復合材料等。
3.機械密封故障問題的解決對策
在分析和進行故障判斷時,應恰當和全面地記下發(fā)生故障的現(xiàn)象(尤其是做好記錄、保存好損壞的密封元件),要做到有目的性地拆開密封箱進行檢查和監(jiān)測。通過以上介紹和分析，我們了解到機械密封的端面通常存在著端面膜，正是它對密封的質(zhì)量高低有著至關重要的作用。在現(xiàn)實情況中，由于各種各樣的環(huán)境條件，機械密封端面間的端面膜也有著不同的存在形態(tài)，一般分為液態(tài)、氣液混合態(tài)與氣態(tài)這三類型式。然而端面膜的某一形態(tài)不是穩(wěn)定不變的，隨著具體條件的變化，它的相態(tài)會發(fā)生變化，一旦發(fā)生變化, 膜的反向彈力也會隨著發(fā)生較大幅度的改變,從而導致機械密封失效。從以上論述問題來看，解決該情況的關鍵在于使得機械密封的端面膜具有穩(wěn)定的相態(tài)，即是穩(wěn)定膜。
4.結束語
機械密封自誕生之日到今天已經(jīng)有著100多年的歷史了，它作為一個密封生產(chǎn)產(chǎn)品,不斷自我發(fā)展，逐步完善提高,并且伴隨著現(xiàn)代科技的進步,這種密封產(chǎn)品還有著很大的潛力和空間，由于它在化工產(chǎn)業(yè)中的重要地位，以及當前階段尚無其他替代品，使得它的發(fā)展勢頭依然迅猛。通過科技人員的不斷探索，在設計以及投入使用等方面的不斷投入和共同努力, 來使得機械密封技術水平得到更加長足的進步。
參考文獻：
[1] 王雷 國內(nèi)機械密封生產(chǎn)概況及發(fā)展趨勢[J]化工設備與防腐蝕, 2002,(04)
[2] 左孝桐, 王新霖機械密封 PV 值的試驗研究[J]流體機械, 1986,(11)
[3] 陳建鑫, 楊林娟機械密封技術最新進展[J]南通職業(yè)大學學報, 2004,(04)
[4] 楊煒明，周志平． 機械密封的失效因素分析及措施［J］． 與密封，2006( 6) : 192 －194．
【關鍵詞】 機械、密封、選擇
一、機械密封的工作原理
機械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。
二、機械密封常用材料的選用
凈水（常溫）：（動）9CR18，1CR13堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹脂石墨，青銅，酚醛塑料。
河水（含泥沙）（常溫）：（動）碳化鎢，（靜）碳化鎢
海水（常溫）：（動）碳化鎢，1CR13堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷；
過熱水（100度）；（動）碳化鎢，1CR13堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷；
汽油，油，液態(tài)烴（常溫）：（動）碳化鎢，1CR13堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹脂或錫銻合金石墨，酚醛塑料。
三、密封材料的種類及用途
密封材料應滿足密封功能的要求。因為被密封的介質(zhì)不同，以及設備的工作前提不同，要求密封材料的具有不同的適應性。對密封材料的要求一般是：
1、材料致密性好，不易泄露介質(zhì)；
2、有適當?shù)臋C械強度和硬度；
3、壓縮性和回彈性好，永久變形小；
4、高溫下不軟化，不分解，低溫下不硬化，不脆裂；
5、抗侵蝕機能好，在酸，堿，油等介質(zhì)中能長期工作，其體積和硬度變化小，且不粘附在金屬表面上；
6、摩擦系數(shù)小，耐磨性好；
7、具有與密封面結合的柔軟性；
8、耐老化性好，經(jīng)久耐用；
9、加工制造利便，價格便宜，取材輕易。
四、機械密封安裝、使用技術要領
1、必須按工況條件與主機情況選擇適宜型號的機械密封與材料匹配，才能確保機器密封正常運轉及使用壽命。
2、設備轉軸的徑向跳動應≤0.04毫米，軸向竄動量不答應大于0.1毫米。
3、安裝機械密封靜止環(huán)的密封端蓋（或殼體），定位端面對軸的垂直度≤0.04mm。
4、安裝靜環(huán)壓蓋時，擰緊螺絲需受力平均，保證靜環(huán)端面與軸心線的垂直要求。
5、安裝后用手推動動環(huán)，能使動環(huán)在軸上靈活移動，并有一定彈性；用手盤動轉軸、轉軸應無輕重感覺。
6、在安裝過程中嚴禁碰擊、敲打，以免使機械密封摩擦付破損而密封失效。
7、設備的密封部位在安裝時應保持清潔，密封零件應進行清洗，密封端面完好無損，防止雜質(zhì)和灰塵帶入密封部位。
8、設備在運轉前必需布滿介質(zhì)，以防止干摩擦而使密封失效。
9、機械密封在安裝時，必須將軸（軸套）、密封腔體、密封端蓋及機械密封本身清洗干凈，防止任何雜質(zhì)進入密封部位。
10、當輸送介質(zhì)溫度偏高、過低、或含有雜質(zhì)顆粒、易燃、易爆、有毒時，必須參照機械密封有關標準，采取相應的阻封、沖洗、冷卻、過濾等措施。
11、機械密封安裝時，應有適當?shù)摹０串a(chǎn)品安裝說明書，保證機械密封的安裝尺寸。
12、設備在運轉前必須充滿介質(zhì)，以防止干摩擦而使密封失效。
13、單彈簧傳動的機械密封，應合理選擇彈簧旋向，一般從靜止環(huán)端看，軸轉向為順時針時，應選右旋彈簧。反之則選左彈簧。
14、對易結晶、顆粒介質(zhì)，對介質(zhì)溫度>80oC時，應采取相應的沖洗、過濾、冷卻措施，各種輔助裝置請參照機械密封有關標準。
15、安裝時在與密封相接觸的表面應涂一層清潔的機械油，以便能順利安裝。要特別留意機械油的選擇對于不同的輔助密封材質(zhì)，避免造成O型圈浸油膨脹或加速老化，造成密封提前失效。
五、機械密封技術的種類
當前采用新材料和工藝的各種機械密封的新技術，進展較快，有下列的機械密封新技術。密封面開槽密封技術近年來，在機械密封的密封端面上開了各種各樣的流槽，以產(chǎn)生流體靜、動壓效應，現(xiàn)在還在不斷更新。零泄漏密封技術過去總以為接觸式和非接觸式機械密封不可能達到零泄漏（或無泄漏）。以色列利用開槽密封技術，提出零泄漏非接觸式機械端面密封的新概念，并已用于核電站油泵中。干運轉氣體密封技術這類密封是將開槽密封技術用于氣體密封。上游泵送密封技術即利用密封面上開流槽將下游少量泄漏流體泵送回上游。上述幾類密封的結構特點是：采用淺槽，且膜厚和流槽的深均屬微米級，并采用槽，徑向密封壩和周向密封堰組成密封和承載部門。也可以說開槽密封是平面密封和開槽軸承的結合。其長處是泄漏量小（甚至無泄漏）、膜厚大，消除接觸摩擦、功耗和發(fā)燒量小。熱流體動壓密封技術它是利用各種外形較深的密封面流槽，造成局部熱變形，以產(chǎn)生流體動力楔效應。這種具有流體動壓承載能力的密封，稱之為熱流體動力楔密封。
波紋管密封技術可分為成型金屬波紋管和焊接金屬波紋管機械密封技術。
多端面密封技術分為雙密封、中間環(huán)密封、多密封技術。另外還有平行面密封技術、監(jiān)控密封技術、組合密封技術等。
六、機械密封沖刷方案及特點
沖刷的目的在于防止雜質(zhì)集積，防止氣囊形成，保持和改善等，當沖刷液溫度較低時，兼有冷卻作用。沖刷的方式主要有如下：
1、內(nèi)沖刷
（1）、正沖刷：利用工作主機的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過管路引入密封腔。主要用于清潔流體。當溫度高或有雜質(zhì)時，可在管路上設置冷卻器、過濾器等。
關鍵詞：行星減速箱；密封；改造
一、前言
在高爐生產(chǎn)中，爐頂裝料設備起著舉足輕重的作用，爐頂裝料設備是用來裝料入爐并使爐料在爐內(nèi)合理分布，同時要起爐頂密封作用的設備。而行星減速箱是爐頂設備氣密箱的主體部分，也是爐頂設備的關鍵部分之一
二、問題的提出
八鋼煉鐵分公司現(xiàn)有5座430m3高爐，其中4座為無鐘式爐頂，1座為有鐘爐頂。無鐘爐頂采取布料溜槽布料，是高爐配料系統(tǒng)的關鍵設備，其主要作用是為高爐爐內(nèi)布料。布料器時由行星減速箱，氣密箱，布料溜槽和控制系統(tǒng)等組成。行星減速箱通過兩根同心伸出軸帶動氣密箱內(nèi)的雙聯(lián)齒輪上部大齒輪使布料溜槽做圓周運動，另一個大齒輪則通過小齒輪，渦輪蝸桿，扇形銅齒輪使溜槽傾角的位置改變達到多角度均勻布料的目的。并且操作靈活，以滿足高爐布料和爐頂調(diào)劑的要求，行星減速箱是布料器的的主體傳動部件，也是無料鐘爐頂?shù)年P鍵設備，由于行星箱是氣密箱的動力源設備，而氣密箱又受爐頂頂熱煤氣及爐頂高溫高壓的影響，工作條件較為惡劣，條件差，傳動阻力大，經(jīng)常發(fā)生設備故障。主要表現(xiàn)在以下方面：行星箱運行一段時間后由于密封性查，油泄露，爐內(nèi)瓦斯灰及氣體竄入行星箱內(nèi)，導致箱體內(nèi)頂壓油加不進箱體內(nèi)，如將箱體內(nèi)氣體排出，再加入油會對人員造成傷害，因為氣體內(nèi)含有大量煤氣，箱體內(nèi)被瓦斯灰及高壓其他包裹，造成軸承卡阻，運行困難及電機溫升過高，甚至布料溜槽不能任意改變角度，無法進行多角度布料造成必須休風，更換行星箱影響生產(chǎn)。行星箱的設計使用周期原為一年，但由于多種原因，行星箱的使用壽命只有三個月左右，嚴重影響了高爐生產(chǎn)的順行，為此通過分廠專工及檢修人員的認真分析，我們對行星箱的輸出軸端的密封進行了優(yōu)化改造。
三、故障原因分析
通過對行星箱的拆檢，我們發(fā)現(xiàn)導致行星箱使用周期下降的主要原因：行星箱輸出軸端是垂直向下的，因其安裝在爐頂氣密箱上，環(huán)境溫度高且粉塵極大，壓力波動較大，運行過程中極易造成輸出軸端密封裝置嚴重磨損，從而使箱體內(nèi)的油泄露，失去介質(zhì)使軸承嚴重損壞而無法運行。
行星箱在設計上密封裝置采用的是軟填料密封，即使用6圈盤根通過壓緊法蘭由6個螺栓壓緊使盤根膨脹來達到密封的目的。這種密封裝置的最大缺點就是雖然可一次性壓緊，但在使用一段時間后由于填料干磨燒損或磨損而造成介質(zhì)泄露，這樣就需要多次緊固螺栓來達到壓緊的目的，然而行星箱安裝在氣密箱中，平時無法進行調(diào)節(jié)，必須等到高爐休風時將行星箱從氣密箱上吊出才能進行調(diào)節(jié)壓緊，影響高爐正常生產(chǎn)。
選用怎樣的密封形勢是解決問題的關鍵所在，結構上我們知道密封系統(tǒng)所用的材料和零件一般都存在著熱力不穩(wěn)定的問題，在密封介質(zhì)及周圍環(huán)境媒介的作用下，會降低密封系統(tǒng)的可靠性并且在機械作用的影響下，其可靠性會降低幾個數(shù)量級。機械作用中，磨損是主要原因之一，磨損破壞了接觸表面，使密封裝置的尺寸、形狀、質(zhì)量或原件的表面狀態(tài)發(fā)生變化，擴大裝配間隙，磨損的結果對密封連接處的間隙分布和接觸壓力都有很大的影響，最終導致密封件的密封性降低。
四、解決方法
我們通過查閱資料和技術人員討論，決定采用在原基礎上加裝機械密封和骨架油封的方法來解決。機械密封是與軸做相對滑動，在流體壓力和補償機構的彈力作用下保持貼合并配以輔助密封達到阻漏的軸封裝置。需要在兩根傳動軸上均增加機械密封及骨架油封，本文詳細介紹細軸的密封改造，粗軸裝配原理一致。如圖1，左圖為行星減速箱細軸，右圖為行星減速箱粗軸。
原裝配圖圖2如下。
齒輪1與齒輪2分別靠鍵與細軸和粗軸連接。原始密封僅靠盤根進行密封；一旦盤根磨損后將導致泄漏，泄漏后各種爐內(nèi)雜質(zhì)進入減速箱內(nèi)，將阻止軸承轉動，影響溜槽動作。現(xiàn)場圖3所示。
改造后如圖4所示。
放大圖5。
改造后，機械密封的靜環(huán)與壓蓋，壓蓋與殼體之間的密封，二者均屬靜密封，動環(huán)與軸之間的密封為靜密封，機械密封的動環(huán)與靜環(huán)發(fā)生相對轉動，當端面摩擦磨損后，它不僅僅能追隨補償環(huán)沿軸向作微量的移動，實際上仍然是一個相對靜密封，因此這些泄露通道相對來說比較容易封堵，動環(huán)與靜環(huán)的端面彼此貼合作相對滑動的動密封。它是機械密封裝置中的主密封，也是決定機械密封性能和壽命的關鍵，并且機械密封與軟填料密封比較有如下優(yōu)點：
1. 密封可靠在長周期的運行中，密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量小，按大致統(tǒng)計其泄漏量一般為軟填料密封的1/100；2.使用壽命長在油水類介質(zhì)中一般可達1-2年或更長時間；3.摩擦功率消耗小，機械密封的摩擦功率僅為軟填料密封的10%-50%；4.軸或軸套基本上不受磨損；5.維修周期延長，端面磨損后可自動補償，一般情況下不需經(jīng)常性的維修；6.抗振性好，對旋轉軸的振動，偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感；7.適合范圍：機械密封能用于低溫、高溫、真空、高壓不同轉速極易各種腐蝕性介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)等的密封，但其缺點有：1.結構較復雜，對制造加工要求高；2.一次性投資高；
二、因各種原因及操作原因，由于爐體內(nèi)壓力向上頂，箱體內(nèi)加油壓力向下頂，改為機械密封后相應的提高了行星箱的使用周期，增加到6-8個月；
三、經(jīng)過技術人員和檢修維護人員多次協(xié)商后，現(xiàn)將原有的軟填料密封恢復使用，在壓三道盤根后加一道油環(huán)，防止盤根磨損損壞，再壓兩道盤根并在盤根壓蓋上加工凹槽，加一道骨架油封。再將左盤根壓蓋和軸上加裝機械密封進行密封，下圖為現(xiàn)場改造裝配圖及密封件，圖6所示。
五、結束語
通過對行星箱輸出軸端密封裝置的改造，目前基本上解決了竄氣和介質(zhì)泄露的問題，將行星減速箱的使用周期從原來的三個月延長到6-8個月，到目前加裝機械密封和骨架油封，盤根同時使用后，延長到現(xiàn)在1年沒出現(xiàn)過故障，降低了維修人員的勞動強度，提高了設備的使用壽命和利用率，降低了企業(yè)成本，增加了效率，為高爐的順產(chǎn)創(chuàng)造了條件。
參考文獻
1、 《機械設計手冊》
關鍵詞：干氣密封；輕烴泵；泄漏；改造
一、前言
裂解汽油加氫裝置C5餾分抽出泵為RPKB25-200單葉輪泵，該泵原密封采用的是單端面機械密封。C5餾分為汽油加氫裝置95～100℃餾分，其主要為C5及以下組分，屬于液態(tài)輕烴類。該介質(zhì)為低沸點液體，容易汽化，而且存在低溫使材料脆化等問題。另外由于其還有具有低粘度、高蒸汽壓等特性，在泵密封的摩擦副端面難以形成和維持連續(xù)、穩(wěn)定的液體膜，容易因流體膜汽化引起干摩擦，造成端面磨損加劇，嚴重影響密封的使用壽命。一旦離心泵單端面機械密封失效，輕烴物料極易泄漏揮發(fā)到大氣中，不僅污染環(huán)境，更存在引發(fā)重大安全事故的可能。
經(jīng)過長期對該C5餾分抽出泵操作使用及檢維修分析，總結出該類泵機械密封失效情況如下：
1.密封在泵開停過程中造成機械密封動靜環(huán)端面間隙發(fā)生較大變化從而導致泄漏；
2.檢修分解失效密封后發(fā)現(xiàn)：①動、靜環(huán)根本就沒有摩擦痕跡，即輕烴介質(zhì)在動靜環(huán)間形成了過大的液膜反力，將密封面推開，從而造成泄漏；②動、靜環(huán)過度磨損，即載荷系數(shù)或彈簧比壓過大，造成密封端面不能形成液膜，從而導致過度磨損泄漏。
綜上，為解決該類輕烴泵密封問題，關鍵在于：改善液態(tài)烴泵機械密封端面條件，防止密封端面液膜汽化。
通過與改造廠家探討，根據(jù)泵類型與介質(zhì)、工況，決定對該泵進行串聯(lián)式干氣密封改造，改造方案為PLAN11+72+75。
二、密封結構與操作系統(tǒng)
1.密封結構
該改造方案為帶自沖洗的串聯(lián)式干氣密封。第一級為平衡型機械密封，密封介質(zhì)為C5，入口壓力：0.45MPa，出口壓力：1.02MPa，溫度：40℃，轉速：2850r/min；第二級為干氣密封，密封介質(zhì)為干凈氮氣，氮氣壓力：0.07MPa左右。由于干氣密封端面上加工有動壓槽[1]（槽深一般在5～10um，正常工作狀態(tài)下，流動的氣體在兩個密封面間形成一層 2～3um厚的氣膜），只允許單向旋轉，因此，該密封只能單向運轉。
正常情況下，機械密封作為主密封起作用，干氣密封為輔助密封。干氣密封主要作用有：
1.1提高主密封的背壓，使液態(tài)介質(zhì)能夠保持在密封端面處，主密封在運轉過程中端面形成一層液膜，從而減小了密封面的磨損，極大地延長了主密封的使用壽命；
1.2當主密封失效時，干氣密封可以起到備用密封的作用，隔離介質(zhì)與大氣，防止意外事故發(fā)生。
2.操作系統(tǒng)
干氣密封控制系統(tǒng)是干氣密封的重要組成部分[2]，它主要由密封氣過濾單元和密封氣泄漏監(jiān)測單元組成，干凈的密封氣保證密封面不受顆粒雜質(zhì)的損壞，干氣密封是以微量的氣體泄漏為代價換取其長周期的使用壽命，泄漏量是否穩(wěn)定直接反映了干氣密封運行的狀態(tài)，因此，對干氣密封的泄漏進行監(jiān)控為設備的安全運行提供了保障。
在串聯(lián)式干氣密封控制系統(tǒng)中，外部管網(wǎng)氮氣進入控制系統(tǒng)，經(jīng)過濾器、減壓閥后，為干氣密封提供穩(wěn)定、干燥、清潔的密封氣。當主密封泄漏或氮氣壓力過低，單向閥起到防止工藝介質(zhì)反串入氮氣管網(wǎng)的作用。進入密封腔的氮氣與主密封泄漏的微量工藝介質(zhì)經(jīng)氣液分離器后，氣相介質(zhì)通過節(jié)流孔板排向火炬，液相介質(zhì)則留在氣液分離器，可通過視鏡觀察液體，當貯存到一定量時打開排液口排入排污容器，由此消除安全隱患和避免對環(huán)境造成污染。當主密封泄漏過大時，由于限流孔板的作用，密封腔壓力上升，泄漏管線上的壓力表指示上升，表明密封失效。
干氣密封控制系統(tǒng)結構簡單。干氣密封阻塞氣采用工業(yè)氮氣（接公用工程的氮氣管線），經(jīng)減壓閥減壓至0.2MPa做為干氣密封系統(tǒng)氣源，再經(jīng)孔板限流減壓至工作壓力0.07MPa。
三、干氣密封出廠試驗
干氣密封的完成設計制造后，在成都一通科技有限公司的試驗臺上進行了干氣密封的性能模擬試驗。參考API682離心泵干氣密封的試驗規(guī)程，并按此規(guī)程對干氣密封進行性能試驗。試驗結果表明，干氣密封具備高度的穩(wěn)定性、可靠性，泄漏量穩(wěn)定，與設計值吻合。
四、干氣密封日常操作注意事項
密封在運轉過程中，通過密封氣系統(tǒng)可對干氣密封的運轉狀況進行監(jiān)測。正常情況下入口氣源壓力為0.2MPa時，出口壓力應大致為0.07MPa。
1.若密封氣出口壓力表顯示過低，表明外側干氣密封泄漏過大；
2.若干氣密封腔出口壓力表長時間顯示高于0.07MPa，達到警戒壓力0.12Mpa壓力開關高報警，表明內(nèi)側主密封泄漏過大，可視現(xiàn)場情況決定是否拆機檢查；
3.若密封氣進入管線壓力表顯示值過低，低于0.2Mpa，達到0.15Mpa時，表明密封氣源壓力過低，提醒操作者注意檢查氣源壓力；
4.通過收集罐的液位計觀察罐內(nèi)容積，達到一定值時液位開關發(fā)出液位高報警，提醒操作者及時打開閥門向指定的排污容器排放。
五、結論
1.廠家在設計時，采用了有限元法對干氣密封工作原理、端面槽型、結構參數(shù)優(yōu)化進行了研究，保證能密封具有良好的密封性和穩(wěn)定性；
2.出廠試驗證明，設計制造的串聯(lián)式干氣密封能夠實現(xiàn)密封的非接觸運行，密封性能穩(wěn)定可靠；
3.工業(yè)運行表明，該泵改造完成運轉2個月，操作系統(tǒng)各工藝參數(shù)穩(wěn)定，密封性能良好，大大提高了該泵的運轉性，徹底解決了因該泵介質(zhì)沸點低、容易汽化等引起的密封材料低溫脆化等問題，消除了輕烴介質(zhì)揮發(fā)到大氣中污染環(huán)境，更防止了發(fā)生重大安全事故的可能。
參考文獻
[1]麥偉.串聯(lián)式干氣密封在焦化裝置液化氣泵上的應用.石油和化工設備；2010年第13卷，52-54.
