機械密封介紹第1頁，共89頁。機械密封介紹第2頁，共89頁。第一節(jié)緒論

機械密封是通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換,將伸出軸與靜止部件的密封結(jié)構(gòu)，由填料的徑向接觸、轉(zhuǎn)換成軸向接觸的一種結(jié)構(gòu)。第3頁，共89頁。它的優(yōu)點是二個接觸平面可以做得很精確.平面磨損后，可以自動補償。轉(zhuǎn)軸的跳動對平面影響較少，可維持很好的接觸。平面易于加工，可選用很耐磨、很硬的材料?？梢跃_控制二個平面的壓緊力

第4頁，共89頁。

機械密封這些優(yōu)點，已在泵.壓縮機、釜等得到廣泛應(yīng)用。它的泄漏率遠(yuǎn)比填料、浮環(huán)、迷宮等密封要少。第5頁，共89頁。第二節(jié)結(jié)構(gòu)

機械密封的結(jié)構(gòu)型式很多，但結(jié)構(gòu)原理都一樣，通常由四部份組成：一對摩擦環(huán):由二個精密的平面接觸來達(dá)到非常小的泄漏率。次級密封圈,通常是橡膠O形圈或四氟圈。彈簧:保持二平面的可靠接觸。結(jié)構(gòu)、傳動件。第6頁，共89頁。密封的型式很多，有不同的分類方法按結(jié)構(gòu)區(qū)分：橡膠波紋管密封彈簧O形圈型密封金屬波紋管密封四氟波紋管密封

第7頁，共89頁。橡膠波紋管密封

動環(huán)靜環(huán)

O-形圈或L-墊橡膠波紋管阻環(huán)彈簧

第8頁，共89頁。彈簧O形圈型密封第9頁，共89頁。金屬波紋管密封第10頁，共89頁。

四氟波紋管密封第11頁，共89頁。

按承載能力分：

平衡型密封

非平衡型密封

第12頁，共89頁。平衡型密封第13頁，共89頁。非平衡型密封第14頁，共89頁。按用途分：

氣體密封液體密封第15頁，共89頁。氣體密封

第16頁，共89頁。

液體密封第17頁，共89頁。第三節(jié)液壓平衡密封處在壓力流體的包圍之中,除了外徑(或內(nèi)徑)受壓外,密封面的接觸壓力也與被密封流體壓力有關(guān),根據(jù)被密封流體壓力的大小,密封選擇用平衡型或非平衡型,并引入平衡系數(shù)K。K是指密封載苛面積Ah與接觸面積Af之比

K=Ah/Af第18頁，共89頁。第19頁，共89頁。K>1稱非平衡型密封0.5<K<1稱平衡型密封K<0.5稱過平衡型密封它是一種不穩(wěn)定狀態(tài),密封面容易脫開泄漏。

第20頁，共89頁。按習(xí)慣用法

平衡型密封用于高壓，壓力高于1.2MPa及輕烴類。非平衡型密封用于低壓，壓力1.2MPa以下。密封表面由于粗糙度存在，而留有間隙，液體滲入密封面后產(chǎn)生反壓。不同的密封面形狀,產(chǎn)生不同的反壓。

第21頁，共89頁。第22頁，共89頁。

密封面液膜反壓力

Pa=（0.5P1+Pm+Pa)XAf

P1液體壓力

Pm表面接觸力

Pa滑動時產(chǎn)生的動壓力第23頁，共89頁。A形間隙密封，由密封承受高壓產(chǎn)生。常在摩擦面外緣產(chǎn)生摩擦溝槽，嚴(yán)重時，石墨環(huán)外緣會產(chǎn)生崩角和剝落。第24頁，共89頁。V形間隙密封V形間隙會造成增加泄漏或突然脫開失效。第25頁，共89頁。第四節(jié)密封面的泄漏流體交換理論從理論上講，機械密封都有一定程度的泄漏，只是泄漏比其他密封少得多，有些密封我們看不到泄漏，那是泄漏的液體在流出密封面時已經(jīng)汽化，我們看不到。從微觀看，二個密封面存在波峰和波谷，峰谷之間存在液膜，但峰谷之間并不連通，所以靜態(tài)時，一般不泄漏第26頁，共89頁。當(dāng)運轉(zhuǎn)時，峰谷之間會互相連通,流體從此谷跑向那谷,當(dāng)跑出密封面時,就產(chǎn)生了泄漏。流體存儲在密封面的峰谷中第27頁，共89頁。密封的泄漏量，從理論上分析是可以計數(shù)的博格曼公司給了一個正常密封的泄漏量公式：Q=[1.885×10-4ΔP-7.752×10-19r×n2×(D2–d2)]h3ηln(D)dh密封間隙μmη流體動力粘度Pa.SD密封面外徑mmd密封面內(nèi)徑mmr流體重度Kg/m3n轉(zhuǎn)速min-1ΔP壓差bar第28頁，共89頁。

克蘭公司給了一張密封泄漏表第29頁，共89頁。同一種密封,由于制造差異(如:密封面光潔度、平面度、彈簧力、軸的跳動,機組振動等）泄漏量有很大差異。按國家標(biāo)準(zhǔn)要求，常規(guī)密封的泄漏率≤4ml/h。第30頁，共89頁。第五節(jié)密封摩擦熱密封在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生摩檫功率,消耗的功率以熱的形式散出。密封的摩檫功率以下式給出:PR=(Δp×K+Pf)×Vg×A×fPR摩檫功率Δp壓差barK平衡系數(shù)Pf彈簧力Vg

平均摩檫速度A摩檫面積f摩檫系數(shù)摩檫功率+攪拌功率而產(chǎn)生的熱量以各種方式散出。第31頁，共89頁。第32頁，共89頁。第33頁，共89頁。第34頁，共89頁。用沖洗方式散熱效果最好第35頁，共89頁。第六節(jié)密封面的磨損

現(xiàn)在的密封材料都相當(dāng)耐磨,條件好的密封有的能磨上幾年。

初裝的密封,泄漏量往往要大些,以后逐漸趨向正常,這一磨合過程很長,往往要幾十個小時.如果密封泄漏量偏大,靠自身磨合的方式須作綜合評估,看泄漏對環(huán)境是否允許、密封拆裝的簡繁,并確準(zhǔn)泄漏由密封面不平引起,才能下斷。通常是泄漏越大,磨合時間越長.

影響磨損率的最大因素是含顆粒介質(zhì)和溫度。對含顆粒的介質(zhì),密封設(shè)計的辦法往往兩個密封面都是硬材料。

第36頁，共89頁。溫度影響磨損的最好解決辦法是想辦法降溫。解決的附加辦法是在密封背面沖水,即quench,翻譯為驟冷．第37頁，共89頁。

第二章密封系統(tǒng)第38頁，共89頁。

密封系統(tǒng)是密封的一部分,有了密封系統(tǒng)的保護,密封的應(yīng)用范圍和壽命可以擴大很多,足以應(yīng)對各種惡劣的工況。

標(biāo)準(zhǔn)的密封系統(tǒng)是API682（原API610）第39頁，共89頁。沖洗方案PLAN01第40頁，共89頁。沖洗方案PLAN02第41頁，共89頁。沖洗方案PLAN11第42頁，共89頁。沖洗方案PLAN12第43頁，共89頁。沖洗方案PLAN13第44頁，共89頁。沖洗方案PLAN21第45頁，共89頁。沖洗方案PLAN22第46頁，共89頁。沖洗方案PLAN23第47頁，共89頁。沖洗方案PLAN31第48頁，共89頁。沖洗方案PLAN32第49頁，共89頁。沖洗方案PLAN41第50頁，共89頁。沖洗方案PLAN51第51頁，共89頁。沖洗方案PLAN52第52頁，共89頁。沖洗方案PLAN53第53頁，共89頁。沖洗方案PLAN54第54頁，共89頁。沖洗方案PLAN61第55頁，共89頁。沖洗方案PLAN62第56頁，共89頁。

最常用的系統(tǒng)方案Plan01,Plan11這是大多數(shù)泵采用的方案，簡單、方便、效果好。

Plan02這是對無法用沖洗冷卻介質(zhì)的一種權(quán)宜方法。如瀝青、重油、高溫?zé)崴?。Plan21用于溫度稍高的介質(zhì)。

第57頁，共89頁。

Plan23用于溫度稍高的介質(zhì)，在給水泵密封、停堆泵密封中常用。使用條件特點：介質(zhì)流動性好，泵轉(zhuǎn)速1500rpm以上，轉(zhuǎn)速低，很難做到自循環(huán)。

Plan52（系統(tǒng)無壓）串聯(lián)密封常用的一種系統(tǒng)。

Plan53（系統(tǒng)加壓）雙端面密封常用的一種系統(tǒng)。第58頁，共89頁。第三章機械密封的故障診斷

密封產(chǎn)生故障，首先要對故障進(jìn)行診斷，知道了故障的原因，也就是找到了解決辦法。密封故障五花八門，沒有定式，一些故障現(xiàn)象、排除方法，是前人經(jīng)驗，不能作為依據(jù)硬套。故障主要靠維修人員現(xiàn)場判斷、分析，提出解決辦法。作為維修人員，一切從實際出發(fā)，要顧及到安全，可行、有效地解決問題，全憑自己獨立思考、獨立判斷?？赡艿脑?，多幾個人現(xiàn)場觀察討論，找出行之有效的解決辦法。故障可分為有形和無形二種。有形故障比較好找，也容易尋到病根。第59頁，共89頁。典型的有形故障例證1.卸壓時大量泄漏，是壓力變形的表現(xiàn)，拆檢密封面可見V形間隙?？捎迷鰪姯h(huán)強度，調(diào)整平衡度解決。密封面磨損快當(dāng)封壓超過30bar時，密封面的磨損顯著加快，若允許有點泄漏，密封廠大多會制成動力密封。高溫作業(yè)。當(dāng)摩檫面積儲高溫不易散發(fā)時，引起樹脂析出焦化，石墨呈粉狀脫落，由系統(tǒng)故障或冷卻效能不足引起。第60頁，共89頁。，高速。高速很容易在摩檫面積儲高溫，冷卻不充分立即引起故障。顆粒、結(jié)晶物，通常二個面都是硬材料。鹽類溶液，須保持封液的溫度、濃度，使無鹽粒析出氣體、半氣體，配雙端面密封。低沸物質(zhì)，有時比干摩檫更厲害。盡可能保持低溫，或配雙端面密封。高溫的水，綜合了高壓、高溫、低沸和氣體特性。解決的最好辦法是在密封區(qū)域盡可能地降溫。運行要求，離開沸點20℃以上。第61頁，共89頁。第62頁，共89頁。由高溫水引起的密封故障最多。3.密封面龜裂、裂紋由高溫引起，降溫排氣是其必要手段。例.停堆冷卻泵（秦山二期）進(jìn)出水管為倒U形，存在管系停氣條件。管路連接墊片孔錯位，造成管路通道堵死1/2。排氣裝置未能全部排盡空氣即關(guān)閉，造成Plan23系統(tǒng)氣堵，封液發(fā)熱氣化，二小時后密封環(huán)即開裂。第63頁，共89頁。熱損硬質(zhì)合金密封面上的熱應(yīng)力紋第64頁，共89頁。受熱開裂第65頁，共89頁。

氣體供應(yīng)系統(tǒng)密封面分明區(qū)和暗區(qū)這是密封面變形后造成的泄漏。O形圈焦化、開裂、溶脹、變形、擠破。O形圈焦化、開裂多由熱影響而至，拆的時候注意O形圈熱損部位。近介質(zhì)一面焦化，由介質(zhì)溫度太高或流動不暢引起；貼住動環(huán)和靜環(huán)一面焦化，由密封摩檫熱引起。O形圈開裂也由O形圈接觸化學(xué)物質(zhì)，受到幅照、紫外線，存放期長及受熱受光等引起。第66頁，共89頁。O-形圈損壞O-形圈熱損

O-形圈永久性變形第67頁，共89頁。

b.O形圈開裂也由O形圈接觸化學(xué)物質(zhì)，受到幅照、紫外線，存放期長及受熱受光等引起。第68頁，共89頁。c.O形圈溶脹是O形圈接觸化學(xué)物質(zhì)，如乙丙橡膠碰到油即溶脹，在拆機事有一種潤滑劑，維修時常用的，若沒有清洗干凈，乙丙橡膠碰到后即可溶脹，繼而發(fā)硬變脆。O形圈變形是材料冷流、熱流造成，時間一長，即失去過盈量，造成泄漏，由材料性能引起，或運行溫度超標(biāo)。O形圈擠破由壓力過高引起，或靜環(huán)、動環(huán)同心度不好，一邊間隙過大，造成O形圈擠破。第69頁，共89頁。第70頁，共89頁。O-形圈損壞間隙擠裂壓力第71頁，共89頁。結(jié)構(gòu)件損壞結(jié)構(gòu)件損壞的故障很明顯，特別是傳動部位。第72頁，共89頁。7.起動瞬間損壞起動瞬間損壞的現(xiàn)象最多。陶瓷類靜環(huán)防轉(zhuǎn)部位打壞，這是泵起動時，產(chǎn)生瞬間負(fù)壓，靜環(huán)被吸離防轉(zhuǎn)銷，隨動環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)泵內(nèi)壓力正常時，靜環(huán)復(fù)原位時被防轉(zhuǎn)銷打壞?？捎每ㄈ㈧o環(huán)定位來解決。動環(huán)瞬間碎裂粘性介質(zhì)，泵停頓冷卻后，動環(huán)、靜環(huán)互相粘住，啟動時粘性介質(zhì)未完全溶（熔）化，導(dǎo)致動環(huán)瞬間打碎，或金屬波紋管撕裂。第73頁，共89頁。

動靜環(huán)相互真空吸附：起動力非常大，也容易打碎。8.軸套軸向絲紋硬顆粒、結(jié)晶物會聚集在O形圈部位，使軸套產(chǎn)生軸向絲紋，影響密封性,一是此部位介質(zhì)流動性差.二是靜環(huán)面與軸線垂直度差。9.彈簧斷裂，金屬波紋管斷裂機組振動、靜環(huán)面與軸線垂直度差易造成彈簧斷裂，金屬波紋管斷裂。

第74頁，共89頁。振動引起的彈簧斷裂第75頁，共89頁。無形故障查找這是最難查找的密封故障一、表現(xiàn)為密封泄漏，拆開檢查什么痕跡也沒有，機件都符合要求，可能有以下幾個疑點：疑點a.試檢查主泵平面與軸線垂直度.因靜環(huán)平面與軸線垂直度>0.1,多數(shù)會發(fā)生泄漏。影響垂直度的尚有壓蓋墊片厚薄不均,靜環(huán)平行度差等。第76頁，共89頁。第77頁，共89頁。第78頁，共89頁。疑點b.基體泄漏，石墨為多孔物質(zhì)，若浸漬不良，會產(chǎn)生穿透性氣孔，現(xiàn)場無法判斷，須泵壓檢查。疑點c.同心偏差，靜環(huán)同心度不好，一邊靠著壁，安裝時不易察覺。疑點d.泵處于負(fù)壓狀態(tài)，由于密封腔與泵入口有平衡孔相通，有部分負(fù)壓時，密封面處于打開、閉合不穩(wěn)狀態(tài)。二、一連串同樣條件的泵，就是有一臺泵的密