机封

机械密封机械密封的基本知识机械密封定义:机械密封(端面密封)--由至少一对垂直于轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下以及辅助密封的配合下,保持贴合并相对滑动而构成防止流体泄漏的装置。机封的组成及其作用：1.动环和静环组成的密封端面——摩擦副，使密封面紧密配合，防止被密封的介质泄漏；2.弹性元件——缓冲补偿机构（有弹簧、波纹管等），主要起预紧、补偿和缓冲作用；3.辅助密封圈——动、静环密封圈等，主要起辅助密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用；4.传动机构——传动销、传动环、传动螺钉、传动键、牙嵌式联接器等，将轴的转矩传动给动环；5.防转件——防转销，防止静环转动和脱出的作用；另外还有压盖、轴套、弹簧座等。摩擦副弹性元件传动机构动、静环密封圈轴封机械密封装配示意图机械密封的基本知识机械密封的主要泄漏途径：1.泄漏点Ⅰ——动环与静环接触的端面间隙，是主要的密封面。它是决定机械密封摩擦、磨损和密封性能的关键，同时也决定机械密封的工作寿命。2.泄漏点Ⅱ——静环与压盖之间的辅助密封点。3.泄漏点Ⅲ——动环与轴套（或轴）之间的辅助密封点。Ⅱ与Ⅲ两处密封宏观上为静密封，微观上属于往复动密封，是决定机封密封性能和动环追随性的关键，特别是动环与轴套之间的辅助密封，首先要防止因锈蚀、水垢、结焦或化学反应物料堆积而造成动环不能动弹（失去追随）。4.泄漏点Ⅳ——压盖与密封腔体之间的密封。5.泄漏点Ⅴ——轴套与轴之间的密封。Ⅳ与Ⅴ两处密封均属于静密封范畴。密封件材料应根据密封介质选用。ⅠⅡⅢⅣⅤ机械密封的基本知识机械密封密封的分类API682标准按机械密封结构分类：•A型弹簧推力式机械密封：单级、内置、旋转、平衡、集装式推环机械密封。•B型低温旋转金属波纹管式机械密封：单级、内置、旋转（低温）、平衡、集装式波纹管机械密封。•C型高温静止金属波纹管式机械密封：单级、内置、静止（高温）、平衡、集装式波纹管机械密封。A型B型C型机械密封常用材料的选用清水，常温：(动)9Cr18，1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂石墨，青铜，酚醛塑料。河水（含泥沙），常温：（动）碳化钨，（静）碳化钨海水，常温：（动）碳化钨，1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷。过热水100度：（动）碳化钨，1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷。汽油，润滑油，液态烃，常温：（动）碳化钨1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂或锡锑合金石墨，酚醛塑料。汽油，润滑油，液态烃，100度：（动）碳化钨，1Cr13堆焊钴铬钨；（静）浸青铜或树脂石墨。汽油，润滑油，液态烃，含颗粒：（动）碳化钨；（静）碳化钨。密封材料的种类及用途密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是：1）材料致密性好，不易泄露介质。2）有适当的机械强度和硬度。3）压缩性和回弹性好，永久变形小。4）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂。5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上。6）摩擦系数小，耐磨性好。7）具有与密封面结合的柔软性。8）耐老化性好，经久耐用。9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。HR进口型机械密封ST80型机械密封7机械密封的结构型式1.大弹簧单端面机械密封8机械密封的结构型式2.小弹簧单端面机械密封9机械密封的结构型式3.波纹管静止型单端面机械密封34567891011121314161.动环2.波纹管组件3.压盖4.传动环5.传动螺钉6.轴封7.限位块8.水套9.11.柔性石墨垫(或铝垫)10.轴套12.定位环13.节流环14.15.内六角螺栓16.六角螺栓2115图1B型(波纹管静止)波纹管机械密封装配图10机械密封的结构型式4.波纹管旋转型单端面机械密封1234567891012131115141.动环(波纹管组件)2.静环3.压盖4.传动环5.传动螺钉6.轴封7.限位块8.静环密封圈9.轴套10.动环密封圈11.六角螺栓12.定位环13.节流环14.冲洗油分布环15.内六角螺栓11机械密封的结构型式5.波纹管（旋转型）串联式机械密封12机械密封的结构型式5.波纹管（静止型）串联式机械密封13机械密封的结构型式6.小弹簧串联式机械密封波纹管机封的特点（一）工作原理：波纹管密封的波纹管是利用微束等离子焊接制成的一种全封闭结构，由于波片本身波形的存在及焊接后波距的存在，使之在轴向被压缩一定位移后，产生弹性力，致使动静环表面始终处于贴合状态并形成一定的比压，在动静环表面磨损后始终处于弹力补偿状态。（二）波纹管机封的性能：1、具有优越的追随性；由于波纹管密封本身为全封闭结构，在结构上消除了普通弹簧机封中所必备的动环与轴套（或轴）的动环密封圈，使波纹管身的弹率充分被利用来形成比压，显示出优越的追随性。2、耐高温性；由于波纹管机封取消了普通机械密封中的动环密封圈，所以不再受被密封介质状况及温度对动环密封圈的影响，适用的介质及温度被大大扩大。3、平衡性；波纹管密封和普通机封相比，不需要在轴套上加工出台阶，本身就可以建立平衡直径，处于平衡状态，波纹管密封在应用中一般均为平衡型。4、泄漏点少；由于波纹管密封动静环密封点均为金属（或非金属）垫片，用静密封取代了动密封，发生泄漏的概率大为降低，这样波纹管密封的泄漏实质上只有摩擦副端面这个密封点，无疑泄漏的机率大大减少。而普通机械密封的泄漏渠道主要有动静环密封圈及摩擦副端面，在这三个泄漏渠道中，因动静环辅助密封圈失效造成密封泄漏占总泄漏的40%。5、抗振性和高速性；波纹管密封取消了动环密封圈，大大减少了由于泵振动或轴振动造成的通过动环密封圈传递而引起的动环的振动，使动环免受大的影响，通常也称波纹管的浮动性。因此，适用的线速度被大大的提高，其线速度可达100m/s。6、可降低弹簧比压：在通常普通机械密封的使用过程中，弹簧比压一般都设计在0.15～2.5Mpa(对于中速密封而言)，而波纹管密封的弹簧比压可设计为远小于此数值，在实际使用过程中，弹簧比压一般设计为0.05～1.5Mpa之间，波纹管密封为静止结构时，弹簧比压可进一步减小。因此，由弹簧比压产生的摩擦热减小，降低了端面温度，从而减小了摩擦副端面的磨损量，即减少了机械功耗，提高了密封性能及延长密封的使用寿命。（三）波纹管机封的结构：静止型和旋转型。波纹管的结构金属波片焊接成的波纹管波纹管组件（动、静环）波片焊接角度双端面机封简介考虑到安全和环保的要求，采用双端面密封。一般在轻烃、毒性大，有爆炸危险的介质、腐蚀性较强的介质、高温高压的介质中使用。（一）双端面密封的结构：1、两组密封端面“背靠背”或“面对面”；2、串联。（二）串联机封的工作过程：采用串联的主、副两道密封，主密封内引入来自出口的自身冲洗液，其压力高于副密封，副密封液体不会沾污介质。副密封实际上是保险密封或备用密封，它用小叶轮（或泵送环）使封液自成循环系统。机械密封系统的组成及功能一、机械密封系统的组成机械密封在使用过程中，其整个装置由主密封、副密封和密封循环保护系统（机械密封系统）三部分组成。主密封起密封工作介质的作用，副密封起辅助密封的作用，而机械密封系统具有冲洗、改善润滑、调温、调压、除杂、更换介质、稀释泄漏介质等功能，主要是为主、副密封创造良好的周围环境和保证主密封在最佳工作条件下工作，从而提高机械密封工作的可靠性，延长其使用寿命。机械密封系统也被称为机械密封辅助系统或机械密封冲洗、冷却系统。它由储罐、增压罐、换热器、过滤器、旋液分离器、孔板、节流套、循环轮、循环套、泄漏指示器、管道、管件及控制仪表等组成。在实际工作中，可用一种或几种，根据具体条件选定二、机械密封系统的功能冲洗功能：冲洗是机械密封系统具有的最基本功能，也是机械密封系统最常见的工作方式。一般机械密封均应进行冲洗，尤其是用于轻烃的机械密封。冲洗可以达到隔离介质、冷却和改善润滑的目的。向密封腔内通入与介质相溶的液体进行外循环冲洗就可以达到隔离介质的目的。调节和控制密封工作温度的功能：机械密封系统具有对机械密封本身工作环境的温度进行调节和控制功能。温度控制包括冷却和保温。调节和控制密封工作压力的功能：机械密封系统还具有调节、控制密封工作压力的功能。对于普通双端面机械密封，需要维持密封腔内隔离流体的压力稍高于被密封介质的压力，而在逐级降压的串联机械密封中，需要维持级间密封流体的压差。除杂和过滤功能：密封流体中的微细固体颗粒、污垢等杂质对机械密封的危害是非常严重的，可能会导致密封端面严重磨损，也可能堵塞密封系统管线。密封系统具有除去杂质、维持液体清洁的功能。当杂质的密度低于液体介质密度时，可用过滤器除去杂质；而当杂质的密度大液体介质密度时，可采用旋液分离器除去杂质。旋液分离器是利用离心沉降作用分离流体中的固体颗粒。当含有固体颗粒的流体进入旋液分离器后，流体沿切向口1进入锥形壁面，由于存在一定的压差，流体便高速流动，此切向流便沿着锥形腔产生一个漩涡同时产生离心力。介质中的杂质依靠漩涡和离心力的作用进行分离，清洁的介质自上方出口2进入密封腔，杂质则从下面出口3排出回到泵入口，形成闭环。过滤器三、API612常用的机械密封冲洗方案1.PLAN01：由泵的出口到密封腔内部（只适用干净的介质）。2.PLAN02：密封腔接口封死，不设循环液冲洗（无冲洗）。5.PLAN13：冲洗液由泵的密封腔引出，然后通过一个流量控制孔口返回到泵的进口。用于输送介质温度不高，而密封腔压力较高的场合。6.PLAN14：冲洗液由泵的出口引出，然后通过一个流量控制孔口到密封腔内，并同时从密封腔通过一个流量控制孔口至泵的进口（PLAN11+PLAN13）。推荐用于轻烃介质密封。7.PLAN21：冲洗液由泵的出口引出，经由一个流量控制孔口和冷却器，然后进入密封腔内。用于输送介质温度超过密封极限温度的场合。冷却水出口冷却水入口换热器8.PLAN23：冲洗液通过密封腔中的泵效环从密封腔中流出经过换热器，再返回到密封腔中，形成自封闭循环。Throatbushing入口出口18-24冷却水出口冷却水入口mechanicalsealwithpumpingring换热器排在管线的最高点9.PLAN31：冲洗液从泵的出口引出，通过一旋液分离器，使干净流体进入密封腔，带有颗粒的流体返回到泵入口处形成封闭循环。用于含有固体颗粒较多的介质。CleanoverflowUnderflowInlet10.PLAN32：冲洗液由外部源注入密封腔。要注意外部液体与输送介质的可容性（不要影响工艺产品质量）。ThroatBushing11.PLAN41：冲洗液从泵的出口通过一个旋液分离器将干净的流体通过冷却器后送入密封腔。固体颗粒被送入泵的入口。（也就是在PLAN31上增加一个换热器）冷却水出冷却水进12.PLAN52：外部源对双密封的二级密封提供缓冲液。正常操作期间，由一个内部泵送环保持循环。储液器通常连续放空至一个蒸汽回收系统并保持比密封腔的压力低的压力上。通常有于串联密封。当串联密封的内侧（一级）密封失效时，外侧（二级）密封可以阻挡被密封介质不向外泄漏，此时，贮液罐内的压力升高，液位随之升高，通过压力开关的信号输出进行报警，更换密封；若外侧密封失效时，贮液罐内的压力下降，液位也随之下降，通过压力开关的信号输出进行报警，更换密封。压力计液位计球阀节流孔板放空液位开关（高）压力开关放空阀（一般置于常开位置）液位开关（低）方案52注意点：外部储罐为不加压双密封的外侧密封提供缓冲流体；n在正常工作时，内泵送环保持循环；n储罐通常连续地向蒸汽回收装置中排气，并保持压力低于密封腔内的压力13.PLAN53：有压的外部隔离液储液器向密封腔提供洁净介质，循环液通过内部泵送环，储液器压力大于所要密封的流体压力。压力表液位计液位开关排气阀（通常关着）压力操纵开关外部压力单向截止阀放空Plan53注意点:n通常用于带压双封n在正常操作情况下，通过腔内的泵送环维持循环n罐内压力