机械密封介绍

1StandardMechanicalSeals第一章密封原理2StandardMechanicalSeals第一节绪论机械密封是通过结构转换,将伸出轴与静止部件的密封结构，由填料的径向接触、转换成轴向接触的一种结构。3StandardMechanicalSeals它的优点是二个接触平面可以做得很精确.平面磨损后，可以自动补偿。转轴的跳动对平面影响较少，可维持很好的接触。平面易于加工，可选用很耐磨、很硬的材料。可以精确控制二个平面的压紧力4StandardMechanicalSeals机械密封这些优点，已在泵.压缩机、釜等得到广泛应用。它的泄漏率远比填料、浮环、迷宫等密封要少。5StandardMechanicalSeals第二节结构机械密封的结构型式很多，但结构原理都一样，通常由四部份组成：一对摩擦环:由二个精密的平面接触来达到非常小的泄漏率。次级密封圈,通常是橡胶O形圈或四氟圈。弹簧:保持二平面的可靠接触。结构、传动件。6StandardMechanicalSeals密封的型式很多，有不同的分类方法按结构区分：橡胶波纹管密封弹簧O形圈型密封金属波纹管密封四氟波纹管密封7StandardMechanicalSeals橡胶波纹管密封•动环•静环•O-形圈或L-垫•橡胶波纹管•阻环•弹簧8StandardMechanicalSeals弹簧O形圈型密封9StandardMechanicalSeals金属波纹管密封10StandardMechanicalSeals四氟波纹管密封11StandardMechanicalSeals按承载能力分：平衡型密封非平衡型密封12StandardMechanicalSeals平衡型密封13StandardMechanicalSeals非平衡型密封14StandardMechanicalSeals按用途分：气体密封液体密封15StandardMechanicalSeals气体密封16StandardMechanicalSeals液体密封17StandardMechanicalSeals第三节液压平衡密封处在压力流体的包围之中,除了外径(或内径)受压外,密封面的接触压力也与被密封流体压力有关,根据被密封流体压力的大小,密封选择用平衡型或非平衡型,并引入平衡系数K。K是指密封载苛面积Ah与接触面积Af之比K=Ah/Af18StandardMechanicalSeals19StandardMechanicalSealsK1称非平衡型密封0.5K1称平衡型密封K0.5称过平衡型密封它是一种不稳定状态,密封面容易脱开泄漏。20StandardMechanicalSeals按习惯用法平衡型密封用于高压，压力高于1.2MPa及轻烃类。非平衡型密封用于低压，压力1.2MPa以下。密封表面由于粗糙度存在，而留有间隙，液体渗入密封面后产生反压。不同的密封面形状,产生不同的反压。21StandardMechanicalSeals22StandardMechanicalSeals密封面液膜反压力Pa=（0.5P1+Pm+Pa)XAfP1液体压力Pm表面接触力Pa滑动时产生的动压力23StandardMechanicalSealsA形间隙密封，由密封承受高压产生。常在摩擦面外缘产生摩擦沟槽，严重时，石墨环外缘会产生崩角和剥落。24StandardMechanicalSealsV形间隙密封V形间隙会造成增加泄漏或突然脱开失效。25StandardMechanicalSeals第四节密封面的泄漏流体交换理论从理论上讲，机械密封都有一定程度的泄漏，只是泄漏比其他密封少得多，有些密封我们看不到泄漏，那是泄漏的液体在流出密封面时已经汽化，我们看不到。从微观看，二个密封面存在波峰和波谷，峰谷之间存在液膜，但峰谷之间并不连通，所以静态时，一般不泄漏26StandardMechanicalSeals当运转时，峰谷之间会互相连通,流体从此谷跑向那谷,当跑出密封面时,就产生了泄漏。流体存储在密封面的峰谷中27StandardMechanicalSeals密封的泄漏量，从理论上分析是可以计数的博格曼公司给了一个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密封间隙μmη流体动力粘度Pa.SD密封面外径mmd密封面内径mmr流体重度Kg/m3n转速min-1ΔP压差bar28StandardMechanicalSeals克兰公司给了一张密封泄漏表29StandardMechanicalSeals同一种密封,由于制造差异(如:密封面光洁度、平面度、弹簧力、轴的跳动,机组振动等）泄漏量有很大差异。按国家标准要求，常规密封的泄漏率≤4ml/h。30StandardMechanicalSeals第五节密封摩擦热密封在运转中产生摩檫功率,消耗的功率以热的形式散出。密封的摩檫功率以下式给出:PR=(Δp×K+Pf)×Vg×A×fPR摩檫功率Δp压差barK平衡系数Pf弹簧力Vg平均摩檫速度A摩檫面积f摩檫系数摩檫功率+搅拌功率而产生的热量以各种方式散出。31StandardMechanicalSeals32StandardMechanicalSeals33StandardMechanicalSeals34StandardMechanicalSeals用冲洗方式散热效果最好35StandardMechanicalSeals第六节密封面的磨损现在的密封材料都相当耐磨,条件好的密封有的能磨上几年。初装的密封,泄漏量往往要大些,以后逐渐趋向正常,这一磨合过程很长,往往要几十个小时.如果密封泄漏量偏大,靠自身磨合的方式须作综合评估,看泄漏对环境是否允许、密封拆装的简繁,并确准泄漏由密封面不平引起,才能下断。通常是泄漏越大,磨合时间越长.影响磨损率的最大因素是含颗粒介质和温度。对含颗粒的介质,密封设计的办法往往两个密封面都是硬材料。36StandardMechanicalSeals温度影响磨损的最好解决办法是想办法降温。解决的附加办法是在密封背面冲水,即quench,翻译为骤冷．37StandardMechanicalSeals第二章密封系统38StandardMechanicalSeals密封系统是密封的一部分,有了密封系统的保护,密封的应用范围和寿命可以扩大很多,足以应对各种恶劣的工况。标准的密封系统是API682（原API610）39StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN0140StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN0241StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN1142StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN1243StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN1344StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN2145StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN2246StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN2347StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN3148StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN3249StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN4150StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN5151StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN5252StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN5353StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN5454StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN6155StandardMechanicalSeals冲洗方案PLAN6256StandardMechanicalSeals最常用的系统方案Plan01,Plan11这是大多数泵采用的方案，简单、方便、效果好。Plan02这是对无法用冲洗冷却介质的一种权宜方法。如沥青、重油、高温热水等。Plan21用于温度稍高的介质。57StandardMechanicalSealsPlan23用于温度稍高的介质，在给水泵密封、停堆泵密封中常用。使用条件特点：介质流动性好，泵转速1500rpm以上，转速低，很难做到自循环。Plan52（系统无压）串联密封常用的一种系统。Plan53（系统加压）双端面密封常用的一种系统。58StandardMechanicalSeals第三章机械密封的故障诊断密封产生故障，首先要对故障进行诊断，知道了故障的原因，也就是找到了解决办法。密封故障五花八门，没有定式，一些故障现象、排除方法，是前人经验，不能作为依据硬套。故障主要靠维修人员现场判断、分析，提出解决办法。作为维修人员，一切从实际出发，要顾及到安全，可行、有效地解决问题，全凭自己独立思考、独立判断。可能的话，多几个人现场观察讨论，找出行之有效的解决办法。故障可分为有形和无形二种。有形故障比较好找，也容易寻到病根。59StandardMechanicalSeals典型的有形故障例证1.卸压时大量泄漏，是压力变形的表现，拆检密封面可见V形间隙。可用增强环强度，调整平衡度解决。2.密封面磨损快a.当封压超过30bar时，密封面的磨损显著加快，若允许有点泄漏，密封厂大多会制成动力密封。b.高温作业。当摩檫面积储高温不易散发时，引起树脂析出焦化，石墨呈粉状脱落，由系统故障或冷却效能不足引起。60StandardMechanicalSeals，c.高速。高速很容易在摩檫面积储高温，冷却不充分立即引起故障。d.颗粒、结晶物，通常二个面都是硬材料。e.盐类溶液，须保持封液的温度、浓度，使无盐粒析出f.气体、半气体，配双端面密封。g.低沸物质，有时比干摩檫更厉害。尽可能保持低温，或配双端面密封。高温的水，综合了高压、高温、低沸和气体特性。解决的最好办法是在密封区域尽可能地降温。运行要求，离开沸点20℃以上。61StandardMechanicalSeals62StandardMechanicalSeals由高温水引起的密封故障最多。3.密封面龟裂、裂纹由高温引起，降温排气是其必要手段。例.停堆冷却泵（秦山二期）a.进出水管为倒U形，存在管系停气条件。b.管路连接垫片孔错位，造成管路通道堵死1/2。c.排气装置未能全部排尽空气即关闭，造成Plan23系统气堵，封液发热气化，二小时后密封环即开裂。63StandardMechanicalSeals热损硬质合金密封面上的热应力纹64StandardMechanicalSeals受热开裂65StandardMechanicalSeals气体供应系统4.密封面分明区和暗区这是密封面变形后造成的泄漏。5.O形圈焦化、开裂、溶胀、变形、挤破。a.O形圈焦化、开裂多由热影响而至，拆的时候注意O形圈热损部位。近介质一面焦化，由介质温度太高或流动不畅引起；贴住动环和静环一面焦化，由密封摩檫热引起。b.O形圈开裂也由O形圈接触化学物质，受到幅照、紫外线，存放期长及受热受光等引起。66StandardMechanicalSealsO-形圈损坏O-形圈热损O-形圈永久性变形67StandardMechanicalSealsb.O形圈开裂也由O形圈接触化学物质，受到幅照、紫外线，存放期长及受热受光等引起。68StandardMechanicalSealsc.O形圈溶胀是O形圈接触化学物质，如乙丙橡胶碰到油即溶胀，在拆机事有一种润滑剂，维修时常用的，若没有清洗干净，乙丙橡胶碰到后即可溶胀，继而发硬变脆。d.O形圈变形是材料冷流、热流造成，时间一长，即失去过盈量，造成泄漏，由材料性能引起，或运行温度超标。e.O形圈挤破由压力过高引起，或静环、动环同心度不好，一边间隙过大，造成O形圈挤破。69StandardMechanicalSeals70StandardM