机械密封工作原理

机械密封机械密封介绍1、定义及工作原理2、基本组成及作用3、与软填料的优缺点对比4、机封的测绘5、机封失效原因6、安装维护注意事项1、定义及工作原理1.1、机械密封定义：亦称端面密封，垂直于旋转轴的端面在流体压力及补偿机构的弹力作用下，在辅助密封的配合下，与另一端面保持贴合并相对滑动，从而构成防止流体泄露的机械装置。1.2、机械密封工作原理：由于两个密封端面的紧密贴合，使密封端面之间的交界形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，形成一定的阻力，阻止介质向外泄露，又使端面得以润滑，由此获得长期的密封效果。2、机械密封的基本组成及作用2.1机封主要由动环静环、弹力装置、辅助密封件组成。2.2机械密封一般有四个密封处：A、动环与静环之间的密封——动密封B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封C、静环与静环座之间的密封——静密封D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封1234567891-静环座2-动环辅助密封圈3-静环辅助密封圈4-防转销5-静环6-动环7-弹簧8-弹簧座9-紧定螺钉ABCD2.3机封在泵中的位置联轴器电机填料函轴2.4机封安装的位置2.5各组成零件介绍及作用动环和静环：动环的材料可采用高合金钢，硬质合金，铸铁等，在腐蚀性介质一般推荐用不锈钢表面堆焊硬质合金或新型碳化硅陶瓷，既可耐磨又可耐腐蚀，静环可采用铸铁，青铜合金，也可用浸渍后的石墨或聚四氟乙烯。弹簧装置：弹簧以合适的弹簧比压保持动静环端面缓冲接触（弹簧作用于密封端面的压紧力称为弹簧比压）。辅助密封件：形式有O型圈，V型，方形环，梯形环等。材料有人工合成橡胶，例如丁腈，氟橡胶，三元乙丙等2.6密封环须满足的要求：密封环是动环和静环的总称，是构成机械密封最主要的元件。密封环在很大程度上决定了机械密封的使用性能和寿命。因此，密封环需要满足如下几个主要要求。足够的强度和刚度耐热冲击能力摩擦系数小良好的自润滑能力结构简单容易加工3、机械密封与软填料的优缺点对比3.1优缺点对比优点：1、密封状态稳定，泄漏量小，其实验条件下的允许泄漏量仅为软填料的1/100；，在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在工况复杂的冶炼，石化，造纸等行业通常也能达半年以上。2、机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%，节约了电能；3、由于转移了摩擦面，轴或轴套基本上不受摩损，大大降低换轴的费用；4、安装后机封根据运行状况可实现自动补偿，不需经常性的维修，降低劳动强度；5、适用范围广，能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。6、对现今许多工厂的“零泄漏”需要，填料无法达到此要求，且可节省经常更换盘根填料或维护对工厂造成的损失。缺点：结构较复杂加工要求高，发生事故时处理较困难，一次性投资高，对于经济效益不好或老国有企业，他们的设备负责人往往对价格很敏感，可以跟踪调查现有密封形式与改造之后的潜在收益做对比分析。比较软填料密封机械密封泄漏量180～450ml/h一般为软填料密封的１％摩擦功率损失机械密封为软填料密封的10～50％轴磨损有磨损，用久后要更换几乎无磨损维护及寿命要经常维护，更换填料，个别情况每班换一次寿命很长，很少需要维修高参数高压、高温、高真空、高转速、大直径密封不能解决可以加工及安装加苛求一般，填料更换方便动、静环表面粗糙度及平直度要求高，不易加工，成本高，装拆不便对材料要求一般动、静环要求较高3.2与填料密封的比较示意图4、机封的基本测绘4.1测绘的基本要求原则上做到每个零件、每个尺寸要如实表达，尺寸要表达到小数点后两位4.2测绘的四大要素一、测绘工具的准备二、原机封的基本信息三、基本尺寸结构四、原机封使用工况及失效原因一、测绘工具的准备游标卡尺深度尺内六角扳手活动口扳手测绘用纸及笔其他工具二、原机封的基本信息机封型号机封编号生产厂家材料配对三、基本尺寸结构的测绘1、轴或轴套直径D1=？2、填料腔直径D2=？3、螺栓中心距直径D3=？4、填料腔深度L1=？6、第一障碍物L2=？填料腔L2L1D2D1D3n--D4四、原机封工况及使用信息工况进出压力温度转速介质成分原机封使用信息紧定螺钉不起作用机封轴套有打滑现象动静环干磨现象O形圈变形现象等5、机封失效原因分析机械密封的故障大体上都是由异常变化引起的泄漏、磨损、扭矩等导致的，造成机封失效原因主要有以下三点：1、设计选型不对；2、安装因素或泵本身的特点；3、密封件失效；具体情况还需要具体分析，下面主要讲密封失效的原因分析，前两点客户对此的认识可能比我们还清楚，但客户对机封的密封件失效原因知之甚少，因此很有必要向讲清楚从而在客户那里树立我们公司是专业做机封的形象。密封失效主要有如下几点：5.1密封面打开在修理机械密封时，大部分的密封失效不是因磨损造成，而是在磨损前就已泄漏了。当密封面一打开，介质中的固体微粒在液体压力的作用下进入密封面，密封面闭合后，这些固体微粒就嵌入软环（通常是石墨环）的面上，这实际成了一个类似“砂轮”会损坏硬环表面。由于动环或橡胶圈紧固在轴（轴套）上，当轴串动时，动环不能及时贴合，而使密封面打开，并且密封面的滞后闭合，就使固体微粒进入密封面中。同时轴（轴套）和滑动部件之间也存在有固体微粒，影响橡胶圈或动环的滑动（相对动密封点，常见故障）。另外，介质也会在橡胶圈与轴（轴套）磨擦部位产生结晶物，在弹簧处也会存有固体物质，都会使密封面打开。5.2温度过高因密封面上会产生热，故橡胶圈实际使用温度通常低于标注温度。氟橡胶和聚四氟乙烯的使用温度为216℃，丁晴橡胶的使用温度162℃，虽然它们都能承受较高的温度，但因密封面产生的热较高，所以橡胶圈有继续硫化的危险，最终失去弹性而泄漏。密封面之间还会因热引起介质的结晶，如结碳，造成滑动部件被粘住和密封面被凝结。而且有些聚合物因过热而焦化，有些流体因过热而失去润滑等甚至闪火。过热除能改变介质的状况外，还会加剧它的腐蚀速率，引起金属零件的变形，合金面的开裂，以及某些镀层裂缝，设计应选用平衡型机械密封，以降低比压防止压紧力太大造成的热量过剩不能及时排除造成温度偏高。5.3密封件本身对于质量较差的石墨环（动环）来说，内部气孔较多，这是因为在制造过程中，聚集在石墨内部的气体膨胀将碳微粒吹出的所致，因此这种低质的石墨环在密封启用中，其碳微粒很容易脱落，而使密封面在密封停用时粘住。通常硬环（静环）表面的过热会引起密封环的严重磨损，如无冷却的立式泵。在高温、高压下、弹簧压缩过大，轴串动也会过大的情况下，都会引起密封面的过渡磨损，。在检查静环表面尤其要注意以下四种现象：陶瓷环破裂，热烈，刻痕，镀层脱落5.4异常情况一、泵轴套泄漏：轴套的泄漏通常是稳定的，而密封面的泄漏往往是增加或减小。密封面泄漏后，使表面不平，但有时也会磨合到原状。（有时不要急于检修，可观察一段时间再说）。二、微渗：如密封周围是潮湿的，而且看不出漏，这在起动时泵运转产生的离心力使泄漏的液体回到密封面内，起一道屏障的作用。而泵上的法兰或接头泄漏的液体滴入填料箱内。三、热膨胀：热膨胀能使镶接在金属部件内的石墨环松脱，也可能是因低温使O型环失去弹性，而导致泄漏。总之，对于密封件失效，尽量找出能让客户信服的原因，这样才能赢得客户的信任。6、安装及维护注意事项要十分注意避免安装中所产生的安装偏差，弹簧压缩量要按规定进行相关技术要求机封安装示意图拆卸注意事项机封的维护6.1免安装中所产生的安装偏差一、上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05毫米。二、检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周要均匀，检查各点允差不大于0.01毫米。6.2弹簧压缩量要按规定进行弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。过大会增加弹簧比压，加速端面磨损，过小会造成比压不足而不能起到密封作用。尤其是分离式机封要特别注意弹簧比压，很多分离式机封在客户那使用寿命很短，其中很大的因素就是弹簧比压过大或者过小，而客户很少知道弹簧比压的概念。6.3相关技术要求机械密封是属于较高精度的机械部件，对其正确的安装与操作对它的使用寿命有大大的影响。我们一般按照石油化工部规定的标准。技术要求主要如下：1、轴弯曲度：最大不大于0.05毫米；2、轴的轴向窜动量不允许超过±0.5毫米，如果带轴套，不允许轴套有松动；3、压盖（静环座）与密封配合止口对轴中心线的同心度允差0.05毫米，如果达不到要求，密封腔要进行加工；4、安装动环密封圈的轴套端部，以及安装静环密封圈的压盖（或壳体）的端部应倒角，并修光滑。6.4机封安装示意图以一台单级卧式双吸油泵为例：步骤一：泵解体步骤二：检查轴套光洁度及测绘步骤三：打磨轴套和清理端面步骤四：轴套、机封润滑步骤五：安装机封步骤六：恢复泵体和调整步骤七：定位块拆除和盘车调试6.5拆卸注意事项1、在安装、拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。2、如果在泵两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼。3、对运行过的机械密封，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为松动后摩擦副原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。拆卸机械密封顺序如下：1、装上定位块2、去掉定位螺钉3、冲洗接管和压盖螺栓4、取出机械密封6.6机封的维护一、启动与停运准备工作：启动前保持密封腔充满液体，防止干磨；待冷却后才可停冷却水，否则容易引起较大的热胀冷缩使得O圈失效。二、运转时注意事项：泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间，如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查；泵的操作压力应平稳，泵在运转中应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破坏。