《机械密封介绍》PPT课件

第一章密封原理 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 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 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 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 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 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 按承载能力分 平衡型密封非平衡型密封 平衡型密封 非平衡型密封 按用途分 气体密封液体密封 气体密封 液体密封 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 Af K 1称非平衡型密封0 5 K 1称平衡型密封K 0 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 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 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 A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 V形间隙密封 V形间隙会造成增加泄漏或突然脱开失效 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 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 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 4 P 7 752 10 19r n2 D2 d2 h3 ln D d h密封间隙 m 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 1 P压差bar 克兰公司给了一张密封泄漏表 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 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 p K Pf Vg A fPR摩檫功率 p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 用冲洗方式散热效果最好 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 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 第二章密封系统 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 冲洗方案PLAN01 冲洗方案PLAN02 冲洗方案PLAN11 冲洗方案PLAN12 冲洗方案PLAN13 冲洗方案PLAN21 冲洗方案PLAN22 冲洗方案PLAN23 冲洗方案PLAN31 冲洗方案PLAN32 冲洗方案PLAN41 冲洗方案PLAN51 冲洗方案PLAN52 冲洗方案PLAN53 冲洗方案PLAN54 冲洗方案PLAN61 冲洗方案PLAN62 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 Plan23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 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 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 密封面磨损快当封压超过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 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 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 颗粒 结晶物 通常二个面都是硬材料 盐类溶液 须保持封液的温度 浓度 使无盐粒析出气体 半气体 配双端面密封 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 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 进出水管为倒U形 存在管系停气条件 管路连接垫片孔错位 造成管路通道堵死1 2 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 热损 硬质合金密封面上的热应力纹 受热开裂 气体供应系统 密封面分明区和暗区这是密封面变形后造成的泄漏 O形圈焦化 开裂 溶胀 变形 挤破 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 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 O 形圈损坏 O 形圈热损 O 形圈永久性变形 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 c 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 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 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 O 形圈损坏 间隙挤裂 压力 结构件损坏结构件损坏的故障很明显 特别是传动部位 7 起动瞬间损坏起动瞬间损坏的现象最多 陶瓷类静环防转部位打坏 这是泵起动时 产生瞬间负压 静环被吸离防转销 随动环一起旋转 当泵内压力正常时 静环复原位时被防转销打坏 可用卡圈将静环定位来解决 动环瞬间碎裂粘性介质 泵停顿冷却后 动环 静环互相粘住 启动时粘性介质未完全溶 熔 化 导致动环瞬间打碎 或金属波纹管撕裂 动静环相互真空吸附 起动力非常大 也容易打碎 8 轴套轴向丝纹硬颗粒 结晶物会聚集在O形圈部位 使轴套产生轴向丝纹 影响密封性 一是此部位介质流动性差 二是静环面与轴线垂直度差 9 弹簧断裂 金属波纹管断裂机组振动 静环面与轴线垂直度差易造成弹簧断裂 金属波纹管断裂 振动引起的弹簧断裂 无形故障查找 这是最难查找的密封故障一 表现为密封泄漏 拆开检查什么痕迹也没有 机件都符合要求 可能有以下几个疑点 疑点a 试检查主泵平面与轴线垂直度 因静环平面与轴线垂直度 0 1 多数会发生泄漏 影响垂直度的尚有压盖垫片厚薄不均 静环平行度差等 疑点b 基体泄漏 石墨为多孔物质 若浸渍不良 会产生穿透性气孔 现场无法判断 须泵压检查 疑点c 同心偏差 静环同心度不好 一边靠着壁 安装时不易察觉 疑点d 泵处于负压状态 由于密封腔与泵入口有平衡孔相通 有部分负压时 密封面处于打开 闭合不稳状态 二 一连串同样条件的泵 就是有一台泵的密封总是出问题 疑点 问题多数与系统有关 因为系统分配是非常不均匀的 使某台泵的密封处于不利状态 三 非常好的密封条件 密封寿命总是很短疑点 泵运行时 密封腔处于临界气蚀状态 第四章安装维修 一 必须清除引起密封故障的原因 若主机的工况无法避免 则提请密封厂更改结构设计 二 若查不到密封故障的原因 可用排除法试车 换密封 若换一套密封后依然泄漏 很可能主机 系统的条件已经改变 检查机件 在装配时是否受到外力压迫 形圈松紧度 凭手感 动环 形圈太松太紧都会产生泄漏 二个密封面平直度 若二个面平直度不好 二个面不容易贴牢 凭手感可知 测密封腔压力 可从冲洗孔引出接表 若密封腔处于负压状态 对密封是极不利的 泵压 查找密封泄漏点 如未能排除故障原因 故障很可能重现 可能的话换另一种结构密封 三 安装查清故障 排除后即可安装新的密封 旧密封的维修 更改通常在密封制造厂进行 但使用者必须将密封故障现象或实物反馈制造厂 安装总图 系统图 安装使用说明书 要熟悉该密封 工作原理 系统流向 注意事项 设计安装步骤安装步骤多由维修者自己设计 要根据具体的泵 系统和说明书 计划好工序先后 密封安装必须遵循的常规步骤 了解泵的结构特性 认清拆卸时的方位 查看台肩 倒角 光洁度 现场是否有装静环的工具 选择保护性措施 安装损坏 计算安装位置 必要的话 在没密封情况下进行予装 选择润滑剂通用的是硅脂 硅油 注意乙丙橡胶不能碰到机械油 密封面保持清洁不可用棉丝 不可涂油 高温泵的紧定螺钉要拧紧封固 安装完毕后能盘车更好 四 起动调试熟悉操作使用