机械密封介绍

1、1 Standard Mechanical Seals第一章第一章密密 封封 原原 理理2 Standard Mechanical Seals第一节第一节 绪论绪论 机械密封是通过结构转换机械密封是通过结构转换,将将伸出轴与静止部件的密封结构，由伸出轴与静止部件的密封结构，由填料的径向接触、转换成轴向接触填料的径向接触、转换成轴向接触的一种结构。的一种结构。3 Standard Mechanical Seals它的优点是它的优点是l二个接触平面可以做得很精确二个接触平面可以做得很精确.l平面磨损后，可以自动补偿。平面磨损后，可以自动补偿。l转轴的跳动对平面影响较少，可维转轴的跳动对平面影响较少

2、，可维持很好的接触。持很好的接触。l平面易于加工，可选用很耐磨、很平面易于加工，可选用很耐磨、很硬的材料。硬的材料。l可以精确控制二个平面的压紧力可以精确控制二个平面的压紧力 4 Standard Mechanical Seals 机械密封这些优点，已在泵机械密封这些优点，已在泵.压压缩机、釜等得到广泛应用。缩机、釜等得到广泛应用。它的泄漏率远比填料、浮环、迷宫它的泄漏率远比填料、浮环、迷宫等密封要少。等密封要少。5 Standard Mechanical Seals第二节第二节 结构结构 机械密封的结构型式很多，但结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：构原理都一样，通

3、常由四部份组成：l一对摩擦环一对摩擦环:由二个精密的平面接触由二个精密的平面接触来达到非常小的泄漏率。来达到非常小的泄漏率。l次级密封圈次级密封圈,通常是橡胶通常是橡胶O形圈或四氟形圈或四氟圈。圈。l弹簧弹簧 : 保持二平面的可靠接触。保持二平面的可靠接触。l结构、传动件。结构、传动件。6 Standard Mechanical Seals密封的型式很多，有不同的分类方法密封的型式很多，有不同的分类方法按结构区分按结构区分： 橡胶波纹管密封橡胶波纹管密封 弹簧弹簧O形圈型密封形圈型密封 金属波纹管密封金属波纹管密封 四氟波纹管密封四氟波纹管密封 7 Standard Mechanical Se

4、als橡胶波纹管密封 动环动环 静环静环 O-形圈或形圈或 L- 垫垫 橡胶波纹管橡胶波纹管 阻环阻环 弹簧弹簧 8 Standard Mechanical Seals弹簧弹簧O形圈型密封形圈型密封9 Standard Mechanical Seals金属波纹管密封金属波纹管密封10 Standard Mechanical Seals四氟波纹管密封四氟波纹管密封11 Standard Mechanical Seals按承载能力分按承载能力分： 平衡型密封平衡型密封 非平衡型密封非平衡型密封12 Standard Mechanical Seals平衡型密封平衡型密封13 Standard Mec

5、hanical Seals非平衡型密封非平衡型密封14 Standard Mechanical Seals按用途分按用途分： 气体密封气体密封 液体密封液体密封15 Standard Mechanical Seals气体密封气体密封16 Standard Mechanical Seals液体密封液体密封17 Standard Mechanical Seals第三节第三节 液压平衡液压平衡 密封处在压力流体的包围之中密封处在压力流体的包围之中,除除了外径了外径(或内径或内径)受压外受压外,密封面的接触密封面的接触压力也与被密封流体压力有关压力也与被密封流体压力有关,根据被根据被密封流体压力的大小

6、密封流体压力的大小,密封选择用平衡密封选择用平衡型或非平衡型型或非平衡型,并引入平衡系数并引入平衡系数K。K是指密封载苛面积是指密封载苛面积Ah与接触面积与接触面积Af之之比比 K=Ah/Af 18 Standard Mechanical Seals19 Standard Mechanical Seals20 Standard Mechanical Seals按习惯用法按习惯用法 平衡型密封平衡型密封 用于高压，压力用于高压，压力 高于高于1.2MPa及轻烃类。及轻烃类。 非平衡型密封非平衡型密封 用于低压，压力用于低压，压力 1.2 MPa以下。以下。 密封表面由于粗糙度存在，而留有间密封表

7、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。隙，液体渗入密封面后产生反压。 不同的密封面形状不同的密封面形状,产生不同的反压。产生不同的反压。 21 Standard Mechanical Seals22 Standard Mechanical Seals 密封面液膜反压力密封面液膜反压力 Pa=（0.5P1+Pm+Pa)XAf P1 液体压力液体压力 Pm 表面接触力表面接触力 Pa 滑动时产生的动压力滑动时产生的动压力23 Standard Mechanical Seals A形间隙密封，由密封承受高压产生形间隙密封，由密封承受高压产生。常在摩擦面外缘产生摩擦沟槽，严重。常在摩

8、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。时，石墨环外缘会产生崩角和剥落。24 Standard Mechanical Seals V形间隙密封形间隙密封 V形间隙会造成增加泄漏或突然脱开失效。形间隙会造成增加泄漏或突然脱开失效。25 Standard Mechanical Seals第四节第四节 密封面的泄漏密封面的泄漏流体交换理论流体交换理论 从理论上讲，机械密封都有一定程度的泄从理论上讲，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们看不到泄漏，那是泄漏的液体在流出密封面时

9、已经汽化，我们看不到。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，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，一般不泄漏以静态时，一般不泄漏26 Standard Mechanical Seals27 Standard Mechanical Seals 密封的泄漏量，从理论上分析是可以计数的密封的泄漏量，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：博格曼公司给了一个正常密封的泄漏量公式：Q= 1.88510-4 P-7.75210-19 rn 2(D2 d2 )d28 Sta

10、ndard Mechanical Seals克兰公司给了一张密封泄漏表克兰公司给了一张密封泄漏表29 Standard Mechanical Seals 同一种密封同一种密封,由于制造差异由于制造差异(如如:密封密封 面面 光洁度、平面度、弹簧力、轴的跳动光洁度、平面度、弹簧力、轴的跳动,机组机组振动等）泄漏量有很大差异。振动等）泄漏量有很大差异。 按国家标准要求，按国家标准要求， 常规密封的泄漏率常规密封的泄漏率4ml/h。30 Standard Mechanical Seals第五节第五节 密封摩擦热密封摩擦热31 Standard Mechanical Seals32 Standard

11、Mechanical Seals33 Standard Mechanical Seals34 Standard Mechanical Seals35 Standard Mechanical Seals第六节第六节 密封面的磨损密封面的磨损 现在的密封材料都相当耐磨现在的密封材料都相当耐磨,条件好的密封有的能磨上条件好的密封有的能磨上几年。几年。 初装的密封初装的密封,泄漏量往往要大些泄漏量往往要大些,以后逐渐趋向正常以后逐渐趋向正常,这一这一磨合过程很长磨合过程很长,往往要几十个小时往往要几十个小时.如果密封泄漏量偏大如果密封泄漏量偏大,靠自靠自身磨合的方式须作综合评估身磨合的方式须作综合评估

12、,看泄漏对环境是否允许、密封看泄漏对环境是否允许、密封拆装的简繁拆装的简繁,并确准泄漏由密封面不平引起并确准泄漏由密封面不平引起,才能下断。通常才能下断。通常是泄漏越大是泄漏越大,磨合时间越长磨合时间越长. 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。对含颗粒的介质的介质,密封设计的办法往往两个密封面都是硬材料。密封设计的办法往往两个密封面都是硬材料。 36 Standard Mechanical Seals 温度影响磨损的最好解决办法是想办法降温。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解决的附加办法是在密封背面冲水

13、,即即quench,翻译为翻译为骤冷骤冷37 Standard Mechanical Seals 第二章第二章 密封系统密封系统38 Standard Mechanical Seals应对应对39 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN0140 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN0241 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN1142 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN1243 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案

14、PLAN1344 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN2145 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN2246 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN2347 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN3148 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN3249 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN4150 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN51

15、51 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN5252 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN5353 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN5454 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN6155 Standard Mechanical Seals冲洗方案冲洗方案PLAN6256 Standard Mechanical Seals 最常用的系统方案最常用的系统方案 Plan 01 , Plan 11 这是大多数泵采用的方案，简单、方便、效果好。这是大多

16、数泵采用的方案，简单、方便、效果好。 Plan 02 这是对无法用冲洗冷却介质的一种权宜方法。如沥青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。、重油、高温热水等。 Plan 21 用于温度稍高的介质。用于温度稍高的介质。 57 Standard Mechanical SealsPlan 23 用于温度稍高的介质，在给水泵密封、停堆泵密封中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，泵转速常用。使用条件特点：介质流动性好，泵转速1500rpm以以上，转速低，很难做到自循环。上，转速低，很难做到自循环。 Plan 52（系统无压）（系统无

17、压） 串联密封常用的一种系统。串联密封常用的一种系统。 Plan 53（系统加压）（系统加压） 双端面密封常用的一种系统。双端面密封常用的一种系统。58 Standard Mechanical Seals第三章第三章 机械密封的故障诊断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，提出为

18、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。解决办法。 故障可分为有形和无形二种。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。有形故障比较好找，也容易寻到病根。59 Standard Mechanical Seals典型的有形故障例证典型的有形故障例证1. 卸压时大量

19、泄漏，是压力变形的表现，拆检密封面可卸压时大量泄漏，是压力变形的表现，拆检密封面可见见V形间隙。形间隙。 可用增强环强度，调整平衡度解决。可用增强环强度，调整平衡度解决。2.密封面磨损快密封面磨损快a.当封压超过当封压超过30bar时，密封面的磨损显著加快，若允许时，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。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。不足引起。60 Standard

20、Mechanical Seals，c.高速。高速很容易在摩檫面积储高温，冷却不充分高速。高速很容易在摩檫面积储高温，冷却不充分立即引起故障。立即引起故障。d. 颗粒、结晶物，通常二个面都是硬材料。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，使无盐粒析盐类溶液，须保持封液的温度、浓度，使无盐粒析出出f.气体、半气体，配双端面密封。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。，或配双端面密封。 高温的水，综合了高压、高温、低沸和气体特高温的水，综合了高压、高温、低沸和气体特

21、性。解决的最好办法是在密封区域尽可能地降温。性。解决的最好办法是在密封区域尽可能地降温。运行要求，离开沸点运行要求，离开沸点20以上。以上。61 Standard Mechanical Seals62 Standard Mechanical Seals由高温水引起的密封故障最多。由高温水引起的密封故障最多。3. 密封面龟裂密封面龟裂 、裂纹、裂纹由高温引起，降温排气是其必要手段。由高温引起，降温排气是其必要手段。例例.停堆冷却泵（秦山二期）停堆冷却泵（秦山二期）a. 进出水管为倒进出水管为倒U形，存在管系停气条件。形，存在管系停气条件。b. 管路连接垫片孔错位，造成管路通道堵死管路连接垫片孔错

22、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，二小时后系统气堵，封液发热气化，二小时后密封环即开裂。密封环即开裂。63 Standard Mechanical Seals热损热损硬质合金密封面上的热应力纹硬质合金密封面上的热应力纹64 Standard Mechanical Seals受热开裂受热开裂65 Standard Mechanical Seals气体供应系统气体供应系统4. 密封面分明区和暗区密封面分明区和暗区 这是密封面变形后造成的泄漏。这是密封面变形后造成的泄漏。5. O形圈焦化、开裂

23、、溶胀、变形、挤破。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。檫热引起。b.O形圈开裂也由形圈开裂也由O形圈接触化学物质，受到幅照、紫形圈接触化学物质，受到幅照、紫外线，存放期长及受热受光等引起。外线，存放期长及受热受光等引起。66 Standard Mechanical SealsO -形圈损坏形圈损坏O-形圈热损形

24、圈热损 O-形圈永久性变形形圈永久性变形67 Standard Mechanical Seals b. O形圈开裂也由形圈开裂也由O形圈接触化学物质，受到幅照、紫外线，存形圈接触化学物质，受到幅照、紫外线，存 放期长及受热受光等引起。放期长及受热受光等引起。68 Standard Mechanical Sealsc. O形圈溶胀是形圈溶胀是O形圈接触化学物质，如乙丙橡胶碰到油即形圈接触化学物质，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。洗干净，乙丙橡胶碰到后即可溶胀，继而发

25、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。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，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，造成一边间隙过大，造成O形圈挤破。形圈挤破。69 Standard Mechanical Seals70 Standard Mechanical SealsO-形圈损坏形圈损坏l间隙挤裂间隙挤裂压力压力71 Standard Mechanical Seals6.结构件损坏结构件

26、损坏 结构件损坏的故障很明显，特结构件损坏的故障很明显，特别是传动部位。别是传动部位。72 Standard Mechanical Seals7. 起动瞬间损坏起动瞬间损坏 起动瞬间损坏的现象最多。起动瞬间损坏的现象最多。a.陶瓷类静环防转部位打坏，这是泵起动时，产生瞬间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。将静环定位来解决。b.动环瞬间碎裂动环瞬间碎裂 粘性介质，泵停顿冷却后，动环、静

27、环互相粘住，启粘性介质，泵停顿冷却后，动环、静环互相粘住，启动动时粘性介质未完全溶（熔）化，导致动环瞬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。间打碎，或金属波纹管撕裂。73 Standard Mechanical Seals 动静环相互真空吸附：动静环相互真空吸附： 起动力非常大，也容易打碎。起动力非常大，也容易打碎。 8. 轴套轴向丝纹轴套轴向丝纹 硬颗粒、结晶物会聚集在硬颗粒、结晶物会聚集在O形圈部位，使轴套产生形圈部位，使轴套产生轴向丝纹，影响密封性轴向丝纹，影响密封性,一是此部位介质流动性差一是此部位介质流动性差.二是静二是静环面与轴线垂直度差。环面与轴线垂直度

28、差。 9. 弹簧断裂，金属波纹管断裂弹簧断裂，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。属波纹管断裂。 74 Standard Mechanical Seals振动引起的弹簧断裂振动引起的弹簧断裂75 Standard Mechanical Seals无形故障查找无形故障查找76 Standard Mechanical Seals77 Standard Mechanical Seals78 Standard Mechanical Seals79 Standard Mechanical Seals80 Stand

29、ard Mechanical Seals第四章安装维修第四章安装维修一、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。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；二、若查不到密封故障的原因，可用排除法试车；a.换密封，若换一套密封后依然泄漏，很可能主机、系换密封，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。统的条件已经改变。b.检查机件，在装配时是否受到外力压迫。检查机件，在装配时是否受到外力压迫。c.形圈松紧度，凭手感，动环形圈太松太紧都会产形圈松紧度，凭手感，动环形圈太

30、松太紧都会产生泄漏。生泄漏。d.二个密封面平直度，若二个面平直度不好，二个面不二个密封面平直度，若二个面平直度不好，二个面不容易贴牢，凭手感可知。容易贴牢，凭手感可知。81 Standard Mechanical Sealse.测密封腔压力，可从冲洗孔引出接表，若密封腔处于测密封腔压力，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。负压状态，对密封是极不利的。f.泵压，查找密封泄漏点。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。种结构密封。三、安装三、安装a.查清故障，排除后即可安装新的密封

31、，旧密封的维修查清故障，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、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。故障现象或实物反馈制造厂。b.安装总图、系统图、安装使用说明书，要熟悉该密封安装总图、系统图、安装使用说明书，要熟悉该密封82 Standard Mechanical Seals工作原理、系统流向、注意事项。工作原理、系统流向、注意事项。c.设计安装步骤设计安装步骤 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。统和说明书，计划好工序先后。d.密封安装必须遵循的常规步骤：密封安装必须遵循的常规步骤：了解泵的结构特性；了