机械密封折装实验指导书MicrosoftWord文档

1、机械密封拆装与检修实验指导书一、实验目的1、了解机械密封的结构，熟悉各零件的名称、形状、用途及各零件之间的装配关系。2、通过对机械密封总体结构的认识，掌握机械密封的工作原理。3、掌握机械密封的拆装顺序以及在拆装过程中的注意事项和要求。4、培养对机械密封主要零件尺寸及外观质量的检查和测量能力。二、实验设备和工具1、实验设备：机械密封5套。2、实验工具：游标卡尺、外径千分尺、钢板尺、水平仪、活动搬手、呆搬子、铜锤、螺丝刀、专用扳手、拉力器、平板、V型铁、千分表及磁力表座等。三、实验原理（一）基本概念 1、定义：机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。机械密封是由至少一对垂直于旋转轴钱的端

2、面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用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，常用于泵、压缩机、反应搅拌釜等旋转式流体机械，也用于齿轮箱、船舶尾轴等密封。因此，机械密封是一种通用的轴封装置。机械密封结构多种多样，最常用的机械密封结构是端面密封。见图1-1。 2、结构组成：构成机械密封的基本元件有; 1静环、2动环、3压盖、4推环、5弹簧、6定位环、7轴套、8动环密封圈、9静环密封圈等组成。 端面密封的静环、动环组成一对摩擦副，摩擦副的作用是防止介质泄漏。它要求静环、动环具有良好的耐磨性，动环可以在轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合；静环具有浮动

3、性，起缓冲作用。为此，密封面要求有良好的加工质量，保证密封副有良好的贴合性能。 3、弹性元件（弹簧、波纹管）：它主要起预紧、补偿和缓冲的作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性，保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要求耐腐蚀、耐疲劳。4、辅助密封（0 形圈、V形圈、U 形圈、楔形圈和异形圈等）：它主要起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性，静环有一定的浮动性，动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性。材料要求耐热等。（二）机械密封的典型结构形式1、内装内流静止型机械密封；2、内装

4、内流旋转型机械密封；3、内装单端面单弹簧平衡型密封；4、双端面多弹簧机械密封；5、弹簧盒上加工方形曹； 6、内装双端面波纹管密封； 7、内装式静止式波纹管机械密封；8、内装旋转式波纹管密封； 9、高压高速密封；10、集成式集装机械密封； 11、磁力机械密封； 12、外装式机械密封； （三）机械密封的常用材料 A、摩擦副组对材料 1、制造摩擦副的常用材料为硬质合金 （1）钨钴合金 钨鈷合金是已碳化钨为主体，用粉末冶金方法压制烧结而成。其耐磨性能比较好，是机械密封不可缺少的材料。 优点：较坚硬，耐化学腐蚀性好工作范围宽即使在升温时也能保持硬度。 缺点：导热性能差，在干运转条件下性能很差易产生龟裂现

5、象等。钴基硬质合金不耐盐酸、硝酸、磷酸、稀硫酸（100）腐蚀。 （2）镍铬基硬质合金 （3）堆焊硬质合 钴基堆焊硬质合金是钴、铬，钨和碳为主的铸造合金，在20世纪60年代，多用以作机械密封环的耐磨层面。由于它的硬度不高且不均匀，所以耐磨性较差，因而泵用机械密封已很少采用，但在PV值不高的釜用机械密封中，仍然占有重要地位。特别适用于大轴径，品种多，数量少的密封件。 2、合金钢、高硅铁 （1）合金钢：经过热处理后，硬度和耐磨性大大增高，加工制造比较容易，成本比较低，常用的材料有3Gr13、4Gr13、9Gr18。用W18G4v制造动环，经过热处理后在常底泵上连续运转两年，效果很好。 （2）高硅铁是

6、含碳1017的硅铁合金，它是一种优良的耐酸材料，对硫酸、硝酸、有机酸等介质有良好的耐腐蚀性。旦不耐强碱、盐酸，硬度HRC4550。 3、碳化硅材料 碳化硅（SiC）是国际上20世纪80年代比较最先进的材料，泵的机械密封摩擦副大部分采用此材料，一些干气密封也采用碳化硅（SiC）材料做摩擦副。它的减磨性能特别好，磨檫系数小，硬度高，一般与硬质合金组对。密封动静环的加工表面平面度在0.0009mm，表面粗糙度在0.05um，要求精度非常高。它不能用于重载，具有一定的自润滑性，组对性好，化学稳定性、耐热性、热传导性都很优异。在500以下，几乎耐所有的酸和碱腐蚀，除振动冲击大或有颗粒介质场合外，几乎所有

7、的硬质合金都可用它取代，价格略比WC便宜。 优点：导热性高，化学稳定性好，原料充足。 缺点：脆性材料，抗机械冲击性稍差。 4、石墨材料 （1）耐腐蚀性能良好。 （2）具有良好的耐温性能。 （3）导热性好且具有低的线胀系数。 （4）组对性能好。 （5）易于加工。 碳石墨代号有：碳石墨，代号M121、耐温350。 浸环氧树脂，代号有：M106H、M120N、M220N，使用温度200。 浸呋喃树脂，代号有M106K M120K，使用温度200，它是石油化工离心泵常用的材料，应用范围广。 碳石墨浸铝，代号有M232L，使用温度400，还有浸锑、浸银、浸铜等。 浸酚醛树，浸酚醛树脂，不耐碱，使用温度1

8、70。 浸玻璃，代号有M120、M162。 浸锑材料，它用于高温泵，使用温度在300左右，但是价格比较贵。 5、其他材料 青铜材料多用于密封环，其中有ZQSn663 和ZQSn101。它具有良好的导热性、耐磨性，耐腐蚀性较差，适用海水、油等介质。 常用的弹簧材料有磷青铜、铍铜、65Mn、60Si2M、50CrV、3Cr13、4Cr13、1Cr18N9Ti等，磷青铜和铍铜的弹簧用在油类和海水中；碳素钢弹簧则宜用于常温无腐蚀介质中；铬钢用于弱腐蚀性介质中。 B、辅助密封圈材料 辅助密封圈要求具备一下性能： (1)良好的弹性、硬度，适合压缩，永久变形小； (2)耐高、低温的老化性能好； (3)与介质

9、相容，不易产生溶涨、分解、硬化； (4)较小的摩擦系数，耐磨强度高。 1、通用合成橡胶 （1）丁腈橡胶。丁腈橡胶是由丁二烯与丙烯腈在悬浮液中聚合所得的共聚物。耐石油基油、耐碳氢化合物及耐水性随丙烯腈的含量增加而提高，但低温性能要在真空情况下。对于要求耐油性好的场合，以采用高丙烯腈含量丁腈一40为宜；低温工况应使用中丙烯腈含量的。 （2）丁腈一26。丁腈橡胶是不饱合极性橡胶，故不溶于非极性的矿物油或动植物油中；但耐光性差，易受臭氧的侵害。 新型丁晴橡胶使用温度为-40+150，老型号丁晴橡胶为-20+100，耐油性好，耐寒性差。不耐硝酸、芳烃、酮、酯和氯化氢等介质。 2、聚四氟乙烯材料 聚四氟乙

10、烯材料：聚四氟乙烯材料自润滑性能好、化学稳定性好，是理想的密封材料，它耐油和耐腐蚀比一般橡胶都好，在机械密封中常用它做V型圈和楔型圈。但它的强度低，膨胀系数大。它的膨胀系数是钢的20倍，聚四氟乙烯的使用范围在-150250，超过343 时会升华产生毒烟。 优点：良好的润滑性能，良好的化学惰性。 缺点：强度抵，受载荷容易破坏。限制在有磨粒情况下使用，导热性抵，膨胀系数大。 常用辅助密封圈形状 常用的辅助密封圈端面形状有：0形密封圈、V型圈、矩型圈、楔型圈、X形圈、L形圈、U形圈、开沟的O形圈等。在机械密封上通常使用是0形圈。 常用橡胶0型圈的规格及作用：常用橡胶圈的规格有: 1.0， 2.65，

11、3.55，4，5.30，6.4。例：0型圈的规格Ø3.55是断面的直径。 （四）安装技术要求及使用 据国内某炼油厂的一份密封失效统计数据表明： 密封本身问题（镶环不佳、动环硬度不够、K太大、材质不对、静环垫太紧、密封面不平、密封面太窄、设计问题等）占34.5%。 辅助设施问题（没有冲洗、冲洗管堵塞、冷却水结垢）占23.9%。 介质及工作条件不好(腐蚀加磨损、有固体颗粒、抽空、密封面结冰、密封面结晶、粘度太大)占25.7%。 泵的问题(串轴、振动大、压盖垫坏、密封箱面不平)占8.8%。 安装问题(轴套垫漏、压缩量小等)占7.1%。 以上密封问题看出必须重视安装和使用的问题。 四、机械密

12、封的拆卸与检验（1）在拆卸机械密封的过程中应仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免破坏密封零件和泵件，如果在泵两端都有机械密封时，在装配和拆卸过程中要互相照顾。（2）拆卸时首先要注意文明检修，在拆卸密封轴套时如果拆卸困难，必须采用专用工具拆卸密封，避免密封的损坏，保证密封的完整，为密封的故障分析做出正确判断提供有效的依据。（3）拆卸后，检查密封端面变形和磨损情况，采用光学平晶检测密封摩擦副表面变形情况，检查石墨环的磨损量，用放大镜检查有无裂纹，检查密封的弹簧是否损坏，检查密封弹簧的自由高度是否正常，密封弹簧有无失弹现象，检查弹簧盒内是否有沉积物堵塞，检查弹簧有无断裂和腐蚀变形等。（4）检查密封的橡胶0

13、形圈、V形圈和U形圈及各种几何形状的密封圈是否有变形、老化、硬化、碳化、断裂、溶胀等损坏现象，轴套是否有腐蚀现象等。（5）检查密封的承磨台是否磨损，测量密封摩擦副的磨损量。（6）波纹管密封的检查，检查波纹管是否损坏，静压检验波纹管的泄漏情况，用打压设备检查波纹管泄漏情况，检查波纹管的波峰和波谷是否存在结垢堵塞现象，检查波纹管的自由高度是否有失弹现象，检查波纹管的有无腐蚀现象。（7）检查密封各部分垫片的损坏情况，轴套垫、压盖垫等。（8）对于工作在有毒有害和强酸强碱介质的机械密封，应主意清洗密封后再拆卸。同时带好防护用具，做好安全工作。五、机械密封安装使用的一般原则 （1）弄清设备的情况。要了解设

14、备转轴的转速、轴径、设备制造精度及密封腔尺寸，设备本身的使用寿命以及设备在生产工艺中的地位等，要做全面均衡的考虑。 （2）估算介质压力。泵的密封腔压力一般不是泵的出口压力，而是低于泵的出口压力，一般为出入口总和的1/31/5。对于多级泵而言，泵的入口侧密封腔的压力就是入口压力，出口侧密封腔的压力取决于出口侧平衡盘和平衡鼓的间隙，间隙大压力大，以此类推。 （3）弄清密封介质情况。要了解密封介质的状态，是气态还是液态，介质是否含颗粒及颗粒状况；了解介质的性质、温度，以便合理选型及采取必要的冷却、冲洗、润滑措施。 （4）当输送介质温度偏高、过低或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，应采取相应的阻封、冲

15、洗、冷却、过滤等措施。 六、安装的技术要求1、转子部分（1）叶轮应找静平衡，在3000r/min工作的叶轮不平衡量应符合规定。（2）属于下列情况之一者还需检查转子的动平衡：单级泵的叶轮直径超过300mm；两级泵的叶轮直径超过250mm；对于弹性柱销式及其他用铸铁制造的联轴器，当直径超过125mm而总长度超过300mm时也需进行动平衡校验.2、压盖配合精度（1）密封压盖固定在泵壳上，当泵的转速1800r/min时，后压盖相对轴线的垂直度偏差不能超过0.08mm，最大不能超过0.10mm。泵的转速1800r/min时其偏差不能超过0.04mm，最大不能超过0.06mm。如果达不到要求，密封腔要进行

16、加工。（2）压盖支口与密封腔内壁直径间隙配合一般为不低于H7/g6的要求。（3）机械密封压盖与密封腔间的垫片厚度一般为13mm。3、轴套、轴的配合精度（1）轴的偏差。在机械密封的端面处轴或轴套的最大允许偏差随轴的转速而定，不得超过：0.075mm，轴转速1800r/min。0.05mm，轴转速1800r/min。总偏差综合了轴/轴套的圆度、同度轴度及弯曲的偏差，其测量方法是将轴安装在轴颈轴承处的V型铁上，通过千分表测出偏差或在车床上进行测量。（2）轴套与轴配合部分的同轴度在0.025mm0.035mm，以保证同轴，根据轴径查表获得。公差等级一般选六级到七级。（3）轴套与密封圈接触的工作部位表面

17、粗糙度不应小于1.6um。（4）密封底套（节流套）与密封轴套的直径关系一般为0.71.0mm，有时为了减少密封腔的压力，将填料环（密封底套）的材质改成石磨的材质，同时延长轴向的长度，间隙一般为0.30.5mm。4、联轴器找正（1）联轴器找正，（同心度的偏差）驱动端与轴间的找正，应定期检查，这是很重要的一项。一般磨片连轴器的标准为：轴转速1800r/min时，轴向不大于0.04mm，不大于径向0.06mm。轴转速1800r/min时，轴向不大于0.02mm，不大于径向0.04mm。（2）热态和冷态找正的检查，特别是泵的介质温度高于80或低于室温的情况下，在工作温度下运转几个小时以后，一旦停车应立

18、即找正检查，如有必要须重新找正。5、轴的径向跳动检查轴的径向跳动一般控制在：轴转速1800r/min时为0.06mm。轴转速1800r/min时为0.03mm。6、静环的要求常见的静环安装方式有三种：（1）浮装式安装方法，静环尾部与防转销顶部应保正12mm的间隙，以免缓冲失效。（2）托装式安装方法静环在安装时，静环的底部与压盖全部接触，不留间隙。 （3）固定式安装方法，静环安装用螺丝紧固，静环没有浮动性，但是保证了与动环的平行度。 7、弹簧的要求弹簧压缩量按规定进行，误差允许±2mm（指大弹簧密封），小弹簧密封和波纹管密封误差允许±0.5mm。弹簧的旋向，也就是说弹簧的旋向

19、与电机的转动方向要一致，否则会造成密封失效，弹簧旋向的选择由下述方法确定：由静环向动环看，轴顺时针旋转用右旋弹簧，反之，则选用左旋弹簧。（带有弹簧盒的弹簧对旋向没有要求） 8、压盖的旋紧顺序密封压盖螺丝不能拧的太紧，以免发生静环变形造成泄漏，这一点很重要。如果有四个螺丝，最好按1、3、4、2的顺序拧紧。要十分注意避免安装中所产生的安装偏差，上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上紧，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.10mm。9、叶轮口环的跳动的检查为了使转子平衡运转时不产生较大的振动，安装时应注意叶轮口环间隙不超过0.060.10mm。10、密封箱与轴的同轴度检查轴与密封腔

20、内园周及与支口外圆的同轴度检测方法及同轴度允许偏差不大于0.10 mm 。 需要检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙(即同轴度)，四周要均匀，用塞尺检查，各点允差不大于0.10毫米。七、安装前的检查准备工作注意事项 （1）动环安装后必须保证动环能在轴上或轴套上灵活移动。一般动环的最小内径与轴套外经的间隙应在0.4mm0.6mm。 （2）高质量的机械密封必须有良好的密封性能，泄漏量小，使用耐久。 （3）对于机械密封的质量检查，首先检查密封动静环的平直度，具体技术要求如下图所示。一般机械密封的平面平直度应在0.0006mm 0.0009mm。光学平晶检查23个干涉带，如果不合格必须研磨平后才可使用，动

21、静环两端面平行度为0.02 mm 0.04 mm。 （4）对于弹簧的质量检查，首先检查弹簧的高度，必须符合设计要求，同一密封小弹簧自由高度差不大于0.5mm。两面磨平后，放在平板上不允许摇动。对于大弹簧其表面应光滑，不允许有裂纹、氧化皮、锈蚀等缺陷。弹簧的内径或外径一般用游标卡尺测量。 压缩弹簧两端面对轴线的垂直度一般用平板角度尺测量，弹簧自转3600时应符合垂直度要求。 测量刚度值时应使弹簧有一定的变形量以后再进行测量。否则会由于弹簧端圈的微小间隙及弹簧两端的不平行因素而使弹簧刚度值出现测量误差扩大。 （5）波纹管密封的质量检查。焊缝应无熔合及气孔等缺陷，焊缝光滑均匀、波纹管的焊缝不得有凹凸

22、不平缺陷，应无明显的焊瘤，波纹管的波片不得有划痕和硬伤。波纹管的平行度在0.5mm 。波纹管在弹簧测试机测试弹簧力，在工作状态时要保证在190N250 N之间（指波纹管直径在40120之间），这样才能保证密封的端面比压(弹簧力190N250N基本适用于炼化企业)。波纹管直径小于30mm的弹簧刚度值可以在150N左右。 （6）机械密封圈的检查。 八、机械密封的安装方法 机械密封定位尺寸是机械密封安装很重要的一项工作。所谓定位尺寸就是确定动环组件在轴或轴套的位置。 一般情况下，机械密封定位前，转子轴向应固定，单级泵轴的串量不大于0.3mm；多级泵的平衡盘应和平衡盘座接触，转子盘车均匀、轻快，泵内无

23、零件接触和摩擦。在此基础上才能进行机械密封定位尺寸的测量工作。 1、定位尺寸测量方法一：将有静环的压盖先装到泵上，转子定位后在轴上做一标记A，如下图所示。 2、定位尺寸测量方法二：九、启动前的准备工作及注意事项 （1）全面检查机械密封以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。启动前需要排空密封腔气体。在泵灌注时，应尽量使密封腔自动排气，既泵内有一个溢流式吸管。泵在排气后，气体有可能憋在密封腔上部，尤其是垂直安装的泵，避免气塞是非常重要的（气囊），必要时在密封压盖上安装排气阀。特别要注意冲洗管、冷却水系统密封液以及其他系统，避免干磨擦运转，对于液态烃泵应尽量避免盘车或少盘车。 （2）泵的

24、灌注；在低水头或负压下试车必须灌注，炼化企业的油泵必须打开排气阀，将气体排空，这一工作非常重要。 （3）预热方法。应确保易固化的介质启动前处于融化状态，热油泵的预热速度为每小时50。 机械密封安装调试好后，一般要进行静压试验，静压试验压力为0.2MPa0.3MPa，根据工况情况也可为1.0MPa。现场试验，方法是缓慢打开泵的入口阀，观察2分钟以上，检查机械密封是否有泄漏现象。 要经常检查密封情况。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10滴/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵更换密封。 十、机械密封的检验 1、目的 检验目的是通过各种方法和手段进行测量，从而把密封件

25、的质量数据化，为钳工的维修、进行全面质量管理以及配件质量验收评定提供依据。 这里重点介绍机械密封摩擦副在安装前的精度检测，这对提高机械密封的安装精度和成功率十分重要。 2、平面度的测量 机械密封端面的平面度不大于0.0009mm，其表面必须光洁。随着材料的不同，表面粗造度（Ra）的要求是： 硬质合金0.01um，硬碳0.3um，碳化硅0.05um，氧化铝0.05um，特种铜0.2um。之所以要求这样高的平面度，是为了保证端面的泄漏量在允许范围内。此外，减少表面粗造度可以使截面积增加，从而增加机械密封的承载能力和密封性能。 机械密封的平面度检测，通常是用光波的干涉效应来测量。可用质量非常好的光干

26、涉仪或光学平晶来进行测量。前者是非接触法，后者是接触法。炼化企业常用光学平晶检测法。3、测量密封平面度的注意事项（1）测量时，平晶和工件需要在相同的温度下才能得到相同的结果。 （2）使用钠光灯时，通电23分钟钠光灯才能正常工作。 （3）平晶是精密量具，它的硬度低，使用中容易磨伤和划伤，因此应在无尘的条件下使用。若附着赃物，可用酒精，汽油清洗，用鹿皮和镜头纸擦拭。使用时不可用平晶检查粗糙的表面，以免擦伤平晶。使用完毕后妥善保管 （4）平晶检测平面度时有时看不见干涉条纹，可能有下列几种情况： 被测平面不光洁或平面度很差。 被测平面不清洁或有毛刺。 被测平面为非金属材料，表面折光不好或有毛刺，未能很

27、好的贴合等。机械密封拆装与检修实验报告一、实验目的。二、机械密封的工作原理。三、机械密封的典型结构组成。四、拆装步骤与实验内容。五、将测得的数据填入下列表格。表1 机械密封各零部件缺陷检查零部件名称项目现象结论动静环摩擦副检查静环密封面检查静环与静环联接面检查动环密封面检查动环与动环联接面检查动环与轴套联接面检查动环的静密封检查轴套与动环接触面检查垫片检查静环与泵盖结合面检查静环座密封面检查泵盖与静环密封面检查垫片检查轴套与轴结合面检查轴套密封面检查轴与轴套结合面检查垫片检查其它附属零件的检查所有螺栓波纹管有无裂纹多弹簧与单弹簧的检查表2 机械密封各零部件尺寸及间隙测量零部件名称项目数据结论波

28、纹管动静环检测波纹管原长波纹管压缩后的长度压缩量动环内径轴套检测轴套外径轴套内径静环检测静环内径静环外径泵轴外径机械密封拆装与检修实 验 指 导 书苏兴冶 闫晓波沈阳工业大学化工装备学院二一二年七月目 录一、实验目的································

29、·······························1二、实验设备和工具·················&#

30、183;····································1三、实验原理············&

31、#183;·················································&

32、#183;2四、机械密封的拆卸与检验·············································6五、机械密封安装使用的

33、一般原则····································7六、安装的技术要求···············································