机械密封知识

1、机械密封基础知识 什么是机械密封？ 机械密封也称端面密封，其至少有一对垂机械密封也称端面密封，其至少有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械弹力的作用下，加之辅助密封及补偿机械弹力的作用下，加之辅助密封的配合，与另一端面保持贴合并相对转动，的配合，与另一端面保持贴合并相对转动，从而防止流体泄漏。从而防止流体泄漏。2022-6-133序序 言言 机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获得应用是在20世纪20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究和生产机械密封的专业公司。 我国在20世纪60年代才相继出现研究和生产机械密封的专业机构（天津克

2、兰），目前已有四十年历史，在普通机械密封领域技术及产品日趋成熟，大部分地方已能替代进口产品，性能接近国外产品。目前国内具有规模的研究、生产厂家已有十余个，并在高参数密封及新技术方面取得一定突破。 机械密封广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、医疗、电力、纺织、环保等诸多领域。 机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，是现代企业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，对于减少环境污染、节约能源具有重大意义。 机械密封的组成12344 A. 由静环和动环组成的一对密封端面，由静环和动环组成的一对密封端面，也称摩擦副。也称摩擦副。 B.以弹性元件为主的补偿缓冲机构以弹性元件为主的补偿缓冲机

3、构（弹簧、波纹管）。（弹簧、波纹管）。 C.辅助密封圈辅助密封圈(O形、形、V形、橡胶皮碗形、橡胶皮碗等）等） D.使动环和轴一起旋转的传动机构。使动环和轴一起旋转的传动机构。 E.其它零部件（轴套、压盖、定位销、其它零部件（轴套、压盖、定位销、垫片等）垫片等）机械密封结构机械密封结构2022-6-136传动关系轴或轴套传动螺钉1传动座2弹簧3动环（补偿环）6压盖防转销9静环（非补偿环）7传动螺钉传动座弹簧推环动环密封圈动环防转槽静环密封圈静环机械密封优点机械密封优点l 密封性能好密封性能好 在长周期的运行中，密封状态稳定，泄露量很小，粗略统计，其泄露量在长周期的运行中，密封状态稳定，泄露量很

4、小，粗略统计，其泄露量一般仅为软填料密封的一般仅为软填料密封的1/100l 使用寿命长使用寿命长 在油、水介质中一般可达在油、水介质中一般可达1-2年或更长时间，在化工介质中通常也能达年或更长时间，在化工介质中通常也能达到半年以上。到半年以上。l 轴或轴套无磨损轴或轴套无磨损（端面磨损）（端面磨损）l 不需经常调整不需经常调整。端面磨损后可自动补偿，一般情况下，无需经常性的维。端面磨损后可自动补偿，一般情况下，无需经常性的维修。修。l 应用范围广应用范围广。对现今许多工厂的。对现今许多工厂的“零泄漏零泄漏”需要，软填料无法达到此需要，软填料无法达到此要求；软填料适应范围广，随意性更大，但对于工

5、厂，经常更换或维护要求；软填料适应范围广，随意性更大，但对于工厂，经常更换或维护将对工厂造成很大损失。将对工厂造成很大损失。机械密封分类机械密封分类 单端面和单端面和 双端面双端面 内装式和外装式内装式和外装式 机械密封动环外圆周表面与介质接触的密封形式称为内装式机械密封,而动环内圆周表面与介质接触的密封形式称为外装式机械密封 外装式机械密封弹簧不与介质接触 ,可以用于强腐蚀、高粘度、易结晶以及含有固体颗粒的介质等工况条件。但其动环端面在介质压力的作用下存被打开的趋势,因此使用压力比较低,一般应不大于1Mpa。内装式机械密封则可以满足较高压力的工况要求。 一般情况下 ,外流式机械密封泄漏量较大

6、 平衡型与非平衡型平衡型与非平衡型 弹簧内置式和弹簧外置式弹簧内置式和弹簧外置式 弹簧式和弹簧式和 波纹管式波纹管式 普通两部件式和普通两部件式和 集装式集装式 多（小）弹簧型和单（大）弹簧型多（小）弹簧型和单（大）弹簧型2022-6-1312 两套密封面对面或背对背安装在一起。 用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温，或气体、高真空度等场合。 两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。 双端面机械密封双端面机械密封（图1-4）2022-6-1313 去掉了动环密封圈及其摩擦阻力，动环密封圈改至弹簧座处，动环追随性提高，而且

7、避免了动环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。 金属波纹管用于高温介质，聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。 波纹管机械密封波纹管机械密封2022-6-1314 将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。安装时只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即可。安装方便，排除了安装不良的影响。（一般挡块厚度为弹簧压缩量，从外部易于观测） 集装式机械密封集装式机械密封（图1-6）机械密封原理机械密封原理 工艺流体 动环 静环密封腔体 依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合密封端面紧密贴合. 防止介质通过轴向泄漏装有动环密封圈防止介质通过轴向泄漏装有动环密封圈.而静环密封圈阻止

8、了沿静环和压盖之间而静环密封圈阻止了沿静环和压盖之间的泄漏的泄漏;机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析一、泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：一、泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：（l l）轴套与轴间的密封；）轴套与轴间的密封；（2 2）动环与轴套间的密封；）动环与轴套间的密封；（3 3）动、静环间密封；）动、静环间密封；（4 4）对静环与静环座间的密封；）对静环与静环座间的密封；（5 5）密封端盖与泵体间的密封。）密封端盖与泵体间的密封。机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析 1. 1. 安装静试时泄漏安装静试时泄漏 根据泄漏量

9、和泄漏情况来判断根据泄漏量和泄漏情况来判断泄漏位置泄漏位置 2. 2. 试运转时出现的泄漏试运转时出现的泄漏 泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有以下这些原因：擦副密封失效的因素主要有以下这些原因：机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析（l l）操作中，因抽空、

10、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、 静环接触面分离；静环接触面分离；（2 2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（3 3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（4 4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5 5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦

11、副，探伤动、静环密封端面（6 6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象 在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多 数需要重新拆装，更换密封。数需要重新拆装，更换密封。机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析 3. 3. 正常运转中突然泄漏正常运转中突然泄漏 离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已经达到使用寿命，而大离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已经达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作维护

12、不当引起的。多数是由于工况变化较大或操作维护不当引起的。 1. 1. 抽空、气蚀或长时间憋压，导致密封破坏。抽空、气蚀或长时间憋压，导致密封破坏。 2. 2. 泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起汽化，导致泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起汽化，导致 密封失效。密封失效。 3. 3. 长时间停运，重新起动没有手动盘车，摩擦副因粘结而此扯坏密封面。长时间停运，重新起动没有手动盘车，摩擦副因粘结而此扯坏密封面。 4. 4. 介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多。介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多。 5. 5. 环境温度急剧变化。环境温度急剧变化。 6. 6. 工况频

13、繁变化或调整。工况频繁变化或调整。机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析由于腐蚀而引起的机械密封失效由于腐蚀而引起的机械密封失效a a）密封面点蚀，甚至穿透。）密封面点蚀，甚至穿透。b b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；c c）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析由于高温效应而产生的机械密封失效由于高温效应而产生的机械密封失效热裂是高温油泵，如油渣泵

14、、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象，热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象，在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹；都会导致环面出现径向裂纹； b b） 石墨炭化是使用碳石墨炭化是使用碳石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在石墨环一旦超过许用温度（一般在-105-105250250）时，其表面会析出树脂，摩）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发

15、生炭化，当有粘结剂时，会发泡软化，使密封面泄漏增加，擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时，会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效；密封失效； c c） 辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失弹。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回化、龟裂、变硬失弹。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性差。而且易脆裂，安装时容易损坏。弹性差。而且易脆裂，安装时容易损坏。机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析由于密封端面的磨损而造成的密封失效：由于密封端面的磨

16、损而造成的密封失效：a a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压），过）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压），过 大等大等, ,都会缩短机械密封的使用寿命，都会缩短机械密封的使用寿命，b b）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因 。固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。密。固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。密 封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都封面合理的间隙，以及机

17、械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都 是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。 c c）机械密封的平衡程度）机械密封的平衡程度也影响着密封的磨损。也影响着密封的磨损。 机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏a a）由于安装不良，造成机械密封泄漏。主要表现在以下几方面：）由于安装不良，造成机械密封泄漏。主要表现在以下几方面：1 1）动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；）动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；2 2）动、静环

18、密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；）动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；3 3）动、静环表面有异物；）动、静环表面有异物；4 4）动、静环）动、静环V V型密封圈方向装反，或安装时反边；型密封圈方向装反，或安装时反边；5 5）轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够；）轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够；6 6）弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；）弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；7 7）密封腔端面与轴垂直度不够；）密封腔端面与轴垂直度不够；机械密封的密封失效原因分析机械密封的密封失效原因分析b b）设备在运转中，机械密封发生泄漏的原因主要有：）设备在运转中，机械密封发生泄漏的

19、原因主要有：1 1）泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，）泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定， 密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；2 2）摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏；）摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏；3 3）密封圈材料选择不当，溶胀失弹；）密封圈材料选择不当，溶胀失弹；4 4）大弹簧转向不对；）大弹簧转向不对；5 5）设备运转时振动太大；）设备运转时振动太大；6 6）动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损；）动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损；7 7）密封环发生龟裂等。）密封环发生龟裂等。c c）泵在停一段时间后再启动时发生泄漏，这主要是因为摩擦副附近介质的）泵在停一段时间后再启动时发生泄漏，这主要是因为摩擦副附近介质的 凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失弹。凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失弹。d d）泵轴扰度太大。）泵轴扰度太大。机械密封安装机械密封安装以一台单级卧式双吸泵为例：机械密封安装机械密封安