機械密封原理與設(shè)計精選(九篇)
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第1篇：機械密封原理與設(shè)計范文
摘要：簡要分析了機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應用以及出現(xiàn)故障的原因分析和處理措施。
關(guān)鍵詞：機械密封；故障處理；原因分析
機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應用非常廣泛，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，嚴重的還將出現(xiàn)重大安全事故。
從機械密封的內(nèi)外部條件的角度分析了影響密封效果的幾種因素和應采取的合理措施。
1機械密封的原理及要求
機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的的端面在液體壓力和補償機構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。它廣泛應用于泵、釜、壓縮機及其他類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。
機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關(guān)系。但是我們要首先保證自身的零件性能、輔助密封裝置和安裝的技術(shù)要求，使機械密封發(fā)揮它應有的作用。
2機械密封的故障表現(xiàn)及原因
2.1機械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行當中，密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。
2.2機械密封振動、發(fā)熱故障原因
設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中，會使動靜環(huán)貼合端面粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。
2.3機械密封介質(zhì)泄漏的故障原因
（1）靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心，往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。（2）周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內(nèi)。但在實際設(shè)計當中，由于設(shè)計的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。（3）機械密封的經(jīng)常性泄漏。機械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏。第二方面，是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏。第三方面，是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面，還包括轉(zhuǎn)子振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動引起泄漏，機械密封輔助機構(gòu)引起的泄漏，由于介質(zhì)的問題引起的經(jīng)常性泄漏等。（4）機械密封振動偏大。機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動的根源，如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。
3處理故障采取的措施
如果機械密封的零件出現(xiàn)故障，就需要更換零件或是提高零件的機械加工精度，提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。動靜環(huán)的摩擦面的寬度不大，一般在2～7毫米之間。
3.1機械密封振動、發(fā)熱的處理
如果是動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當，就要更改動靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。這樣就會減少機械密封的振動和發(fā)熱。
3.2機械密封泄漏的處理
機械密封的泄漏是由于多種原因引起，我們要具體問題具體處理。為了最大限度的減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術(shù)要求進行裝配，同時還要注意以下事項。
（1）裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。（2）修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。（3）裝配輔助密封圈時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動靜環(huán)組裝完后，用手按動補償環(huán)，檢查是否到位，是否靈活;彈性開口環(huán)是否定位可靠。動環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動靈活。
3.3泵軸竄量大的處理
合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，設(shè)計方案是:平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。21寫作秘書網(wǎng)
3.4增加輔助沖洗系統(tǒng)
密封腔中密封介質(zhì)含有顆粒、雜質(zhì)，必須進行沖洗，否則會因結(jié)晶的析出，顆粒、雜質(zhì)的沉積，使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導致機械密封的迅速破壞。因此機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。
3.5泵振動的處理措施
第2篇：機械密封原理與設(shè)計范文
[關(guān)鍵詞]羅茨、機械密封、失效、壓縮機
中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）17-0233-01
前言
羅茨式壓縮機為裝置的核心設(shè)備，一旦壓縮機停機或產(chǎn)生故障，將直接導致整個裝置停車，更嚴重的將影響上游裝置的停車，直接影響裝置的安全生產(chǎn)乃至公司的經(jīng)濟效益。
一、機械密封原理及失效原因分析
機械密封工作時，由密封流體的壓力和彈性元件的彈力等引起的軸向力使動環(huán)和靜環(huán)互相貼合并相對運動，由于兩個密封端面的緊密配合，使密封端面之間的交界（密封界面）形成一個微小間隙，當有壓介質(zhì)通過此間隙時，形成極薄的液膜，產(chǎn)生阻力，阻止介質(zhì)泄漏，同時液膜又使得端面得以，獲得長期密封效果。
機械密封失效主要原因如下：（1）備件質(zhì)量，元件制造精度不能滿足要求，從機械密封來看，圓柱銷加工粗糙，不能保證動環(huán)在彈簧力的作用下及時補償變形量，雖然在安裝前對其進行了打磨，但是其精度不能保證。（2）設(shè)計缺陷，在壓縮機機械密封設(shè)計過程中，也存在問題，此機械密封為雙端面機械密封，外側(cè)的動靜環(huán)在長周期運行過程中，機組內(nèi)部不能為其提供充足的，也是導致機械密封損壞的原因。（3）工藝條件，密封圈加工未考慮工藝條件，廠家制造的靜密封O型圈在加工過程中未考慮現(xiàn)場實際工況，造成機械密封的泄漏。
二、機械密封拆前的準備工作
機械密封拆前需做如下準備：（1）檢查機械密封的型號、規(guī)格是否符合設(shè)計圖紙的要求，所有零件（特別是密封面、輔助密封圈）有無損壞、變形及裂紋等現(xiàn)象，若有缺陷，必須更換或修復；（2）檢查機械密封各零件的配合尺寸、粗糙度和平行度是否符合設(shè)計要求；（3）使用小彈簧機械密封時，應檢查小彈簧的長短和剛性是否相同；（4）檢查主機的竄動量、擺動量和撓度是否符合技術(shù)要求，密封腔是否符合安裝尺寸，密封端蓋與軸是否垂直（一般要求為：軸竄動量不大于±0.5ram、旋轉(zhuǎn)環(huán)密封圈處的軸擺動量不大于0.06mm、軸最大撓度不大于0.05mm、密封端蓋與墊片接觸平面對中心線的不垂直度允許差為0.03―0.05mm ；（5）應保持清潔，特別是旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)密封面和輔助密封圈表面應無雜質(zhì)，勿用不清潔的布擦拭密封面；（6）不允許用工具敲打密封元件，以防密封件被損壞。
三、機械密封的拆裝
機械密封拆除步驟為：（1）在拆前，應對機械密封進行打壓試驗（試驗壓力1kg），確認是否泄漏，記錄泄漏的數(shù)據(jù)，確認更換的數(shù)量；（2）從機架上拆下機械密封的專用支架安裝在機械密封上；（3）拆除固定螺釘；（4）均勻頂出機械密封，做好安裝位置記號。
機械密封安裝步驟為：（1）確認轉(zhuǎn)子-Di-片成“丁”字狀態(tài)；（2）清洗機械密封表面、更換密封圈，輔助密封上涂上稀油；（3）用記號筆引出軸頸上鍵槽位置；（4）專用支架安裝在機械密封上，動密封上不上螺釘； （5）轉(zhuǎn)動動密封，使動密封上鍵槽與軸頸上鍵槽位置相對應；（6）對角安裝導向螺栓（專用螺栓）；（7）螺母均勻帶進；（8） 打入連接鍵；（9）安裝機械密封固定螺釘，螺釘涂中等強度厭氧膠；（10）拆卸專用支架。
四、機械密封的檢查
總體檢查的內(nèi)容包括以下幾方面：（1）密封端面。在安全拆卸的情況下，應避免對密封端面進行不必要的清洗或沖洗，對密封面直觀檢查。（2）尺寸檢查。做必要的標記和測量，以便確定密封工作長度、密封端面對軸線的垂直度、密封端面對軸線的同軸度、軸向竄量、軸的徑向跳動、晃動及撓度。（3）可能的泄漏途徑。對零件表面進行檢查，找出全部可能產(chǎn)生異常泄漏的原因。（4）沉積物及碎片。清洗前應檢查外來的雜物污物、磨損顆粒、破損元件產(chǎn)生的碎渣以及腐蝕產(chǎn)物等。（5）密封浮動性。沿長度方向在上部和下部輕輕掀動密封，檢查是否可以浮動。（6） 密封部件的清洗。清洗時應避免清除任何有助于對密封失效機理進行分析的重要證據(jù)（特別是密封端面），避免使用硬刷子、尖硬工具、有研磨料的清洗劑或強力溶劑（它們有可能損壞彈性元件）。
機械密封早期失效檢查內(nèi)容包括以下幾方面：（1）端面密封。檢查咬傷、擦痕及裂紋（使用低倍數(shù)放大鏡）；檢查端面的接觸狀況，包括外來物卡在端面之間、一個或兩個端面變形以及端面拋光不良；檢查熱疲勞，包括干摩擦狀態(tài)下運行情況、熱裂/熱裂紋、點蝕、開槽、撕脫、脫皮以及皰疤等。（2）輔助密封。檢查咬傷、擦痕、硬切傷及撕裂等；靜密封是否扭曲、擠壓或畸變；輔助密封與配合面之間由于旋轉(zhuǎn)運動而引起的擦傷痕跡、過量的體積變化或壓縮屈服變形以及與輔助密封接觸的密封件表面的磨損。（3）傳動機構(gòu)。檢查裝配是否正確、有無錯誤的標定和遺漏件；檢查與輔助密封相關(guān)的，有時還作為傳動件的輔助密封件的損壞。（4）端面加載附件。檢查型號是否正確、裝配是否正確、有無錯誤的標定和遺漏件。
五、機械密封裝配不良時的弊端及失效解決措施
機械密封裝配不良時存在著以下弊端：（1）彈簧壓力太大。使得壓縮機出現(xiàn)功率上升、過熱、冒煙、發(fā)聲、不正常泄露、大量析出磨損生成物及不正常振動的現(xiàn)象，導致轉(zhuǎn)機構(gòu)與傳動機構(gòu)打滑、開裂、早期磨損、燒結(jié)、刮傷或破壞。（2）彈簧壓力太小。出現(xiàn)泄漏，導致無變化動環(huán)不能動作。（3）旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分接觸。使得壓縮機出現(xiàn)過熱、泄漏和發(fā)聲的狀況，導致密封破壞。（4）裝配傾斜。出現(xiàn)泄漏，導致密封圈、軸和傳動部分磨損。（5）螺釘擰得不當。出現(xiàn)泄漏，導致密封圈和軸磨損。
機械密封失效解決措施：（1）從設(shè)備本身講，首先，對原廠采購的機械密封備件嚴格把關(guān)，將上述不足之處反饋給機械密封制造廠家，以便對其進行改進；其次，對設(shè)備進行改進，從供油總管上向外側(cè)動靜環(huán)腔內(nèi)加引油管，連續(xù)向動靜環(huán)摩擦副供油，給摩擦副提供沖洗、冷卻和的條件，并且將軸承座的回油孔減小，保證密封腔內(nèi)有一定的壓力。此外，廠家在加工過程中必須按照現(xiàn)場實際工況加工備件；（2）從工藝操作方面講，在啟動前按照啟動步驟對設(shè)備進行盤車，設(shè)備運行過程中，盡量減小生產(chǎn)的波動，設(shè)備振動越小對機械密封長周期運行越有利；（3）從現(xiàn)場安裝方面講，首先檢查機械密封各組件是否齊全；其次，密封表面粗糙度達到設(shè)計要求；第三，保證軸套表面光滑；第四，保證機械密封的壓縮量；最后每次盡量更換靜密封圈
結(jié)束語
由于羅茨式壓縮機機械密封結(jié)構(gòu)復雜、拆裝不便，機械密封裝配就顯得尤為重要。AERZEN羅茨式壓縮機在投用的過程中多次出現(xiàn)機械密封損壞和漏油問題，主要原因是入口過濾器堵塞，使得壓差增大，設(shè)備產(chǎn)生振動，最終導致機械密封損壞。除了通過強化過濾裝置，機械密封的裝配是否良好也是影響密封使用的一個重要因素。
第3篇：機械密封原理與設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：機械密封 失效 措施
0引言
泵是各領(lǐng)域使用最廣泛的通用機械之一，其品種、規(guī)格繁多，絕大多數(shù)類型的泵存在一個基本的共性問題——“泄漏”，長期以來，人們主要致力于研究解決泵的密封泄漏問題。
在泵、風機、攪拌釜等旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，機械密封件是防止泄漏的關(guān)鍵，它最早出現(xiàn)于19世紀末期，當時的結(jié)構(gòu)相當簡單，僅由一個橡膠彈性體和金屬（殼體）相摩擦，到二戰(zhàn)期間，美國開始在化工流程泵上使用機械密封，二戰(zhàn)后，隨著石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，機械密封在西方國家也發(fā)展迅速，至70年代，西方國家的煉油行業(yè)的流程泵80%采用機械密封，機械密封的應用范圍也迅速擴大。其結(jié)構(gòu)類型、端面材料的使用也迅速增加。我國在50年代末期，開始進行機械密封的研究，至70年代，形成了我國標準的JB1472標準的泵用和HG5-748-78；HG5-751～756-78釜用兩大系列機械密封，奠定了我國機械密封行業(yè)的基礎(chǔ)。
機械密封具有密封性好、性能穩(wěn)定、側(cè)漏量少、對軸的磨損量少等優(yōu)點，其本身是一種要求較高的精密部件，在使用機械密封時，應盡可能地分析使用機械密封的各種因素，使機械密封適用于各種泵的技術(shù)要求和使用介質(zhì)要求且有充分的條件，這樣才能保證密封長期可靠地運行。作者通過在學習和實踐中的不斷積累，對泵用機械密封失效的原因進行了總結(jié)和分析。
1 機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理
機械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置，該端面在流體壓力及機械彈簧的作用下，依靠輔助密封的配合與另一端面相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用，從而防止流體泄漏。
機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止介質(zhì)進入密封端面。密封元件的作用是密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙，同時緩沖對泵的振動、沖擊。機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，同時通過其基本原理可以看出，機械密封的正常運行是有條件的，例如：泵軸的竄動量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；機械密封處的泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件，再加上良好的機械密封自身性能，才能達到理想的密封效果。
2 機械密封失效時的常見現(xiàn)象及分析
（1）工作時發(fā)生尖叫或嗡鳴
機械密封環(huán)所用材料，如不銹鋼、鋁、鉻合金等，其表面金屬環(huán)接觸腐蝕性介質(zhì)，而金屬自身又不耐腐蝕，就會表面腐蝕。在生產(chǎn)運行過程中，缺氧條件下新氧化膜很難形成，使電偶腐蝕加劇，造成表面均勻腐蝕，并破壞了靜動密封面。就會導致逐漸泄漏，并發(fā)出摩擦聲響。應安裝旁路沖洗管路，加大管徑和相應的節(jié)流裝置的尺寸，加強密封端面的冷卻，檢查密封平衡設(shè)計，精確測量密封腔內(nèi)的壓力，溫度及介質(zhì)壓力。
（2）波紋管發(fā)生徑向裂紋或斷裂
泵用機械密封選用堆焊硬質(zhì)合金、鑄鐵、碳化鎢、碳化鈦等密封環(huán)材料時，容易出現(xiàn)機械應力破裂，因為材料在加工過程中，有本體應力的存在，如焊加工時，有殘余應力，在工作環(huán)境中，若存在旋轉(zhuǎn)離心力、摩擦熱應力或運行過程中突然停電，系統(tǒng)配合不好，應力破壞就很難避免。溫度越高，應力機械破裂就越快。裂紋出現(xiàn)的原因是機械密封的冷卻水是循環(huán)水，在波紋管和軸之間有一個水夾套，波紋管與水夾套間隙直徑為2mm，冷卻循環(huán)水遇見高溫介質(zhì)后在波紋管內(nèi)結(jié)成水垢，使波紋管失去彈性，產(chǎn)生徑向裂紋。應將原來的壓蓋冷卻水的進水和回水孔擴大，提高冷卻水流速，降低滯留時間，減少機械密封波紋管結(jié)垢。
（3）石墨環(huán)表面出現(xiàn)深且粗的環(huán)狀溝紋
在使用中，如果工作介質(zhì)溫度很高，再加上密封摩擦副端面的摩擦熱， 一旦沖刷系統(tǒng)發(fā)生故障， 使得端面溫度急劇升高，超過允許使用溫度（一般在－105～250℃）時，其表面會析出樹脂，摩擦面四周樹脂會發(fā)生炭化，石墨炭化是使用碳―石墨環(huán)時密封失效的主要原因之一。高溫還可使密封端面間的液膜汽化或閃蒸，產(chǎn)生殘留物質(zhì)，造成石墨環(huán)磨損，石墨環(huán)表面產(chǎn)生環(huán)狀溝紋， 碳化鎢 （動環(huán)）也易脫落。應改善狀態(tài)，防汽化。
3機械密封泄漏點及泄漏形式
機械密封在泵類產(chǎn)品中應用廣泛，而隨著節(jié)約能源的要求和產(chǎn)品技術(shù)水平的提高，機械密封地應用前景將會變得更加廣泛，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，密封失效后隨即發(fā)生泄漏，將會嚴重影響生產(chǎn)正常運行。總體而言機械密封的泄漏點主要有五處：第一個點在動環(huán)與靜環(huán)的接觸面上。機械密封主要靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上，以達到密封防止泄漏。而兩環(huán)的接觸面上總會有少量液體泄漏，它可以形成液膜，一方面起到防止泄漏的作用，另一方面又起到的作用。第二個點在靜環(huán)與壓蓋之間，屬于靜密封點。用有彈性的O形或V形密封圈壓于靜環(huán)和壓蓋之間，靠彈簧力使彈性密封圈變形而密封。第三個點在動環(huán)與軸套之間，此處也屬靜密封點?？紤]到動環(huán)可以沿軸向竄動，可采用具有彈性和自緊性的V形密封圈來密封。第四個點在軸套與軸之間，屬于靜密封點，一般采用O形密封圈密封。第五個點在壓蓋和泵體之間，也是靜密封點，可采用密封圈或墊片作為密封元件。
3.1 機械密封泄露的檢測步驟
現(xiàn)場檢測密封泄漏的一般步驟是：首先判斷泄漏源、斷面密封問題產(chǎn)生的原因，由于密封介質(zhì)汽化或閃蒸密封端面，先確定問題是否出現(xiàn)在端面不平、裂紋、破碎或爆破，發(fā)生熱變形或機械變形、O型圈老化等。其次判斷發(fā)生變形可能的原因，其中包括密封零件結(jié)構(gòu)是否合理、強度不夠或因材料及加工原因產(chǎn)生的殘余變形等。然后檢查安裝，包括安裝尺寸是否正確，安裝時零件受力是否均勻，密封和材質(zhì)是否適于使用工況，密封墊是否壓緊，是否因螺栓力矩太大造成密封座變形，是否有安裝損傷，必要時應予以更換。最后是啟動前的調(diào)整，檢查填料腔裝配面和其他有關(guān)元件對軸線的垂直度、管道以及設(shè)備安裝誤差，起動設(shè)備前應將密封端面重新研磨以保證密封面的光滑平整。
3.2 機械密封泄漏形式
3.2.1在安裝靜試時出現(xiàn)的泄漏
機械密封安裝調(diào)試完成后，通常要進行靜態(tài)測試來觀察泄漏量，如果泄漏量較小，問題多出在動環(huán)或靜環(huán)密封圈上；如果泄漏量較大，則表明動、靜環(huán)的摩擦副之間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再進行手動盤車觀察，若泄漏量沒有明顯變化則說明動、靜環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可以斷定是動、靜環(huán)摩擦副之間存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則說明動環(huán)密封圈存在問題的可能性極大，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。
3.2.2 機械密封試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏
安裝靜試完成后，由于運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：
（1）操作中因抽空、汽蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離。
（2）對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷。
（3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量。
（4）靜環(huán)密封圈過松，當動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座。
（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中顆粒物質(zhì)進入摩擦副，損傷動、靜環(huán)密封端面。
（6）設(shè)計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封副材質(zhì)冷縮性較大等。
上述現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時條件允許，可以通過適當調(diào)整靜環(huán)座的方式予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。
3.2.3 設(shè)備在運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏
（1）泵葉輪軸向竄動量超過標準，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化等導致的機械泄漏。
（2）設(shè)備運轉(zhuǎn)時振動太大，動、靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失去彈性而不能補償密封面的磨損。
（3）對泵實際輸出量測量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導致密封失效。
（4）摩擦副損傷或變形而不能跑合。
（5）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈性。
（6）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞，密封環(huán)發(fā)生龜裂。
還有一種機械密封發(fā)生泄漏的情況是泵在停運一斷時間后再啟動時，這種情況主要是由于摩擦副附近介質(zhì)的凝固、結(jié)晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失去彈性造成的。
4 機械密封失效原因分析及措施
4.1失效原因分析
1、泵軸的軸向竄量大
機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。端面比壓的計算公式：
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PC：端面比壓；PS：彈簧比壓；FS：彈簧力；ΔP：摩擦副內(nèi)、外兩側(cè)的差壓；λ：液膜反壓系數(shù)； d0：軸向滑移面直徑；d1：密封端面內(nèi)直徑；d2：密封端面外直徑
為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.5mm以內(nèi)。泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環(huán)不能在軸上靈活移動。動、靜環(huán)磨損后，得不到補償位移。但在實際設(shè)計當中，由于設(shè)計的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在多級離心泵中，尤其是在泵啟動過程中，竄量比較大。
在多級離心泵中，采用平衡盤方法平衡軸向推力的工作原理：平衡盤工作時自動改變平衡盤與平衡環(huán)之間的軸向間隙，從而改變平衡盤前后兩側(cè)的壓差，產(chǎn)生一個與軸向力方向相反的作用力來平衡軸向力。由于轉(zhuǎn)子竄動的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動，運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會靜止在某一軸向平衡位置。平衡盤始終處在左右竄動的狀態(tài)。平衡盤在正常工作中的軸向竄量只有0.105～0.11mm，滿足機械密封的允許軸向竄量0.15mm的要求，但平衡盤在泵啟動、停機、工況劇變時的軸向竄量可能大大超過機械密封允許的軸向竄量。
泵經(jīng)過長時間運行后，平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損，間隙隨著增大，機械密封軸向竄量不斷增加。由于軸向力的作用，吸入側(cè)的密封面的壓緊力增加，密封面磨損加劇，直至密封面損壞，失去密封作用。吐出側(cè)的機械密封，隨著平衡盤的磨損，轉(zhuǎn)子部件的軸向竄量大于密封要求的軸向竄量，密封面的壓緊力減小，達不到密封要求，最終使泵兩側(cè)的機械密封全部失去密封作用。
2、泵軸的撓度和軸向力偏大
機械密封是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對旋轉(zhuǎn)，從而達到密封效果，因此要求兩個密封之間要受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計的不合理，泵軸運轉(zhuǎn)時，在機械密封安裝處產(chǎn)生的撓度較大，使密封面之間的受力不均勻，導致密封效果不好。
機械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力，對機械密封的影響是嚴重的。有時由于泵的軸向力平衡機構(gòu)設(shè)計的不合理及制造、安裝、使用等方面的原因，造成軸向力沒有被平衡掉。機械密封承受一個軸向力，運轉(zhuǎn)時密封壓蓋溫度將偏高，對于聚丙烯類的介質(zhì)，在高溫下會被熔融，因此泵啟動后很快就失去密封效果，泵靜止時則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象。
3、缺少輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理
機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。有時設(shè)計人員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達不到密封效果；有時雖然設(shè)計人員設(shè)計了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有固體顆粒雜質(zhì)，如果固體顆粒雜質(zhì)進入摩擦副端面起研磨劑作用，將會劃傷或加快密封端面的磨損而失效，水垢在軸套表面的堆積速度超過摩擦副的磨損速度，致使動環(huán)不能補償磨損位移，造成機械密封失效。沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計不合理等原因，也同樣達不到密封效果。
4、振動偏大
機械密封振動偏大，最終會導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不是機械密封本身的原因，而是泵的其它零部件產(chǎn)生振動連帶機械密封振動，例如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因都會產(chǎn)生振動。
5、泵汽蝕的原因
由于裝置系統(tǒng)操作不合理以及泵進口汽蝕性能不好、泵的轉(zhuǎn)速偏高，在泵的入口處發(fā)生局部汽蝕，汽蝕發(fā)生后，水中會有氣泡，它一方面會沖擊機械密封面的外表面，使其表面出現(xiàn)破損；另一方面會使動靜環(huán)的吻合面的流動膜中也含有氣泡，不能形成穩(wěn)定的流動膜，另外泵在啟動、停止過程中，由于泵進口堵塞，抽送介質(zhì)中含有氣體等原因，有可能使密封腔出現(xiàn)負壓，造成密封端面的干摩擦，使機械密封裝置損壞。
6、安裝、檢修工藝不良
動、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞；動、靜環(huán)密封圈尺寸有誤差、損壞或未被壓緊；動、靜環(huán)表面有異物；動、靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時反邊；州套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠（彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，誤差±2mm，壓縮量過大增加端面比壓，摩擦熱量過多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過小動、靜環(huán)密封端面比壓不足，發(fā)生漏泄）。彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；密封腔端面與軸垂直度不夠；軸套上密封圈活動處有腐蝕點。
4.2 針對機械密封失效采取的措施
1、消除泵軸竄量大的措施
合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置能有效的消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，比較理想的設(shè)計方案有兩個：一個是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位；另一個是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔，同時軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計平衡鼓，使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。兩種方案通過試驗觀測都能很好的削弱泵軸向竄量，見下圖趨勢：
對于其它單級泵、中開泵等產(chǎn)品，在設(shè)計時采取一些措施保證泵軸的竄量在機械密封所要求的范圍之內(nèi)。同時正確安裝軸向止推軸承。在裝配機械密封時，軸的軸向竄動量應小于0.1mm，輔助密封與軸的過盈量應適當，在保證徑向密封的同時，動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來）。
2、消除軸向力偏大的措施
合理地設(shè)計軸向力平衡機構(gòu)，使之能夠真正充分地平衡掉軸向力，給機械密封創(chuàng)造一個良好的條件。有些重要的泵可以在轉(zhuǎn)子上設(shè)計一個軸向測力環(huán)，對軸向力的大小進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
3、消除泵軸撓度偏大的措施
這種現(xiàn)象大多存在臥式多級離心泵中，在設(shè)計時采取的措施有：減少兩端軸承之間的距離；泵葉輪的級數(shù)不要太多，在總揚程要求較高的情況下，盡量提高每級葉輪的揚程，減少級數(shù)；增加泵軸的直徑；在設(shè)計泵軸直徑的時候，不要簡單地考慮傳遞功率的大小，而要考慮機械密封、軸撓度、啟動方法和有關(guān)慣性負荷、徑向力等因素；提高泵軸材料的等級。
4、增加輔助沖洗系統(tǒng)
在條件允許的情況下，盡量設(shè)計輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107～0.11MPa，如果輸送介質(zhì)屬于易汽化的，則應高于汽化壓力0.117～0.12MPa。密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)壓力等因素來計算。軸封腔壓力很高時或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動以帶走摩擦熱。密封的可靠性和壽命，在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置。對泵輸送含有固體顆粒的介質(zhì)時，應選用碳化鎢對碳化鎢摩擦副的機械密封。另外，機械密封的平衡程度？也影響著密封的磨損。在選擇機械密封時，平衡程度β=75%左右最適宜。β〈75%，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開的可能性增大。對于高負荷（高PV值）的機械密封，由于端面摩擦熱較大，β一般取65%～75%為宜，對低沸點的烴類介質(zhì)等，由于溫度對介質(zhì)汽化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80%～85%為好。
根據(jù)長期的實踐和經(jīng)驗，沖洗量在3～30L/min，可根據(jù)密封規(guī)格（直徑）和介質(zhì)的種類選?。ㄒ娤卤恚?/p>
泵用機械密封的沖洗量（轉(zhuǎn)速3000r/min）
■
5、 消除泵汽蝕措施
①提高泵抗汽蝕性能；②確保泵入口不進氣；③啟動泵前將泵及管路中空氣排凈；④工況調(diào)節(jié)要適當。
6、 消除泵振動措施
①泵檢修時嚴格檢修工藝標準；②加強維護檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時處理，避免缺陷擴大；③現(xiàn)場生產(chǎn)、操作、維修、調(diào)節(jié)時，嚴格把關(guān)，消除振動源。
5 結(jié)束語
設(shè)計泵用機械密封時，不僅要考慮機械密封本身影響因素，而且要考慮機械密封外部各種影響因素。在實際工作中要注意以下幾個問題：
第一、在泵產(chǎn)品設(shè)計過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現(xiàn)場其它設(shè)備對機械密封使用效果的影響，為機械密封創(chuàng)造一個良好的外部條件。第二、增加對機械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認識，盡可能配備完善的機械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果。第三、分析機械密封的質(zhì)量事故的原因時，要充分考慮到泵的其它零部件對機械密封運行的影響，采取措施不斷提高機械密封的效果。
實踐證明，機械密封的使用壽命長短是確保泵實現(xiàn)安全、環(huán)保、穩(wěn)定運行的重要因素。只要泵本身運轉(zhuǎn)正常，同時機封沖洗良好，所使用的機封符合質(zhì)量要求，在檢修或更換機封時能正確進行安裝，就可保證機封長周期穩(wěn)定運行。
參考文獻：
[1]牟介剛.丙烷泵的設(shè)計與研究水泵技術(shù)：1999
[2]沈陽水泵研究所葉片泵設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社
[3]如何提高泵用機械密封的性能及壽命.水泵技術(shù)
第4篇：機械密封原理與設(shè)計范文
一、機械密封的原理及要求
機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的的端面在液體壓力和補償機構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。它廣泛應用于泵、釜、壓縮機及其他類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。
機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關(guān)系。但是我們要首先保證自身的零件性能、輔助密封裝置和安裝的技術(shù)要求，使機械密封發(fā)揮它應有的作用。
二、機械密封的故障表現(xiàn)及原因
1、 機械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行當中，密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。
2、機械密封振動、發(fā)熱故障原因 設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中，會使動靜環(huán)貼合端面粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。
3、機械密封介質(zhì)泄漏的故障原因
（1）靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心，往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。
（2）周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內(nèi)。但在實際設(shè)計當中，由于設(shè)計的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。
（3）機械密封的經(jīng)常性泄漏。機械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏。第二方面，是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏。第三方面，是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面，還包括轉(zhuǎn)子振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動引起泄漏，機械密封輔助機構(gòu)引起的泄漏，由于介質(zhì)的問題引起的經(jīng)常性泄漏等。
（4）機械密封振動偏大。機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動的根源，如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。
三、處理故障采取的措施
如果機械密封的零件出現(xiàn)故障，就需要更換零件或是提高零件的機械加工精度，提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。動靜環(huán)的摩擦面的寬度不大，一般在2～7毫米之間。
1、機械密封振動、發(fā)熱的處理 如果是動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當，就要更改動靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。這樣就會減少機械密封的振動和發(fā)熱。
2、機械密封泄漏的處理 機械密封的泄漏是由于多種原因引起，我們要具體問題具體處理。為了最大限度的減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術(shù)要求進行裝配，同時還要注意以下事項。
（1）裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。
（2）修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。
（3）裝配輔助密封圈時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動靜環(huán)組裝完后，用手按動補償環(huán)，檢查是否到位，是否靈活;彈性開口環(huán)是否定位可靠。動環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動靈活。
3、泵軸竄量大的處理nbsp; 合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，設(shè)計方案是:平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。
第5篇：機械密封原理與設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：機械密封 故障處理 原因分析
機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應用非常廣泛，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，嚴重的還將出現(xiàn)重大安全事故。從機械密封的內(nèi)外部條件的角度分析了影響密封效果的幾種因素和應采取的合理措施。
1、機械密封的原理及要求
機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的的端面在液體壓力和補償機構(gòu)彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。它廣泛應用于泵、釜、壓縮機及其他類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。
機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關(guān)系。
2、機械密封的故障表現(xiàn)及原因
2.1 機械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行當中，密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。
2.2 機械密封振動、發(fā)熱故障原因
設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中，會使動靜環(huán)貼合端面粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。
2.3 機械密封介質(zhì)泄漏的故障原因
（1）靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心，往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。（2）周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內(nèi)。但在實際設(shè)計當中，由于設(shè)計的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。（3）機械密封的經(jīng)常性泄漏。機械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏。第二方面，是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏。第三方面，是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面，還包括轉(zhuǎn)子振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動引起泄漏，機械密封輔助機構(gòu)引起的泄漏，由于介質(zhì)的問題引起的經(jīng)常性泄漏等。（4）機械密封振動偏大。機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動的根源，如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。
3、處理故障采取的措施
如果機械密封的零件出現(xiàn)故障，就需要更換零件或是提高零件的機械加工精度，提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。動靜環(huán)的摩擦面的寬度不大，一般在2～7毫米之間。
3.1 機械密封振動、發(fā)熱的處理
如果是動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當，就要更改動靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。這樣就會減少機械密封的振動和發(fā)熱。
3.2機械密封泄漏的處理
機械密封的泄漏是由于多種原因引起，我們要具體問題具體處理。為了最大限度的減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術(shù)要求進行裝配，同時還要注意以下事項。
（1）裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。（2）修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。（3）裝配輔助密封圈時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動靜環(huán)組裝完后，用手按動補償環(huán)，檢查是否到位，是否靈活；彈性開口環(huán)是否定位可靠。動環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動靈活。
3.3 泵軸竄量大的處理
nbsp；合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，設(shè)計方案是：平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。
3.4 增加輔助沖洗系統(tǒng)
密封腔中密封介質(zhì)含有顆粒、雜質(zhì)，必須進行沖洗，否則會因結(jié)晶的析出，顆粒、雜質(zhì)的沉積，使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導致機械密封的迅速破壞。因此機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。
3.5 泵振動的處理措施
第6篇：機械密封原理與設(shè)計范文
【關(guān)鍵詞】 離心泵工作原理 機械密封 泄漏 改進措施
機械密封是一種依靠彈性元件和介質(zhì)壓力壓緊動、靜環(huán)端面從而達到密封目的的部件，具有阻止泄漏、減少摩擦損耗、提高機器效率和可靠性等優(yōu)點，因此在離心泵中應用非常廣泛，目前舞鋼公司近百臺離心泵大都采用機械密封裝置。機械密封是離心泵的主要易損件之一，離心泵大約 30% 的故障是由于密封失效所致。機械密封的密封效果直接影響整機的運行，尤其在鋼鐵生產(chǎn)過程中，機械密封若出現(xiàn)泄漏，將會嚴重影響生產(chǎn)的順行，甚至造成巨大的經(jīng)濟損失。
1 機械密封的結(jié)構(gòu)和具體工作原理
1.1 機械密封具體結(jié)構(gòu)
關(guān)于機械密封的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要包含以下元件：
（1）主要動密封元件：包括動環(huán)和靜環(huán)。動環(huán)與泵軸一起旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)固定在壓蓋內(nèi)，用防轉(zhuǎn)銷來防止它轉(zhuǎn)動。靠動環(huán)與靜環(huán)的端面貼合來進行動密封。
（2）輔助密封元件：包括各靜密封點所用的密封圈。
（3）壓緊元件：即彈簧（或波紋管）。
（4）傳動元件：包括傳動座及固定銷釘。
1.2 機械密封的工作原理分析
由于機械密封的動環(huán)與泵軸一起在一起工作是，共同旋轉(zhuǎn)，而且靜環(huán)是固定在壓蓋之內(nèi)的，用防轉(zhuǎn)銷阻止其轉(zhuǎn)動，動環(huán)和靜環(huán)的端面產(chǎn)生適當?shù)谋葔翰⒈３忠粚訕O薄的液體膜，進而可以做到完全密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生的壓力可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下也保持端面貼合，保證介質(zhì)不外泄，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起到密封動環(huán)與軸的間隙及靜環(huán)與端蓋間隙的作用，同時對泵的振動、沖擊也起到一定的緩沖作用。
2 發(fā)生密封故障現(xiàn)象的表現(xiàn)形式
（1）當密封端面的發(fā)生故障時，具體會表現(xiàn)在磨損、熱裂、變形、破損（尤其是非金屬密封端面）。（2）如果輔助密封圈發(fā)生故障，具體會表現(xiàn)在裝配性的故障有掉塊、裂口、碰傷、卷邊和扭曲；非裝配性的故障有變形現(xiàn)象、硬化故障、破裂現(xiàn)象和變質(zhì)現(xiàn)象等。（3）如果彈簧出現(xiàn)故障，就會導致一下的現(xiàn)象松弛、斷裂和腐蝕。
機械密封的故障在運行中集中表現(xiàn)為振動、發(fā)熱、磨損，最終就會出現(xiàn)介質(zhì)向外邊泄露的情況出現(xiàn)。
3 導致機械密封失效的主要原因及應對措施
3.1 沖洗不當引起的密封失效
3.1.1 原因分析
由于機械密封自身的特點，動環(huán)和靜環(huán)端面相互摩擦，這種摩擦會產(chǎn)生大量的熱，就會導致溫度升高，若沒有保證沖洗、冷卻和，將會導致摩擦副內(nèi)液膜減少、最終汽化從而形成干摩擦；如果發(fā)生摩擦副內(nèi)液膜黏度下降的情況，變差；如果摩擦副介質(zhì)蒸汽壓力逐漸增強增加，就會產(chǎn)生泄漏從而也就加劇了產(chǎn)片的腐蝕情況；如果出現(xiàn)輔老化的輔助密封圈，密封圈就會失去彈性從而也會導致動、靜環(huán)產(chǎn)生變形。沖洗不當而造成機械密封失效的原因有：沖洗液管道堵塞或流量不足；過濾器失效，沖洗液雜質(zhì)進入密封面，進而導致機械密封失效。
3.1.2 出現(xiàn)這種情況的應對措施
離心泵機械密封均采用帶有水泵自身壓力的冷卻水沖洗，同時對密封腔內(nèi)進行冷卻沖洗，以保證機械密封正常運轉(zhuǎn)。具體采取如下措施：（1）為消除摩擦熱的影響，保證密封正常工作，延長使用壽命，必須將具有一定壓力的冷卻水引入機械密封腔內(nèi)，對其進行冷卻、沖洗、。（2）及時清洗過濾器，確保過濾效果以保證沖洗水質(zhì)。（3）在日常使用過程中，有時會因為冷卻水閥門失靈或者管道堵塞致使冷卻水輸入量不足，導致機械密封失效，這時需更換閥門或疏通進水管道。
3.2 因為操作使用不當或者突然停電導致的滲漏故障
由于泵開停機不當，就會產(chǎn)生機械密封的泄露；當出現(xiàn)突然停電或晃電的情況的時候，就會產(chǎn)生泵倒轉(zhuǎn)從而也會引起機械密封損壞。出現(xiàn)這種情況以后，經(jīng)過思考產(chǎn)生的解決方案是對操作工進行相應的裴玄，保證系統(tǒng)的正常供電，減少電網(wǎng)的波動。
3.3 因為惡劣材料導致的滲漏現(xiàn)象
因為材料惡劣，泵的運行環(huán)境也就十分惡劣，這樣機械密封就不會達到介質(zhì)的要求，當泵運行一段時間后，就會發(fā)生機械密封的被腐蝕的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的解決方案就是采用材質(zhì)好的材料進行機械密封。
3.4 運行周期性滲漏
包括以下幾個方面：（1）轉(zhuǎn)子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。解決方案是根據(jù)維修標準來糾正上述問題。（2）因長時間運行，泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環(huán)不能在軸上靈活移動。在泵翻轉(zhuǎn)，動、靜環(huán)磨損后，得不到補償位移。解決方案是應定期進行檢查監(jiān)控，同時在裝配機械密封時，軸的軸向竄動量應小于0.1mm，輔助密封與軸的過盈量應適中，在保證徑向密封的同時，動環(huán)裝配后，保證能在軸上靈活移動（把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來）。（3）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。解決方案是使油室腔內(nèi)油面高度高于動環(huán)和靜環(huán)的密封面。
因為對于排污泵機械密封滲漏會產(chǎn)生磨軸現(xiàn)象。對于小型排污泵機械密封失效常常會產(chǎn)生磨軸，磨軸位置主要有動環(huán)輔助密封圈處、靜環(huán)位置，少數(shù)彈簧有磨軸現(xiàn)象。磨軸的主要原因：一是雙端面機械密封，反壓狀態(tài)是不良的工作態(tài)，介質(zhì)中的顆粒、雜質(zhì)很容易進入密封面，使密封失效；二是磨軸的主要部件為橡膠波紋管，且由于上端密封面處于不良狀態(tài)，動環(huán)和靜環(huán)之間的摩擦力矩大于橡膠波紋管與軸之間的傳遞轉(zhuǎn)矩，發(fā)生相對轉(zhuǎn)動；三是動環(huán)和靜環(huán)的輔助密封由于受到污水中的弱酸、弱堿的腐蝕，橡膠件已無彈性，有的已腐爛，失去了應有的功能，產(chǎn)生了磨軸的現(xiàn)象。
（1）根據(jù)不同的使用介質(zhì)選用不同結(jié)構(gòu)的機械密封。對腐蝕性介質(zhì)，橡膠應選用耐弱酸、弱堿的氟橡膠。機械密封靜環(huán)應加防轉(zhuǎn)銷；（2）保證下端蓋、油室的清潔，對不清潔的油禁止裝配；（3）機械密封油室腔內(nèi)油面線應高于動環(huán)和靜環(huán)的密封面。
4 機械密封的檢修要點
4.1 靜環(huán)密封圈松緊適度
靜環(huán)密封圈基本處于靜止狀態(tài)，較緊對密封性有利，但過緊會因過度變形，影響密封效果；而靜環(huán)材料以石墨居多，比較脆弱，過度受力極易碎裂；并且較難安裝和拆卸。
4.2 彈簧壓縮量適度
彈簧壓縮量過大，不僅會導致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損，還會使彈簧失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力，導致密封失效；而彈簧過松會使動、靜環(huán)接觸貼合不緊，起不到密封作用而發(fā)生泄漏。
4.3 仔細觀察分析泄漏原因
遇到機械密封泄漏時不要急于拆修，要仔細觀察分析。若判斷泄漏不是由于損壞所致，只需調(diào)整工況或適當調(diào)整即可；若無法消除泄漏再進行拆修，這樣既節(jié)約檢修費用又縮短檢修時間。
4.4 動環(huán)密封圈松緊適度
動環(huán)密封圈過緊，加劇了密封圈與軸套間的磨損，會過早產(chǎn)生泄漏；增大了動環(huán)軸向調(diào)整、移動的阻力，在工況變換頻繁時無法適時調(diào)整；彈簧過度疲勞易損壞；動環(huán)密封圈變形，影響密封效果。動環(huán)密封圈過松則起不到密封作用。
4.5 保證冷卻沖洗和效果
機械密封在工作時動環(huán)和靜環(huán)端面之間不斷產(chǎn)生摩擦熱，若冷卻沖洗和不到位就會影響使用壽命。應根據(jù)不同的工況，合理選擇冷卻、沖洗和方式，保證冷卻水的通暢，通常經(jīng)由泵出口將溫度在0～80℃并且干凈的冷卻水直接引入密封腔內(nèi)進行冷卻、沖洗。
5 結(jié)語
本文對于機械密封的泄露原因進行了相應的分析，并對于它們最后如何進行改進，提供了一些具體的措施。因為對于機械來講，如何保證機械密封的安全性，就如要求很高的精密部件一樣，對于產(chǎn)品的設(shè)計、機械加工施工過程、裝備的質(zhì)量都有很高的具體的要求。因此當我們在使用機械密封的時候，就要對他的各種因素進行簡要的分析，保證機械密封都能夠符合各種泵的技術(shù)指標和響應的使用要求，從而能夠保證泵能夠長期的安全的運行。
參考文獻：
第7篇：機械密封原理與設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：機械密封，故障處理；原因分析
機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應用非常廣泛，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，嚴重的還將出現(xiàn)重大安全事故。本文從機械密封的內(nèi)外部條件的角度分析影響密封效果的幾種因素和應采取的合理措施。
一、機械密封的原理及要求
機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在液體壓力和補償機構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。它廣泛應用于泵、釜、壓縮機及其他類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。
機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關(guān)系。
二、機械密封的故障表現(xiàn)及原因
1.機械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行當中，密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。
2.機械密封振動、發(fā)熱故障原因
設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中，會使動靜環(huán)貼合端面粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。
3.機械密封介質(zhì)泄漏的故障原因
(1)靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心，往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。(2)周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。(3)機械密封的經(jīng)常性泄漏。機械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏。第二方面，是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏。第三方面，是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面，還包括轉(zhuǎn)子振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動引起泄漏等。(4)機械密封振動偏大。機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動的根源。
三、處理故障采取的措施
如果機械密封的零件出現(xiàn)故障，就需要更換零件或是提高零件的機械加工精度，提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。
1.機械密封振動、發(fā)熱的處理
如果是動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當，就要更改動靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。
2.機械密封泄漏的處理
機械密封的泄漏是由于多種原因引起，為了最大限度的減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術(shù)要求進行裝配，同時還要注意以下事項：
(1)裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。(2)修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。(3)裝配輔助密封圈時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動靜環(huán)組裝完后，用手按動補償環(huán)，檢查是否到位，是否靈活；彈性開口環(huán)是否定位可靠。動環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動靈活?！? 3.泵軸竄量大的處理 合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。對于多級離心泵，設(shè)計方案是：平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。
4.增加輔助沖洗系統(tǒng)
密封腔中密封介質(zhì)含有顆粒、雜質(zhì)，必須進行沖洗，否則會因結(jié)晶的析出，顆粒、雜質(zhì)的沉積，使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導致機械密封的迅速破壞。機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。
5.泵振動的處理措施
第8篇：機械密封原理與設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：正確選擇;機械密封;防止泄漏
1 密封的基本要素
機械密封是利用兩個平面互相摩擦運行的原理，達到密封的目的。旋轉(zhuǎn)密封面安裝于液泵的主軸上，而固定密封面安裝于密封壓蓋內(nèi)。由于一個密封面是運動的，而另一個密封面是靜止不動的，因此將這類密封稱之為動態(tài)密封。
圖1 機械密封密封原理結(jié)構(gòu)圖
基礎(chǔ)的機械密封如圖1所示，其中有4個泄漏通路需要密封：（1）密封面之間的通路;（2）旋轉(zhuǎn)面與主軸之間的通路;（3）固定面與壓蓋之間的通路;（4）壓蓋與填料盒之間的通路。后兩種泄漏通路一般采用靜態(tài)密封，因為兩部分之間不存在相對運動。這部分的密封通常都稱之為三次密封，其密封材料為墊片或與工藝流程液體相適應的O型密封圈。在較老的密封設(shè)計中，位于旋轉(zhuǎn)面下的二次密封留有一定的間隙，可在主軸上前后運動，因此易于引起磨損和過早失效。然而在較新的密封設(shè)計中，二次密封處于靜止狀態(tài)，因此可避免在主軸上出現(xiàn)磨損腐蝕問題。在液泵的正常操作中，旋轉(zhuǎn)面和靜止面之間因填料盒中的液體所產(chǎn)生的壓力而使其保持在密封狀態(tài)，在起動和停機時，填料盒的壓力由彈簧產(chǎn)生的壓力維持（甚至可以由彈簧的壓力來代替）。大部分機械密封的設(shè)計采用較軟的材料來制作旋轉(zhuǎn)面，使其在較硬的靜止面上旋轉(zhuǎn)摩擦。多年來，最通用的組合是利用碳材料作為旋轉(zhuǎn)面，使其在陶瓷靜止面上運行。這類材料目前仍在普遍使用，但靜止面則選用不銹鋼或更硬的材料制作，例如碳化鎢或碳化硅。
不管采用什么材料，總之在接觸面之間必須保持一層液體薄膜，以起到的作用。然而，在填料盒內(nèi)，采用彈簧負載和液體壓力相結(jié)合的方式，可以使密封面之間起到很好的密封作用。但密封壓力太高，則會影響接觸面之間形成液體薄膜，導致熱量增加和過早的磨損。如果密封壓力太低，接觸面之間的間隙增大，容易造成液體泄漏。密封制造廠正在不斷地努力提高接觸面的平直度，他們采用特殊的拋光板進行研磨。然后，采用單色光源的光柵板對其檢測。從這一觀點出發(fā)，對這些密封接觸面必須小心處理，并嚴格按照安裝說明，保證密封面得到適當?shù)谋Ｗo和正確就位，這一點是非常重要的。
2 密封的靈活性選擇
主軸的軸向和徑向運動需要與彈簧之間保持一定的靈活性，以保證接觸面之間的密封。然而，只能提供一定程度的靈活性。液泵的機械狀況及其長度直徑比（一種主軸的直徑與其延伸長度之比的衡量方式，比值越低越好）對密封的可靠性起著重要的作用。密封的靈活性一般由一個大型主彈簧和一系列小彈簧或波紋密封裝置提供保證。
化學工業(yè)所采用的傳統(tǒng)密封設(shè)計，其密封壓力施加于旋轉(zhuǎn)面上，這種密封稱之為旋轉(zhuǎn)密封，因為彈簧或波紋密封裝置與主軸一起旋轉(zhuǎn)。比較新穎的設(shè)計，其彈簧或波紋密封裝置安裝于靜止面上。在現(xiàn)在的機械密封上，上述兩種密封方式都有非常普遍的應用，這樣對于安裝具有一定的靈活性。
早期設(shè)計的許多機械密封采用單一的大型彈簧圍繞主軸排列，在液泵起動過程中，可為密封面提供很強的密封力。密封的作用依靠主軸的旋轉(zhuǎn)來繃緊彈簧卷。后期設(shè)計的密封（見圖2）采用一系列較小的彈簧，排列于主軸的周圍，可對密封面產(chǎn)生比較均勻的負荷壓力。由于較小的彈簧可以事先安裝，因此大部分這類密封完全與所泵的液體相隔離。
圖2 小彈簧的機械密封
對許多腐蝕性較強的應用領(lǐng)域，最通用的設(shè)計是采用金屬波紋管密封裝置。該波紋管由一系列的金屬圓盤焊接而成，形成一個防止?jié)B漏的波紋密封裝置（見圖3）。采用這一裝置可使密封面之間的密封壓力更加均勻，而且在密封面上不需要增加二次密封，這樣自然就不會產(chǎn)生任何腐蝕磨損現(xiàn)象。一般來說，雖然其主要的密封壓力依賴于填料盒本身的壓力，但彈簧和波紋管可補償液泵在起動和停機過程中因主軸運動的壓力不足，使密封面始終保持一定的密封壓力。
圖3 金屬波紋管密封裝置的機械密封
3 腐蝕磨損問題
由于多種原因，例如包括軸承的公差、軸端余隙、振動和主軸偏差，都會使液泵的主軸產(chǎn)生徑向和軸向運動。此外，由于將接觸面之間保持絕對平行是十分困難的，因此機械密封本身的內(nèi)部產(chǎn)生移動也是很正常的。這類移動往往是由于設(shè)備和安裝公差、熱膨脹、管路應力或主軸調(diào)試不當所造成。
為了使密封面之間始終保持互相配合，彈簧起到了機械密封與運動主軸之間的恒定調(diào)節(jié)作用。當旋轉(zhuǎn)面和主軸之間采用人造橡膠密封時，該彈性體就會在主軸上來回運動。這種重復摩擦動作，會磨蝕主軸上的防腐材料，失去主軸的氧化膜保護層，最終會在主軸的摩擦面上形成磨損溝槽，造成液體從溝槽中泄漏，并增加必要的維修工作量或甚至更換主軸。為了解決這一問題，一般在填料盒內(nèi)安裝一個可更換的軸套。然而，解決腐蝕磨損問題的唯一永久辦法是去除其內(nèi)部的動態(tài)密封。現(xiàn)在，大部分主要密封制造廠生產(chǎn)非腐蝕磨損型密封，以防止液泵零件的腐蝕磨損。
4 平衡和非平衡式密封
機械密封的平衡對接觸面的密封壓力有很大影響。這一密封壓力取決于密封本身的有效截面以及填料盒內(nèi)的壓力。非平衡型密封的旋轉(zhuǎn)面相反一側(cè)的截面完全暴露于填料盒的壓力范圍之下，這種情況會使密封面之間產(chǎn)生很高的密封壓力，從而會使工作溫度提高，加快磨損速度。在高溫工作條件下或液體具有較大腐蝕性和磨擦性的情況下，會大大降低機械密封的使用壽命。
對機械密封加以平衡，可降低密封壓力，延長密封的使用壽命。一般采用帶有臺階的主軸和軸套，降低旋轉(zhuǎn)面的有效截面，就可達到上述目的。不過千萬別將凈密封壓力調(diào)節(jié)到接近零的水平，因為這樣做的結(jié)果可能會造成密封面之間的工作狀況不穩(wěn)定，并可能會因突然的變故而將密封吹開。
解決這些密封問題的答案也許是采用非平衡式密封，對于某些服務來說，也許采用非平衡式密封能達到更好的效果。例如，在某些應用領(lǐng)域，與密封的使用壽命相比，也許更強調(diào)對液體泄漏造成的安全性問題。在這種情況下，對密封的選用也許可理解為更希望選擇具有較高的密封壓力。同樣，在選用較冷液體的密封時，操作溫度的增加也許是微不足道的。不管出于何種考慮，當填料盒的壓力超過50psi時，一般推薦使用平衡式密封。
5 內(nèi)密封和外密封
最通常的做法是將密封安裝在填料盒的內(nèi)部。但這種做法要求在密封維修時將液泵的濕端拆卸下來，其主要好處是密封的環(huán)境衛(wèi)生易于控制。外密封的安裝方式是將靜態(tài)密封面的方向顛倒過來，主軸上的旋轉(zhuǎn)單元位于填料盒壓蓋的外面。外密封主要具有以下五大好處：
（1）安裝容易;（2）費用相對較低;（3）可以連續(xù)監(jiān)控和清潔;（4）適于無法在內(nèi)部安裝密封的很小填料盒;（5）由于其位置接近軸承，對主軸偏差的困難影響較少。
其主要缺點是離心力會將固體顆粒從密封的下面甩向密封的接觸面上。因此，這類密封主要適用于清潔且不含有磨料的液體。
近年來，分離式密封已成為外密封中的另一重要附加特性。分離式密封是一個成套總成，安裝于填料盒與軸承套之間，采用這種設(shè)計，在密封需要更換時，不需要每次都拆卸液泵。這類密封結(jié)合探討其他設(shè)計標準正在逐步開發(fā)之中。由于這種設(shè)計易于更換密封，因此應抵制僅僅只更換密封件的這種誘惑，而對出現(xiàn)故障的根源不做進一步的調(diào)查，這一點非常重要。
6 彈筒式密封
彈筒式密封是一種集全部功能于一身的密封裝置，其內(nèi)部包括所有的密封元件、壓蓋和軸套（見圖4）。由于這類密封不需要任何嚴格的安裝措施，安裝程序大大簡化，同時密封面和密封彈性體都得到很好的保護，可防止意外的損壞。這些優(yōu)點也意味著可縮減密封的維修和更換時間。
圖4 自身帶有全部功能的彈筒式密封裝置
各種彈筒式密封幾乎都可以在市場上購得，因此可以減少使用中出現(xiàn)的風險因素，而且還可以節(jié)約使用普通密封件所固有的維修時間。
7 雙重密封和液體阻隔裝置
采用雙重密封面的密封來代替單一的密封件具有更高程度的防漏特性。這類雙重密封大都應用于揮發(fā)性強、有毒、易致癌、危險和性很差的液體。雙重密封一般有三種設(shè)計型式，每種型式都要求在雙重密封面之間使用一種液體阻隔系統(tǒng)，以防止液體或氣體外泄。比較常用的低成本雙重密封是一種以背靠背方式安裝的密封，其旋轉(zhuǎn)密封面以相反的方向排列。它往往需要一種阻隔液體，其壓力應高于填料盒壓力，大約為20psi，這樣就可保證內(nèi)部的密封始終能得到阻隔液體的，而且也可保證密封面達到一定的密封壓力。
在結(jié)構(gòu)比較復雜的面對面型式密封中，旋轉(zhuǎn)密封面之間是以面對面方式排列的（見圖5），它們往往在同一靜止密封面的相反方向上動作。這類密封既可采用高壓阻隔液體系統(tǒng)，也可采用低壓阻隔液體系統(tǒng)。
圖5 旋轉(zhuǎn)面采用面對面方式，高壓或低壓阻隔液體系統(tǒng)
第三種設(shè)計型式的密封采用串行式排列方式，即兩個旋轉(zhuǎn)密封面都離開葉輪，朝著同一個方向排列。這種密封的阻隔液體壓力一般低于液泵的壓力。實際上相當于兩個密封、兩級降壓的聯(lián)合工作裝置。所有各類型雙重密封裝置都需要阻隔液體系統(tǒng)。它們一般屬于外部的閉環(huán)系統(tǒng)，其內(nèi)部所使用的液體一般是不同的，但必須與工藝流程中的液體相匹配。該系統(tǒng)包括一個儲液槽，其位置應盡量靠近密封。這些系統(tǒng)的設(shè)計變化范圍很大。有的系統(tǒng)在密封中采用一種泵環(huán)，而其它一些系統(tǒng)則采用熱虹吸效應原理。儲液槽中的液體往往采用輔助加熱或輔助冷卻的方法。此外，還可以增加一個報警裝置，提醒工作人員及時更換液體。
根據(jù)被密封液體的性質(zhì)，阻隔液體系統(tǒng)可采用低于或高于填料盒壓力進行工作。為了使整個驅(qū)動操作過程中達到零泄漏的目標，密封行業(yè)還開發(fā)了氣體阻隔密封，這類密封采用氮氣等一類的惰性氣體來代替液體阻隔系統(tǒng)。在采用氣體阻隔的雙重密封中，如果其密封面的內(nèi)部出現(xiàn)故障，所泄漏的只是惰性氣體，而其內(nèi)部的液體不會滲漏，從而不會造成環(huán)境污染。
不管是采用液體還是氣體，阻隔系統(tǒng)必須適合于特定的密封使用，并且一旦密封面內(nèi)部出現(xiàn)任何故障的時候，應能立即識別報警，以便能及時采取適當?shù)拇胧?/p>
8 環(huán)境控制
在許多應用領(lǐng)域中，凡是安裝密封的地方，需要考慮到密封的可靠操作和控制環(huán)境，因此必須注意以下幾點：
第9篇：機械密封原理與設(shè)計范文
【關(guān)鍵詞】油漿泵 機械密封 改造
油漿泵是某公司催化裂化FCC裝置用以輸送含有催化劑顆粒的塔底泵。該泵型號為100PYS2130，單級懸臂離心泵，軸功率75kW，流量45.5m3/h，揚程130m。輸送介質(zhì)為油漿，介質(zhì)溫度370℃，泵吸入口壓力為0.2MPa。雖然該泵一直使用的是焊接波紋管機械密封，但由于工況介質(zhì)等諸多因素的影響，該泵在實際使用過程中，機械密封經(jīng)常發(fā)生泄。據(jù)統(tǒng)計，機械密封使用壽命最短的時間為15天， 平均使用壽命為4個月左右， 嚴重影響了工藝裝置的正常生產(chǎn)。為徹底消除隱患，筆者對該泵的機械密封系統(tǒng)進行了分析及改造，提高了機械密封的運行周期，確保了裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。
一、故障原因分析
催化油漿泵中的機械密封是DBM290焊接波紋管機械密封，該密封結(jié)構(gòu)特點為： 靜止式金屬波紋管結(jié)構(gòu)； 動環(huán)與軸套法蘭、螺釘連接； 動環(huán)摩擦副低膨脹合金鑲嵌，靜環(huán)摩擦副為浸銻石墨； 葉輪壓緊軸套實現(xiàn)軸套密封墊的密封。油漿泵的工作介質(zhì)為催化油漿，介質(zhì)溫度高且含有催化劑等固體顆粒，運行工況比較惡劣。通過數(shù)次檢修及對原機械密封的解剖分析，發(fā)現(xiàn)機械密封失效泄漏的原因主要有以下幾個方面。
摩擦副磨損。DBM290焊接波紋管機械密封靜環(huán)摩擦副采用的材料是浸銻石墨，拆檢發(fā)現(xiàn)靜環(huán)摩擦副磨損嚴重且內(nèi)外緣有缺口。通過試驗發(fā)現(xiàn)， 機械密封的端面比壓受波紋管的有效直徑的影響，而有效直徑是隨壓力的變化而改變。由于壓力過大，導致摩擦副過度磨損引起泄漏。同時油漿中含有固體催化劑顆粒其含量為一般不大于6g/L， 生產(chǎn)不正常時為12g/L 左右， 在操作中工藝條件稍有波動， 催化劑顆粒會進人密封面內(nèi)，劃傷了動環(huán)密封面，并破壞了液膜的連續(xù)性，從而引起泄漏。正常密封時，密封面處于邊界或半液體狀態(tài)，兩表面被一層邊界膜分開。當密封面間混有催化劑顆粒或靜環(huán)密封面上有磨損時，兩密封面間液膜厚度明顯增厚，從而導致了油漿大量泄漏。
摩擦副表面熱裂紋。拆撿發(fā)現(xiàn)摩擦副的硬質(zhì)合金環(huán)出現(xiàn)由硬面中心向外發(fā)散的許多粗細不一的徑向裂紋。焊接波紋管的硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座兩種材料的膨脹系數(shù)存在差別，在機械密封冷卻水壓力不穩(wěn)定或溫度發(fā)生較大變化時容易產(chǎn)生局部高溫，從而導致局部熱應力過大，合金環(huán)表面熱裂引起密封失效。
波紋管內(nèi)側(cè)波谷部位的軟焦塊。溫度高、密度大、含有固體顆粒是油漿生成軟焦塊主要原因。該泵在370℃的工況下使用，油漿會慢慢沉淀或凝固在波紋管的縫隙中形成軟焦塊。隨著時間的推移，波紋管縫隙內(nèi)的軟焦塊使得波紋管不能進行軸向拉伸、壓縮，失去彈性。這樣，波紋管就無法提供隨介質(zhì)壓力變化的軸向作用力，起不到補償作用，使端面液膜壓減小，造成液膜反壓系數(shù)下降， 以致于端面比壓下降， 引起密封失效。
軸套密封墊易發(fā)生泄漏。DBM90密封傳動方式為鍵傳動，軸套密封是靠葉輪壓緊軸套內(nèi)的軸套墊來實現(xiàn)的。造成軸套密封墊泄漏的原因主要有：a. 葉輪發(fā)生反轉(zhuǎn)或泵體預熱溫度過快造成葉輪鎖緊螺母松動，使得密封墊無法壓緊而泄漏；b. 在安裝過程中，軸套密封墊內(nèi)進入雜質(zhì)，使其密封性能失效而泄漏。
二、解決措施
開槽斜面擠緊軸套式密封結(jié)構(gòu)。針對密封軸套墊的泄漏，采取了開槽斜面擠緊軸套式密封結(jié)構(gòu)。這種定位傳動可靠，安裝、拆卸方便且不傷軸。另外，還設(shè)置了限位板，便于泵外調(diào)整密封的壓縮量。波紋管內(nèi)徑一處設(shè)一45°斜角，以分散應力，延長波紋管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代其他密封材料，可以承受高達425℃的高溫。
采用耐磨摩擦副材料。由于油漿泵介質(zhì)含有固體顆粒， 所以在摩擦副動環(huán)表面噴涂了氧化鉻（Cr2O3 ） ，靜環(huán)材料選用YG6，該配合屬于“硬質(zhì)合金-硬質(zhì)合金”形式。由于二者硬度不同，既可防止動靜環(huán)密封面同時損傷，又避免了產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象。針對高溫環(huán)境下密封環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)容易脫落的現(xiàn)象，改用整體結(jié)構(gòu)密封環(huán)。密封壓縮量定為3.4mm，有效降低了密封面過多的摩擦熱。
金屬波紋管作為旋轉(zhuǎn)動環(huán)。原來所用的機械密封為靜止式結(jié)構(gòu)，油漿極易在波紋管縫隙生成焦塊。為了防止機械密封波紋管縫隙結(jié)焦，筆者將金屬波紋管設(shè)計成旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)式波紋管密封在旋轉(zhuǎn)離心力作用下可以自身清洗波紋管，減少波紋管沉積和內(nèi)側(cè)結(jié)焦，并能防止因急冷造成的波紋管變形。
改善密封的冷卻、沖洗效果。高溫油漿泵由于介質(zhì)溫度高，加之短時間的機械負荷或熱負荷的作用，使得密封面間穩(wěn)定液膜轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麪顟B(tài)，這轉(zhuǎn)變過程中的溫差產(chǎn)生了輻射狀徑向小裂紋。為了改善密封摩擦副的冷卻效果，將循環(huán)水冷卻改用輕柴油冷卻并將原來密封壓蓋的進、出冷卻孔直徑增加2mm，這樣避免了冷卻介質(zhì)的汽化且流量增加一倍，大大改善了冷卻效果。為了避免催化劑顆粒粘結(jié)，堵塞沖洗管通道，將沖洗孔直徑由5mm增大到7mm，沖洗壓力控制在0.5MPa。通過自沖洗的改進，有效地控制了密封端面溫升，增大液相面積，改善了摩擦狀態(tài)。
三、結(jié)束語
通過對油漿泵機械密封的失效原因分析，從其材料及結(jié)構(gòu)等方面進行了有效改進。目前，改造后的油漿泵已應用于工業(yè)生產(chǎn)中。改造前該泵有效運行時間平均為4個月左右，改造后，該泵連續(xù)運行最長可達8 000h，期間經(jīng)過長周期高負荷運行和頻繁的切換運行而無泄漏故障。通過對油漿泵機械密封的改造及應用，不僅解決了影響裝置穩(wěn)定運行的難題，而且還產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益。由此可見，催化裝置油漿泵機械密封的改造是成功的。
參考文獻：
[1]顧永泉.機械密封實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.
