机械密封原理要求支持系统影响因素故障原因拆装注意事项《资讯》

2018-03-29 09:31:08来源： 贤集网

机械密封(mechanical seal)是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。 “机械密封”通常被人们简称为“机封”。下面贤集网小编为大家介绍机械密封原理、要求、支持系统影响因素、故障原因、拆装注意事项等相关知识。

机械密封支持系统的影响

在对泵进行密封时，所面临的挑战是怎样让旋转轴进入泵的工作区域，而不让大量的工艺流体流出。最初是通过使用填充物来实现密封，其最早的形式是利用一些旧的绳索和自然纤维制品来包裹住转轴，以减少泄漏。如今，填充物使用了更复杂的编织物和材料，但是，为了确保它正常工作，往往需要用越来越多的大量水来冲洗它。

图1. 取水并将其注入到密封件的“冲洗”口，以便清除密封面上的污染物。用来冲洗密封的水最后流入工艺流体中。

随着时间的推移，机械密封的应用变得越来越普遍。机械密封利用一个旋转和固定的密封面来封住泵内的工艺流体。

但是，机械密封要正常工作，其固定和旋转面之间需要有一层流体薄膜来使表面保持冷却和清洁。这层流体薄膜可以是实际泵送的工艺流体，但是，如果该工艺流体中含有哪怕最微小的颗粒，也会对密封面造成损伤，因此，还需要外部冲洗液。

冲洗机械密封

下面的例子说明了怎样用水冲洗机械密封来保持密封面的清洁和冷却。但是，这些布局下的机械密封的冲洗耗水量通常为6-18升/分钟。保守估计工作时的耗水量为12升/分钟（3.17加仑/分钟），那么一台泵的总耗水量为630万升/年，（170万加仑/年）。

图1中，为了清除密封面上的污染物，使密封面保持冷却和清洁，将水注入到密封件的“冲洗”口处。但是，大量的冲洗水会进入流程中，这可能需要在正常工艺生产线的后续步骤中采取一定的蒸发措施，于是导致成本增加。

图2. 将水注入到机械密封的“骤冷”口，这些水使密封面保持冷却和润滑，最后从“排放”口排出。

图2中的示例使用了“急冷到排放”的布局。在该例中，通过向急冷口供水来支持机械密封，进而冷却并润滑密封面，最后通过“排放”口排出冷却水。“急冷到排放”这种方案每年要浪费数百万升水，并且还需要将流过机械密封的水作为排放水来加以处理，这也增加了生产工艺的成本。

水管理系统

但是，通过安装AESSEAL水管理系统能够使用水量减少99％，并且提高工艺的可靠性。水管理系统是一个闭环系统，它采用一条管道来为密封面提供必要的流体薄膜，且仅使用32升水，与上述案例相比，它使得用水量减少了99%。

AESSEAL水管理系统利用“热虹吸效应”，将冷水供给到机械密封，密封面使水变热。变热后的水上升回到管道内，当水冷却后，就开始沿着管道向下流动，回到密封面，如此周而复始不断循环。

图3. 一种典型的AESSEAL?水管理系统有助于使用水量减少高达99％。

采用这种系统的潜在阻碍在于，过去它们是为了满足客户要求的一些规定而单独设计的，这导致交货时间长，与密封的交货时间不一致。但是现在AESSEAL已经开发出了一套模块化的方法，该方法最近获得了皇后区企业奖的创新奖，它使得系统能够更加快速方便地组装起来，从而使该系统与密封的交货时间更趋于一致。

由于密封支持系统改善了可靠性并且显着减少了用水量，其优势对客户来说非常重要。从经济成本的角度来看，所用的水不仅有原始的采购成本，还有蒸发或排放成本。从环保的角度来看，使进入工艺中的水蒸发需要消耗不必要的能源，而且这样的系统导致每台泵至少消耗630万升水，当面临全球水资源短缺这样的问题时，这一用水量数字就显得尤为突出了。

机械密封在旋转设备上的应用非常广泛，机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，严重的还将出现重大安全事故。本文从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。

机械密封的原理及要求

机械密封又叫端面密封，它是一种旋转机械的轴封装置，指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封。

机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求，使机械密封发挥它应有的作用。

化工生产对密封的要求

化学工业生产过称一般多为连续化，自动化生产，其生产工艺操作条件要求很严格，现场所需的设备也很特别，种类繁多，报过通用设备、化学反应设备、物料输送设备、分离设备、传热设备等，它们有的在高温高压条件下运行，有的则在低温，真空条件下运行。所有的物料有固体、液体、气体、等，很多种具有易燃、易爆、有毒、有害等特性，化工生产中的反应物、生成物、多数呈现酸性和碱性，对设备具有不同程度的腐蚀作用，因此要求化工机器设备的密封， 必须达到密封性能可靠，能保证设备长期运行。一般所采用的密封形式可分为三类静密封、机械密封与懂密封，每类密封又根据所密封的工作介质、设备的需要，有许多种密封结构形式和方法。

影响密封的主要因素

1、磨损与损坏：每种密封元件都有一定的使用寿命，经长期运行磨损后，气密封性能就得不到保证，会发生泄漏现象，在机器设备运行中，由于各种杂质进入或配合不当，使密封元件或与其相对应使用的零件遭到不同程度的损坏，致使密封部位发生泄漏现象。

2、操作条件：主要有工作介质的腐蚀、温度以及工作环境等，其中以温度的影响最为显着，其对密封性能的影响是多方面的，高温介质黏度小，渗透性强，对密封件及密封面的腐蚀增强，另外由于温差的影响，密封件的膨胀不均匀，这都能照成密封不良而导致泄漏。

3、装配调整不当：对于静密封来说，在装配式预紧力不够或预紧力不均匀，致使机器设备在工作状态下发生泄漏，对于动密封与机械密封，由于装配时调整不当致使设备运行时发生泄漏。

4、密封件的材料性能：由于密封件的材质不合格，或使用材料部当而导致泄漏，以及由于密封元件本身有缺陷而没有被发现，致使发生泄漏。

5、密封压盖类零件的刚度不够：密封压盖类零件，包括各种法兰，各种形状的密封盖，容器 、设备的视孔盖 、手孔与人孔盖等，由于刚度不够，在压力达到一定程度时容易发生泄漏。

机械密封的故障表现及原因

1、机械密封的零件的故障旋转设备在运行当中，密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等情况，弹簧用久了也会松弛、断裂和腐蚀。辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。

2、机械密封振动、发热故障原因：设备旋转过程中，会使动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质，也会引起机械密封的振动和发热。

3、机械密封介质泄漏的故障原因：

（1）静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合，都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。

（2）周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。

（3）机械密封的经常性泄漏。机械密封经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经常性泄漏。第二方面，是辅助密封圈引起的经常性泄漏。第三方面，是弹簧缺陷引起的泄漏。其他方面，还包括转子振动引起的泄漏，传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏，机械密封辅助机构引起的泄漏，由于介质的问题引起的经常性泄漏等。

（4）机械密封振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因，泵的其它零部件也是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。

机械密封处理故障采取的措施

如果机械密封的零件出现故障，就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度，提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利。为了提高密封效果，对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求较高。动静环的摩擦面的宽度不大，一般在2——7毫米之间。

1、机械密封振动、发热的处理

如果是动静环与密封腔的间隙太小，就要增大密封腔内径或减小转动外径，至少保证0.75mm的间隙。如果是摩擦副配对不当，就要更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。

2、机械密封泄漏的处理

机械密封的泄漏是由于多种原因引起，我们要具体问题具体处理。为了最大限度的减少泄漏量，安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配，同时还要注意以下事项：

（1）装配要干净光洁。机械密封的零部件、工器具、润滑油、揩拭材料要十分干净。动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。

（2）修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑，轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。

（3）装配辅助密封圈时，橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤，以免胀大变形，过早老化。动静环组装完后，用手按动补偿环，检查是否到位，是否灵活；弹性开口环是否定位可靠。动环安装后，必须保证它在轴上轴向移动灵活。

静密封检修，化工设备常用密封类型及应用范围

1、密封垫：密封部位的泄漏，很大的因素是因为密封垫的损坏、而造成的，在检修工作中，首先应检查密封垫是否完好无损，是否使用时间长而老化，如果损坏，应按原垫的材质、尺寸大小更换新垫，在静密封中有好多密封垫需要自己来制作，一定要根据损坏的垫片的材质领用同样的材料，对于标准垫片，一般采购。

2、密封面的修理：密封面的泄露，主要是由于密封面上有缺陷，或密封垫装配部良、预紧力不均匀、预紧力不够等原因造成的，检修时，必须对密封面认真的检查，有无伤痕、蚀坑等缺陷。并用着色法检查有无裂纹，尤其是贯穿密封面的划痕等，虽然很浅，但最容易造成泄漏。确定了原因后，根据具体情况给予解决。对划痕和蚀坑比较浅的，在不影响其强度的情况下，可将其拆下，在机床上将缺陷加工掉，重新组装使用。对有深的划痕、蚀坑及裂纹的原则上应更换新备件。在无备件的情况下可进行局部补焊处理。裂纹应打磨消除后再补焊，最好用手工氩弧焊进行，同时要采取一些防止受热后变形的办法。补焊面积较大的，用手工锉削研磨方法以得到平整光滑的密封面，补焊面积较大的，需要上机床加工。对于有些设备上的密封部位端面，不能拆下修理，可在设备上装设专用装刀架，对于密封面进行加工，缺陷小的可进行补焊手工修研。

密封部位拆装注意事项

1、组装与拆卸时，应注意保护密封部位的密封端面，防止碰撞，划痕密封端面。

2、组装时，密封面、密封垫要清洗干净

3、修复后组装时各螺栓的预紧力要均匀

4、对有些设备，由于受温度、振动等因素影响，应在螺栓预紧、设备运转24h后，再重新紧固一次，以保证设备长期安全运转。

5、检修工作完成后，一般应进行试压，以检查检修后的密封部位是否密封良好，达到了规定要求，试验压力位设备工作压力的1.25-1.5倍。

以上就是关于械密封原理、要求、支持系统影响因素、故障原因、拆装注意事项等相关知识的介绍，弹力加载机构与辅助密封是金属性纹管的机械密封我们称为金属波纹管密封。在轻型密封中，还有使用橡胶波纹管作辅助密封的，橡胶波纹管弹力有限，一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。

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