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機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文第1篇

關(guān)鍵詞：三級(jí)動(dòng)壓機(jī)械;密封;結(jié)構(gòu)

三級(jí)動(dòng)壓機(jī)械密封采用三級(jí)結(jié)構(gòu)相同并串聯(lián)在一起的水流體動(dòng)壓機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)形式（見圖1）。現(xiàn)通過對主泵工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能部件三個(gè)方面進(jìn)行簡要介紹，從而間接說明其密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。

1、工作原理

主泵三級(jí)串聯(lián)機(jī)械密封是主泵的關(guān)鍵部件，其性能好壞直接關(guān)系到泵的安全運(yùn)行。因此，保證其正常工作至關(guān)重要。

主泵正常運(yùn)行工況下，系統(tǒng)壓力通過三級(jí)串聯(lián)機(jī)械密封降低到大氣壓力。通常，由核電站RCV系統(tǒng)的離心式上充泵提供的流量為2000L/h、壓力為159bar的高壓軸密封注水進(jìn)入軸密封系統(tǒng)后，由于軸密封注入水的壓力高于一回路系統(tǒng)壓力，導(dǎo)致注入水分成三個(gè)流向：一個(gè)流向以注量800L/h流至水徑向軸承進(jìn)入到一回路系統(tǒng)內(nèi)；另外兩個(gè)流向分別以流量600L/h進(jìn)入第二級(jí)機(jī)械密封和第三級(jí)機(jī)械密封（見圖2，工作原理圖），其壓力分別為106bar和53bar。該分向流是由節(jié)流器1、2、3、4來完成。注入水經(jīng)過節(jié)流器1壓力降為106bar時(shí)，第一級(jí)軸密封前后端的壓力差為53bar，其主要供密封面的和散熱作用。這5L/h的泄漏量流到第二密封前，壓力已降為106bar。同樣原理，經(jīng)過2、3級(jí)密封和節(jié)流器的共同作用，壓力為159bar的高壓密封注入水的壓力也降到2-3bar，分別注入核電站RCV系統(tǒng)，且從第三級(jí)軸密封密封面泄漏出來的5L/h泄漏流量流入低泄漏系統(tǒng)。

解析工作原理可看出軸封有以下特點(diǎn)：

①三級(jí)流體動(dòng)壓密封幾乎每級(jí)承受三分之一的系統(tǒng)壓力（約53bar）；

②流經(jīng)每級(jí)流體動(dòng)壓密封密封面的低壓泄漏量均為5L/h，因?yàn)檫@是考慮到如果低壓泄漏量太小，對流體密封面的散熱和不利，會(huì)影響密封壽命；如果低壓泄漏流量太大，會(huì)增加對核電站低壓泄漏系統(tǒng)的的排液量。

③由于流體動(dòng)壓軸封件的特殊應(yīng)用，需采取嚴(yán)格措施進(jìn)行控制，并在出廠交貨之前必須對每一級(jí)動(dòng)壓軸封件單獨(dú)在轉(zhuǎn)速1500r/min的試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行軸封試驗(yàn)。軸封試驗(yàn)結(jié)束后，對單級(jí)流體動(dòng)壓密封解體目視檢查，如果需要，對其動(dòng)環(huán)密封面進(jìn)行研磨，同時(shí)必須重復(fù)各項(xiàng)試驗(yàn)。每一級(jí)流體動(dòng)壓密封所承擔(dān)的密封作用相同，試驗(yàn)壓力最高155bar時(shí)，保證密封面的泄漏量不大于15L/h。

④主泵密封設(shè)有高壓泄漏和低壓泄漏兩塊保護(hù)裝置。高壓泄漏水的溫度不超過95 ，流量不超過1350kg/h，主泵正常運(yùn)行。低壓泄漏水的壓力超過2bar，流量大于50kg/h，主泵報(bào)警。

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三級(jí)串聯(lián)動(dòng)壓機(jī)械密封為可控泄漏密封，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為非觸式、平衡型、靜止式、多彈簧，旋轉(zhuǎn)熱套環(huán)端面開設(shè)多個(gè)大波紋，靜止熱套環(huán)內(nèi)徑附加支撐環(huán)。三級(jí)串聯(lián)機(jī)械密封的前兩級(jí)通過螺釘和連接1、2與密封軸套連接在一起，第三級(jí)為一個(gè)單獨(dú)集裝式，每一級(jí)與泵體的接口尺寸逐級(jí)增大，與泵軸的接口尺寸逐級(jí)減小，這樣可以使安裝和維護(hù)更加方便和快捷。

3、功能部件

（1）旋轉(zhuǎn)擋環(huán)

旋轉(zhuǎn)擋環(huán)是機(jī)械密封的旋轉(zhuǎn)部件，外徑分布有數(shù)片葉片。當(dāng)擋環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)可在葉片前后形成壓差，促使密封注入水循環(huán)，有益于機(jī)械密封的均勻冷卻。此外，這一壓差還可以使密封面受力分離，從而在密封面之間形成數(shù)微米厚的水膜，使密封面不易磨損，延長了使用壽命。

（2）熱套環(huán)

靜環(huán)和動(dòng)環(huán)是密封的關(guān)鍵部件，考慮到材料（如碳化鎢等）的特殊性以及密封配合，要求較高的加工精度和形位公差，因此能否保證加工工藝是一個(gè)難點(diǎn)。動(dòng)壓密封的泄漏量主要取決靜環(huán)和動(dòng)環(huán)之間密封面的間隙和形狀，。如果軸密封注水溫度太高會(huì)造成流體動(dòng)壓密封的靜環(huán)和動(dòng)環(huán)的變形，使得泄漏量急劇增加，流體動(dòng)壓密封起不到密封的作用。

靜環(huán)不旋轉(zhuǎn)但其可以隨靜止基環(huán)軸向運(yùn)動(dòng)，靜止基環(huán)由壓縮彈簧提供沿軸向向下運(yùn)動(dòng)的力。動(dòng)環(huán)通過旋轉(zhuǎn)擋旋與旋轉(zhuǎn)基環(huán)剛性連接，并隨旋轉(zhuǎn)基環(huán)的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

（4）節(jié)流器

節(jié)流器（見圖3）的主要作用是降低密封注放水的壓力，并在機(jī)密密封腔內(nèi)外形成背壓，促使注放水從機(jī)械密封腔外流入腔內(nèi)。它是經(jīng)過復(fù)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)論證設(shè)計(jì)而成。

（5）O形圈

機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文第2篇

關(guān)鍵詞：離心泵 機(jī)械密封 故障分析

1 概述

隨著機(jī)械密封技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)泵采用的密封裝置正由傳統(tǒng)的填料密封向性能可靠、泄漏量少、使用壽命長、功耗低、無需經(jīng)常檢修的機(jī)械密封轉(zhuǎn)變。尤其是在石油化工領(lǐng)域內(nèi)，因處理的介質(zhì)具有易燃、易爆、易揮發(fā)、劇毒等特性，一旦出現(xiàn)泄漏，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，所以，石油化工生產(chǎn)用泵的密封多數(shù)采用機(jī)械密封裝置。

經(jīng)對國內(nèi)、外離心泵故障的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)械密封故障仍占其中的50%～70%，而機(jī)械密封故障中絕大多數(shù)屬于事故性故障，事故性故障是指一個(gè)或幾個(gè)密封零件沒達(dá)到預(yù)期的使用壽命便喪失了使用功能，造成整個(gè)裝置泄漏量超過了允許值。實(shí)踐證明，故障分析是技術(shù)改進(jìn)和減少故障的一種行之有效的科學(xué)手段。在評定泵用機(jī)械密封優(yōu)劣時(shí)，采用的主要指標(biāo)為泄漏量、使用壽命和可靠性，這些指標(biāo)貫穿在機(jī)械密封的設(shè)計(jì)、制造、選型、安裝及使用管理等環(huán)節(jié)。由于流體機(jī)械的可靠性主要取決于密封裝置，因此，提高密封裝置的可靠性可大大減少離心泵的故障率。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，除了密封設(shè)計(jì)、制造的原因外，超過50%的失效都是用戶使用不當(dāng)或維護(hù)不及時(shí)造成的。

人們在進(jìn)行故障分析時(shí)，通常習(xí)慣于把故障原因放在機(jī)械密封裝置本身，很少有人在機(jī)械密封安裝、使用等外部條件方面去查找原因。本文作者將通過分析影響石化行業(yè)泵用機(jī)械密封效果的幾種外部因素，提出提高密封裝置運(yùn)行可靠性和運(yùn)行周期的建議。

2 機(jī)械密封裝置的工作原理

機(jī)械密封也稱端面密封，整個(gè)裝置至少有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，隨軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)端面在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的外彈力(或磁力)作用下，并配以輔助密封與另一固定在端蓋上的靜環(huán)端面保持貼合并作旋轉(zhuǎn)式相對滑動(dòng)而達(dá)到阻止流體泄漏的軸封裝置。兩個(gè)緊密貼合的密封端面之間存在一微小間隙，當(dāng)具有一定壓力介質(zhì)通過此間隙時(shí)，會(huì)形成一層極薄的液膜，該液膜的阻力阻止介質(zhì)泄露，且使端面得到。典型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)見圖1。

機(jī)械密封裝置主要由以下四大部分組成：①由靜環(huán)和動(dòng)環(huán)組成的一對或幾對密封端面，有時(shí)稱密封端面為摩擦副；②以彈性元件（或磁性元件）為主的補(bǔ)償緩沖機(jī)構(gòu)；③輔助密封圈；④保證動(dòng)環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

生產(chǎn)實(shí)際中，泵用機(jī)械密封裝置流體可能泄漏的途徑有以下幾處：①端面摩擦副的密封面處泄漏。這是決定機(jī)械密封裝置摩擦性能和密封性能的關(guān)鍵部位，也是決定機(jī)械密封裝置工作壽命的關(guān)鍵所在，因此，對接觸端面的要求應(yīng)給與高度重視。由于動(dòng)環(huán)與靜環(huán)端面作旋轉(zhuǎn)式相對滑動(dòng)的動(dòng)密封，對密封端面的加工要求很高，其平面度為0.0009mm，硬環(huán)表面粗糙度Ra≤0.1μm，軟環(huán)表面粗糙度Ra≤0.2μm。為了使密封端面間保持必要的油膜，必須嚴(yán)格控制端面上的單位面積壓緊力。端面上單位壓力過大，不易形成穩(wěn)定的液膜，會(huì)加速端面的磨損；端面上單位壓力過小，泄漏量會(huì)增加。所以，要獲得良好的密封性能和較長的壽命，在安裝機(jī)械密封時(shí)，一定要保持端面單位壓力值在最適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。②靜環(huán)與壓蓋的輔助密封件處泄漏和動(dòng)環(huán)與軸（或軸套）的輔助密封件處泄漏。這兩處是輔助密封面，靜環(huán)與壓蓋間的密封屬靜密封，端面磨損時(shí)，動(dòng)環(huán)僅能沿軸向作微量的移動(dòng)，此處仍可看作是一個(gè)相對靜密封。工程實(shí)際中，動(dòng)環(huán)的追隨性是此處輔助密封的關(guān)鍵，因此，動(dòng)環(huán)與軸（或軸套）密封面，特別應(yīng)防止銹蝕、水垢或化學(xué)反應(yīng)物料堆積而造成的動(dòng)環(huán)卡死現(xiàn)象。③壓蓋與密封箱體之間靜密封和軸套與軸的靜密封。這兩處均為靜密封，可根據(jù)密封介質(zhì)選用相容的材料。另外，動(dòng)環(huán)采用鑲嵌結(jié)構(gòu)也可能在配合處泄漏。

通過機(jī)械密封裝置工作原理可以看出，機(jī)械密封裝置正常運(yùn)行應(yīng)滿足以下基本條件：首先，動(dòng)靜環(huán)端面應(yīng)保持良好的和散熱，防止端面熱變形、熱裂、泡疤、炭化等現(xiàn)象發(fā)生；其次，泵軸的竄量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；另外，泵軸不能有太大的撓度，泵的振動(dòng)應(yīng)在規(guī)定范圍之內(nèi)，否則密封端面比壓會(huì)不均勻。只有滿足以上的外部基本條件，再加上良好的機(jī)械密封裝置自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。

3 離心泵運(yùn)行時(shí)機(jī)械密封故障及分析

機(jī)械密封裝置發(fā)生泄漏主要有以下四種情況：一是加水或靜壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生泄漏；二是安裝后、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生周期性泄漏；三是經(jīng)常性泄漏；四是突發(fā)性泄漏。

對機(jī)械密封靜壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生泄漏故障，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，其原因是由于檢修、安裝未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。主要有以下幾種現(xiàn)象存在：①動(dòng)、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時(shí)碰傷、損壞。②動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。③動(dòng)、靜環(huán)表面有異物。④動(dòng)、靜環(huán)V形密封圈方向裝反，或安裝時(shí)反邊。⑤緊定螺釘未擰緊，彈簧座后退。⑥密封圈未裝或壓緊力不夠，造成軸套處泄漏。⑦彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一或個(gè)數(shù)少；密封腔端面與軸垂直度不夠。⑧靜環(huán)壓緊不均勻。

安裝后、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生周期性泄漏，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)中如泵葉輪軸向竄動(dòng)量超過標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動(dòng)，工藝操作不穩(wěn)定及密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化均是導(dǎo)致機(jī)械密封周期性泄漏的原因。

機(jī)械密封發(fā)生泄漏現(xiàn)象的原因主要有以下幾種：①動(dòng)、靜環(huán)接觸端面比壓過大，摩擦熱引起動(dòng)、靜環(huán)的熱變形。②安裝時(shí)零件受力不勻等，造成密封端面發(fā)生變形。③彈簧比壓過小。④動(dòng)、靜環(huán)密封面對軸線不垂直，誤差過大。⑤轉(zhuǎn)軸振動(dòng)。⑥動(dòng)、靜環(huán)與軸套間形成水垢不能補(bǔ)償磨損位移。⑦安裝密封圈處軸套部位有溝槽或凹坑腐蝕。⑧動(dòng)環(huán)浮動(dòng)性差。⑨輔助裝置有問題。

對機(jī)械密封突發(fā)性泄漏現(xiàn)象，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，其原因主要有以下幾種：①泵強(qiáng)烈振動(dòng)、抽空破壞了摩擦副。②彈簧斷裂。③防轉(zhuǎn)銷脫落或傳動(dòng)銷折斷而失去作用。④輔助裝置出現(xiàn)故障，使動(dòng)、靜環(huán)冷熱驟變導(dǎo)致密封面變形或產(chǎn)生裂紋。⑤由于溫度變化，摩擦副周圍介質(zhì)發(fā)生冷凝、結(jié)晶影響密封。⑥停泵一段時(shí)間再開動(dòng)時(shí)發(fā)生泄漏。這是由于摩擦副附近介質(zhì)的凝固、結(jié)晶，摩擦副上有水垢；彈簧銹蝕、堵塞而喪失彈性，均可引起泵重新開動(dòng)時(shí)發(fā)生泄漏。

4 機(jī)械密封故障防治措施

從前面對離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封故障及統(tǒng)計(jì)分析，可以看出，除了密封設(shè)計(jì)、制造工藝本身的原因外，大部分失效原因都是由于用戶使用不當(dāng)或維護(hù)不到位造成的。以下就離心泵運(yùn)行中常見的故障給出防治措施和解決方案。

機(jī)械密封裝置是泵的一個(gè)重要部件，泵的安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)情況無疑要對密封產(chǎn)生一定的影響。一臺(tái)振動(dòng)很大的泵，密封壽命和泄漏量不可能正常，密封的可靠性明顯下降。此外，軸串量、密封箱端面和軸的垂直度、壓蓋和密封箱止口間隙、泵蓋和泵體的止口間隙、軸套和徑向跳動(dòng)等，這些部位的尺寸超標(biāo)，對密封性都會(huì)產(chǎn)生影響。僅僅提高密封本身的安裝精度是很不夠的，必須全面提高泵的安裝質(zhì)量（包括密封）才能達(dá)到預(yù)期的密封目的。

4.1 滿足泵安裝的基本要求

4.1.1 轉(zhuǎn)子部分。為使轉(zhuǎn)子平衡和運(yùn)轉(zhuǎn)中不至于產(chǎn)生較大的振動(dòng)，安裝時(shí)應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)。

①軸的徑向跳動(dòng)最大不超過0.03～0.05mm。轉(zhuǎn)子的徑向跳動(dòng)分別為，葉輪口環(huán)不超過0.06～0.10mm，軸套等部位不超過0.04～0.065mm（小直徑對應(yīng)較小值，大直徑對應(yīng)較大值）。見圖2 軸彎曲的測量及曲線圖。

②葉輪應(yīng)找靜平衡。在3000r/min工作的葉輪不平衡量不得大于以下規(guī)定。

③屬于下列情況之一者還要檢查轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。

單級(jí)泵的葉輪直徑超過300mm時(shí)；兩級(jí)泵的葉輪直徑超過250mm時(shí)。

④對于彈性柱銷式及其他用鑄鐵制造的聯(lián)軸器，當(dāng)直徑超過￠125mm，總長度超過300mm時(shí)也需進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)。

4.1.2 各部件的相對位置公差。密封箱與軸的同軸度0.10mm；密封箱與軸的垂直度0.05mm；轉(zhuǎn)子的軸向串量0.30mm；壓蓋與密封箱配合止口同軸度0.10mm。

4.1.3 與電機(jī)的同心度。電機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其振幅不超過0.03mm；工作溫度下泵與電機(jī)的同心度，軸向0.08mm；徑向0.10mm；立式泵采用的剛性聯(lián)軸器同心度，軸向0.04mm；徑向0.05mm。

4.1.4 泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)雙振恒值最大不超過0.06mm。

4.2 減小泵軸竄量

合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置，減小泵軸竄量消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級(jí)離心泵，比較理想的設(shè)計(jì)方案有兩個(gè):一個(gè)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(jìn)行軸向限位；另一個(gè)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(dān)，同時(shí)軸向止推軸承對泵軸進(jìn)行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計(jì)平衡鼓， 使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對于其它單級(jí)泵、中開泵等產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)采取一些措施保證泵軸的竄量在機(jī)械密封所要求的范圍之內(nèi)。

4.3 增加輔助沖洗系統(tǒng)

在條件允許的情況下，盡量設(shè)計(jì)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(yīng)高于汽化壓力0.1175～0.12MPa。密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)型式、系統(tǒng)壓力等因素來計(jì)算。軸封腔壓力很高時(shí)或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時(shí)，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動(dòng)以帶走摩擦熱。

5 結(jié)論

通過對泵用機(jī)械密封的工作原理及結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合對生產(chǎn)實(shí)際中泵用機(jī)械密封裝置故障的分析統(tǒng)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)，影響時(shí)機(jī)械密封可靠性的因素不僅與機(jī)械密封裝置的設(shè)計(jì)和制造有關(guān)，更重要的是要考慮機(jī)械密封裝置的安裝、維護(hù)和保養(yǎng)等外部的各種影響因素。統(tǒng)計(jì)并分析離心泵運(yùn)行時(shí)的機(jī)械密封故障，其中絕大多數(shù)出現(xiàn)在安裝與維護(hù)過程中，由于安裝未達(dá)到技術(shù)要求，使得機(jī)械密封裝置的運(yùn)行周期大大降低。對天津石化運(yùn)行泵的故障統(tǒng)計(jì)分析，其泵用機(jī)械密封裝置的正常運(yùn)行周期高于國內(nèi)同類用泵的平均值，其原因與天津石化長期以來重視職工專業(yè)技能培訓(xùn)工作分不開，職工理論水平的提高和熟練掌握國內(nèi)、外設(shè)備的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)對泵用機(jī)械密封裝置的維護(hù)，保障其長期安全、正常運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]化工密封技術(shù)，胡國楨，石流，閻家賓.化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

[2]流體動(dòng)密封，上冊，顧永泉，中國石化出版社，1990.

機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文第3篇

[關(guān)鍵詞]機(jī)械密封；泄漏分析；改進(jìn)措施

中圖分類號(hào)：TH311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）20-0138-02

1 引言

船舶上需要使用不同類型的泵來輸送介質(zhì)如水、燃油、滑油等等，其中以離心泵最為常見。它具有造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、排量大而均勻、能運(yùn)送甚至含有固體顆粒的液體等諸多優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械密封是一種依靠彈性元件和介質(zhì)壓力壓緊動(dòng)、靜環(huán)端面從而達(dá)到密封的部件，具有能阻止泄漏、減少摩擦損耗、提高機(jī)器效率和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，目前大多數(shù)的離心泵軸封都是采用機(jī)械密封。機(jī)械密封是離心泵的主要易損件之一，因而泵的故障多數(shù)是由密封失效所導(dǎo)致的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械密封失效導(dǎo)致泵的故障占設(shè)備故障率的50%以上，所以有必要對離心泵的機(jī)械密封泄漏進(jìn)行分析改進(jìn)，以降低泵的故障率。

2 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理

目前，大多數(shù)離心泵使用的都是機(jī)械密封，是靠一對相對運(yùn)動(dòng)的環(huán)的端面相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用。機(jī)械密封通常由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動(dòng)環(huán)隨泵軸旋轉(zhuǎn)并在彈簧壓力作用下緊緊地壓在靜環(huán)上作相對運(yùn)動(dòng)。這樣，在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間就形成了運(yùn)動(dòng)密封。一般要保持動(dòng)靜環(huán)之間液膜的厚度適宜，太厚泄漏量增加，太薄會(huì)發(fā)生干摩擦損壞密封面。另外，壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運(yùn)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(jìn)入密封端面。密封元件（密封圈）起密封動(dòng)環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時(shí)還能吸收不利于運(yùn)動(dòng)密封面的沖擊振動(dòng)。

2.1 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)

機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由以下元件構(gòu)成：

（1）主要?jiǎng)用芊庠簞?dòng)環(huán)和靜環(huán)。動(dòng)環(huán)與靜環(huán)卡在軸套上，同泵軸一起旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)固定在壓蓋內(nèi)，用防轉(zhuǎn)銷來防止它轉(zhuǎn)動(dòng)。密封是靠動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的端面相對運(yùn)動(dòng)貼合。

（2）輔助密封元件：動(dòng)、靜環(huán)密封圈。

（3）壓緊元件：彈簧（或波紋管）。

（4）傳動(dòng)元件：傳動(dòng)座。

2.2 工作原理

一般機(jī)械密封有4個(gè)可能泄漏點(diǎn)：（1）動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間存在運(yùn)動(dòng)間隙，液膜的厚度將影響它的泄漏量；（2）動(dòng)環(huán)與軸套之間，動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)；（3）靜環(huán)與壓蓋之間，屬于靜密封點(diǎn)；（4）泵蓋與壓蓋之間，也屬于靜密封點(diǎn)。

3 機(jī)械密封泄漏分析

3.1 靜密封泄漏

靜密封主要是指靜環(huán)與壓蓋和泵蓋與壓蓋之間的泄漏。原則上講他們之間的間隙越小，則泄漏量越小。

靜密封點(diǎn)泄漏多數(shù)是由于密封圈的缺陷造成，如密封圈尺寸不合適或本身有傷、老化變質(zhì)等，特別要注意輸送的介質(zhì)對密封圈的腐蝕與加速老化。只要結(jié)構(gòu)和材料選擇正確，密封圈質(zhì)量合格和安裝合乎要求，靜密封基本上是可以滿足密封要求的。

3.2 動(dòng)密封泄漏

動(dòng)密封泄漏主要指動(dòng)環(huán)與靜環(huán)和動(dòng)環(huán)與軸套之間的泄漏，理論上影響動(dòng)密封效果的主要有以下幾方面：

（1）輸送介質(zhì)方面：泵輸送介質(zhì)壓力愈高泄漏量會(huì)愈多；粘度低的介質(zhì)較粘度高的易泄漏；帶顆粒和易結(jié)垢的介質(zhì)比干凈穩(wěn)定的易泄漏。

（2）泵軸方面：一般來說，軸愈粗則密封面愈寬，對垂直偏差也愈敏感，故愈易泄漏；軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中愈易擺振，則愈易泄漏；轉(zhuǎn)速愈高愈易泄漏。泵軸的軸向竄量過大，軸向力偏大，擾度偏大，對動(dòng)密封效果將產(chǎn)生影響。機(jī)械密封又稱端面密封，是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動(dòng)密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個(gè)垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封效果，因此要求兩個(gè)密封面之間要受力均勻。若泵軸向竄量大，造成密封端面距離增加，影響泄漏量；若軸向力偏大，使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)壓得過緊，加劇磨損；擾度偏大，使密封面之間的受力不均勻，導(dǎo)致密封效果不好發(fā)生泄漏。

4 改進(jìn)措施

根據(jù)機(jī)械密封泄漏分析可以看出，靜密封泄漏主要由密封圈的材料決定，隨著工藝水平的發(fā)展，會(huì)得到明顯的改善；動(dòng)密封的泄漏點(diǎn)主要還是集中在動(dòng)、靜環(huán)的兩端面的相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，所以考慮從動(dòng)靜環(huán)設(shè)計(jì)著手來改善密封泄漏。

（1）減少旋轉(zhuǎn)慣性

在機(jī)械密封組件中，一般動(dòng)環(huán)部分的質(zhì)量比靜環(huán)部分大，故運(yùn)轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)動(dòng)量大。泵在起停時(shí)或電力不穩(wěn)定時(shí)，動(dòng)靜環(huán)端面之間的液膜還沒有很好的建立起來，容易造成端面的干摩擦，損壞密封組件。通過減少動(dòng)環(huán)的質(zhì)量并適當(dāng)增加靜環(huán)的質(zhì)量，降低了旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量，減小動(dòng)靜環(huán)端面間摩擦造成的危害，從而提高了整個(gè)機(jī)封組件的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）動(dòng)環(huán)端面的改進(jìn)

動(dòng)靜環(huán)兩端面間的接觸摩擦是造成機(jī)械密封失效的主要原因，而可以通過改善它們間的端面來降低摩擦。接觸式密封的接觸端面經(jīng)常在一起摩擦，造成摩擦副端面溫度過高，出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象，端面間同時(shí)存在氣液兩種狀態(tài)，使摩擦副密封狀態(tài)失穩(wěn)，導(dǎo)致泄漏，尤其是在開停機(jī)或供電不穩(wěn)時(shí)，更容易加劇摩擦。所以盡量使端面之間形成一層穩(wěn)定的液膜，可以通過在動(dòng)環(huán)端面開一系列的小螺旋槽，使端面之間形成穩(wěn)定的液膜，這與減少旋轉(zhuǎn)慣性的方法也是相對應(yīng)的。注意安裝時(shí)，應(yīng)使螺旋槽的旋向與泵工作軸的轉(zhuǎn)向相同。

（3）彈簧性能的改進(jìn)

利用波紋管代替彈簧，除了更好地保持彈簧彈性和耐腐蝕性外，還有一點(diǎn)就是它直接與動(dòng)環(huán)接合，不用輔助密封圈，減少了一個(gè)泄漏點(diǎn)?；蛟诮Y(jié)構(gòu)上采取彈簧保護(hù)措施，使彈簧不與海水接觸。

機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文第4篇

關(guān)鍵詞：中間再循環(huán)水泵；機(jī)械密封；泄露原因；壓縮量；軸套 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH136 文章編號(hào)：1009-2374（2017）06-0163-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.082

1 系統(tǒng)簡介

某廠凝結(jié)水系統(tǒng)裝有一臺(tái)中間再循環(huán)水泵，主要為凝結(jié)水精處理系統(tǒng)前置過濾器至凝結(jié)水高速混床提供沖洗水源。系統(tǒng)配有旁路系統(tǒng)。在高速混床投運(yùn)前必須先用中間再循環(huán)水泵進(jìn)行沖洗，當(dāng)氫電導(dǎo)率、電導(dǎo)率、硅等指標(biāo)化驗(yàn)合格后，高速混床才能投入運(yùn)行，將凝結(jié)水輸送至凝結(jié)水母管，再經(jīng)過低壓加熱器輸送至除氧器。泵的型號(hào)為AZ150-500A，單級(jí)單吸懸臂式離心泵，過流部分的材質(zhì)是S30408不銹鋼。

2 事件經(jīng)過

運(yùn)行人員在現(xiàn)場沖洗高速混床，投運(yùn)中間再循水泵，檢查發(fā)現(xiàn)水泵軸封處嗤水，泄漏量較大，需盡快處理，現(xiàn)運(yùn)行的高速混床還有6小時(shí)失效，如不能將B混床沖洗合格，凝結(jié)水如走旁路系統(tǒng)會(huì)影響凝結(jié)水品質(zhì)。維護(hù)人員接到通知后辦理工作票對中間再循水泵進(jìn)行解體檢查。解體后，檢查測量機(jī)械密封壓縮量4.7mm（標(biāo)準(zhǔn)3.2～5.0mm）檢查機(jī)械密封軸套沒有磨損痕跡、用外徑千分尺和內(nèi)外徑千分尺測量軸套外內(nèi)徑尺寸，尺寸在合格范圍內(nèi)。檢查軸套0形圈沒有老化、腐蝕、破損、變形現(xiàn)象。檢查機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)面無裂紋、有輕度磨損現(xiàn)象。動(dòng)靜環(huán)內(nèi)0形圈同樣沒有出現(xiàn)老化、腐蝕、破損等現(xiàn)象。同時(shí)在解體過程中，拆卸葉輪并帽螺母時(shí)，檢查并帽四氟墊片沒有嚴(yán)重變形。在未檢查出問題的情況下，決定更換機(jī)械密封和軸套，領(lǐng)用一套新的0形圈進(jìn)行更換，并決定將機(jī)械密封壓縮量調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)值的上限5.0mm。

安裝機(jī)械密封后中間再循環(huán)水泵投入試運(yùn)行，水泵在啟動(dòng)階段軸封處有微滲現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)運(yùn)行5分鐘后軸封處由微滲變成線狀泄露量。15分鐘后，水泵機(jī)械密封開始甩水。

服務(wù)水泵再次大修，機(jī)封壓縮量進(jìn)一步增加，由上次的5.2mm調(diào)整到6.5mm，設(shè)備回裝后試運(yùn)發(fā)現(xiàn)機(jī)封已無泄露。至此，機(jī)械密封泄露問題得以徹底解決。

3 原因分析

由于解體時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)問題，水泵進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，又出現(xiàn)機(jī)械密封泄漏現(xiàn)象?？赡艹霈F(xiàn)的原因有以下四種：（1）泵體靜環(huán)腔室有砂眼；（2）靜環(huán)腔室與泵體連接螺栓力矩值緊力不均勻，造成泵體與靜環(huán)腔室不同心；（3）軸套0形圈在安裝過程中經(jīng)過軸臺(tái)時(shí)由于凡士林涂抹不均勻被軸臺(tái)切斷；（4）機(jī)械密封失效。

再次辦理工作票，對中間再循水泵進(jìn)行解體檢查，檢查靜環(huán)腔室與泵體連接的四顆螺栓力矩值一致。不存在靜環(huán)腔室與泵體不同心現(xiàn)象。泵體靜環(huán)腔室解體后做金屬探傷滲透檢查，沒有發(fā)現(xiàn)靜環(huán)腔室有砂眼、裂紋等缺陷。從軸上取出軸套，拆除軸套上的機(jī)械密封。檢查軸套內(nèi)二道0形圈和動(dòng)靜環(huán)內(nèi)0形圈完好無損傷。排除了上述三種原因后，著重對水泵機(jī)械密封進(jìn)行檢查和分析：

3.1 從機(jī)械密封工作原理分析

機(jī)械密封是一種依靠彈性元件對動(dòng)、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而達(dá)到密封的軸向端面密封裝置。泵正常工作時(shí)，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的軸向間隙非常狹窄，在兩個(gè)環(huán)的配合面之間形成了一層極薄的液體膜，起著冷卻和端面的作用。同時(shí)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)端面與靜環(huán)端面相互貼合并相對運(yùn)動(dòng)而組成一個(gè)密封空間，它能有效防止泵體內(nèi)的水泄漏。當(dāng)動(dòng)、靜環(huán)端面圓周晃度大超過0.07mm以上時(shí)，動(dòng)靜環(huán)面貼合形成間隙，也能造成機(jī)械密封泄漏。

3.2 從機(jī)械密封結(jié)構(gòu)上分析

中間再循環(huán)水泵的機(jī)械密封組件是由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、傳動(dòng)銷、彈簧、彈簧座、防轉(zhuǎn)銷、動(dòng)環(huán)0形圈、靜環(huán)0形圈等部件組成。當(dāng)泵進(jìn)水時(shí)，進(jìn)口電動(dòng)閥沒有遵循從開度10%～30%等過渡，一下全開勢必造成動(dòng)環(huán)彈簧受到擠壓，在開泵時(shí)發(fā)生彈簧不回座的情況從而造成泄漏。機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

從機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖中可以分析出：（1）密封副密封面處泄露a處泄露；（2）靜環(huán)與壓蓋的輔助密封件b處泄露；（3）動(dòng)環(huán)與軸（或軸套）的輔助密封c處泄露；（4）壓蓋與密封箱體之間靜密封d處泄露；（5）軸套與軸靜密封e處泄露；（6）動(dòng)環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)配合f處泄露。

其中，a、b、c三處為動(dòng)密封，a處密封面是主要密封面，是決定機(jī)械密封摩擦、磨損和密封性能的關(guān)鍵，同時(shí)也決定機(jī)械密封的工作壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械密封的泄露約有80%～95%是由于密封端面密封副造成的；b、c處是輔助密封面，是決定機(jī)械密封密封性和動(dòng)環(huán)追隨性的關(guān)鍵，特別是c處密封面，首先要防止因銹蝕、水垢、結(jié)焦等原因而造成的動(dòng)環(huán)無法動(dòng)彈；d、e、f處為靜密封，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)選用相容材料的密封墊或相應(yīng)的配合。

根據(jù)現(xiàn)場中間再循環(huán)水泵機(jī)械密封結(jié)構(gòu)分析，從泄漏情況判斷，兩次泄露點(diǎn)應(yīng)為密封副密封面處泄露。

綜合以上情況，分析造成機(jī)封泄露的原因有：（1）安裝過程中，密封面損壞；（2）密封沒有壓縮量；（3）密封端面變形嚴(yán)重；（4）安裝時(shí)端面沒有處理干凈，有異物。

3.3 機(jī)械密封失效從泵體振動(dòng)情況分析

對振動(dòng)的分析可以判斷出不平衡及不同心等問題，經(jīng)現(xiàn)場觀察，中間再循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)并無異常振動(dòng)。

3.4 機(jī)械密封失效從水泵運(yùn)行聲音分析

根據(jù)異音情況可以判斷出是否存在抽空、汽蝕等現(xiàn)象，端面液膜汽化（閃蒸），液膜不足，密封上有零件脫落或雜物落在密封腔內(nèi)，未對中或葉輪及泵軸動(dòng)平衡不良，汽蝕、軸承有問題等缺陷。

3.5 從機(jī)械密封泄露狀態(tài)分析

泄露狀態(tài)主要觀察停泵時(shí)的泄露情況、開泵時(shí)的泄露情況、泄露量的大小及形態(tài)以及泄露與軸轉(zhuǎn)速、介質(zhì)壓力、溫度等的關(guān)系。通過觀察，發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封呈柱狀泄露，轉(zhuǎn)速變化過程中，泄漏量變化不明顯。

4 處理措施

第一次機(jī)封拆卸后，檢查機(jī)械密封各零部件，密封面無損傷，機(jī)械密封室內(nèi)部無異物，動(dòng)靜環(huán)端有輕度磨損現(xiàn)象。此可以確定是機(jī)械密封磨損后造成動(dòng)、靜環(huán)面之間形成間隙，當(dāng)中間再循環(huán)水泵在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于動(dòng)靜環(huán)相互貼合不緊密，未能形成一個(gè)有效的密封端面，造成中間再循環(huán)水泵內(nèi)部壓力水向外泄漏。在進(jìn)行更換新機(jī)械密封、軸套及一套新0形圈后。還是出現(xiàn)甩水現(xiàn)象，雖然做了大量細(xì)致的檢查工作，也未檢查出造成機(jī)封泄漏的原因，為此從機(jī)械密封失效機(jī)理出發(fā)，從機(jī)械密封原理和結(jié)構(gòu)入手，深入分析決定調(diào)整機(jī)械密封壓縮量。通過查閱大量資料和圖紙，得出增大機(jī)械密封壓縮量超出生產(chǎn)廠家給定的標(biāo)準(zhǔn)范圍。可能造成中間水泵電流過載，壓縮量過大造成動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間相互貼合緊密形成液體膜極薄，當(dāng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成機(jī)械密封燒損。為了進(jìn)一步判斷是由于機(jī)械密封壓縮量造成的泄漏，決定先將機(jī)械密封壓縮量調(diào)整至5.1mm，然后制作壓磅專用工具，將壓力升至中間隙水泵工作壓力的1.25倍，盤動(dòng)泵轉(zhuǎn)子，靈活無卡澀，靜置10分鐘后，再次盤動(dòng)泵轉(zhuǎn)子，靈活無卡澀，觀察軸封處有介質(zhì)從機(jī)械密封處滲出并呈線狀泄漏。通過此次試驗(yàn)可以清晰得出，是由于壓縮量造成。當(dāng)將壓縮量調(diào)整到5.9mm時(shí)，盤動(dòng)泵轉(zhuǎn)子卡澀現(xiàn)象，靜置10分鐘后，再次盤動(dòng)泵轉(zhuǎn)子，卡澀加劇，檢查軸封處無滲水現(xiàn)象。如果就此運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)中間水泵電機(jī)過載和機(jī)械密封燒損。如何解決此現(xiàn)象，就不能單純從機(jī)械密封壓縮量入手，通過對機(jī)械密封軸套與泵軸臺(tái)長度測量得出，軸套與軸臺(tái)配合端面位置相應(yīng)縮短0.72mm。為驗(yàn)證，將上次更換下來的舊軸套（與軸臺(tái)配合）端面車削0.50mm。將機(jī)械密封壓縮量調(diào)整5.3mm（超標(biāo)0.30mm）后，安裝壓磅專用工具，葉輪腔室注水，將壓力升至工作壓力的1.25倍，靜置10分鐘，盤動(dòng)泵轉(zhuǎn)子靈活，無卡澀，觀察機(jī)械密封腔室處無滲水現(xiàn)象。

通過上述處理，中間再循環(huán)水泵試轉(zhuǎn)30分鐘，檢查中間水泵機(jī)械密封無泄漏和滲水現(xiàn)象。

5 結(jié)語

中間再循環(huán)水泵的泄漏故障，造成效率的下降和能量損失。它表現(xiàn)的形式就是造成凝結(jié)水品質(zhì)的下降，也給機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。

參考文獻(xiàn)

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[3] 蔡仁良.流w密封技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文第5篇

關(guān)鍵詞：機(jī)械 密封 泄露 結(jié)構(gòu) 壓力 性能

中圖分類號(hào)：TD407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1 機(jī)械密封的工作原理及特點(diǎn)

機(jī)械密封是一種軸用動(dòng)態(tài)密封，其安裝位置在軸上，靠近泵或攪拌器一側(cè)。彈簧和密封介質(zhì)的壓力在它和旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的接觸面形成油膜，然后通過適當(dāng)?shù)膲壕o力達(dá)到兩個(gè)端面緊密貼合的目的來阻止介質(zhì)泄露。以泵為例，機(jī)械密封一般安裝在軸的端部，與泵構(gòu)成一個(gè)完整的整體，如圖1所示。

圖1.泵的機(jī)械密封

由于機(jī)械密封特殊的結(jié)構(gòu)形式， 使其具有耐高溫，耐磨，壽命長及適應(yīng)作業(yè)模式廣等特性。與普通的墊片和填料密封相比，機(jī)械密封的泄露率遠(yuǎn)低于普通墊片和填料密封。所以，當(dāng)今世界上許多重要設(shè)備都采用機(jī)械密封。但是機(jī)械密封的安裝精度和制作相對要求較高，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，這就提高了成本，另外對維修工程師來講要求的技術(shù)也要過高，過硬。因此，延長此密封的使用壽命就是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

2 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

機(jī)械密封主要由由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)組成的密封端面；輔助密封圈；以彈性元件為主要零件的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)五部分組成（彈性元件一般有彈簧和橡膠波紋管兩種，參見圖2）；使動(dòng)環(huán)隨軸旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械密封殼體。下圖2圖示了機(jī)械密封的主要構(gòu)成。

圖2.機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)

1-靜環(huán) 2-動(dòng)環(huán) 3-彈性元件 4-彈簧座 5-固定螺栓 6-動(dòng)環(huán)密封圈 7-防轉(zhuǎn)銷 8-靜環(huán)密封圈 9-殼體

1.動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，是構(gòu)成機(jī)械密封的主要元件，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的質(zhì)量直接影響機(jī)械密封的使用性能。

2.動(dòng)環(huán)和靜環(huán)或者靜環(huán)和壓蓋之間的兩個(gè)密封是機(jī)械密封的輔助密封圈。輔助密封圈的材料大多是合成橡膠或柔性石墨或聚四氟乙烯，輔助密封圈采用什么材料取決于輸送介質(zhì)的化學(xué)特性。如輔助密封圈的材料選擇不當(dāng)，可能會(huì)造成介質(zhì)泄露或降低機(jī)械密封的使用壽命；安裝質(zhì)量也是影響機(jī)械密封壽命的重要因素，當(dāng)密封端面和軸的中心線不垂直時(shí)會(huì)加速機(jī)械密封的失效。

3.補(bǔ)償機(jī)構(gòu)， 主要由彈性元件構(gòu)成，如彈簧或波紋管，采用那種材料作為彈性元件取決于設(shè)計(jì)要求，如工作溫度和介質(zhì)的化學(xué)特性等。補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的作用是保持密封端面在動(dòng)態(tài)下貼合，阻止液體泄露。

4.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 主要由軸套和固定元件構(gòu)成。軸套可在軸上滑動(dòng)，當(dāng)軸套磨損或銹蝕時(shí)，會(huì)增加軸套的移動(dòng)阻力，影響軸套滑動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能。當(dāng)彈簧或波紋管的彈性力不足以克服軸套移動(dòng)阻力時(shí)將產(chǎn)生泄漏。

5. 機(jī)械密封殼體，用以保護(hù)工作元件。

3 機(jī)械密封常見故障及處理

1.雜質(zhì)進(jìn)入密封面導(dǎo)致泄露

當(dāng)雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)之間的密封面時(shí)，會(huì)加速機(jī)械密封面的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封失效，造成液體泄露。保持機(jī)械密封良好的工作環(huán)境有助于延長機(jī)械密封的使用壽命。發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封工作異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)， 查找原因。 如發(fā)現(xiàn)有雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)械密封， 應(yīng)及時(shí)清理，并采取措施避免雜質(zhì)再次進(jìn)入。

2.彈性元件工作狀態(tài)失常導(dǎo)致泄露。

根據(jù)機(jī)械密封的工作狀態(tài)，通過調(diào)整彈性元件來調(diào)整機(jī)械密封的端面比壓。適宜的端面比壓有助于阻止泄露和延長機(jī)械密封的使用壽命。機(jī)械密封端面比壓P？可按下式計(jì)算：

P？=P？+（K-λ）P

式中：P？-端面比壓；P？ 一橡膠波紋管或彈簧的彈性力；K-載荷系數(shù)；λ一反壓系數(shù)；P一密封流體壓力。香蕉波紋管或者彈簧的彈性力Ps將動(dòng)環(huán)密封端面直接推動(dòng)緊貼到東環(huán)表上，以此保證動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的密封。密封端面間流動(dòng)體膜平均壓力相對于密封流體壓力的比就是反壓系數(shù)λ。端面比壓P？ 與橡膠波紋管或彈簧的彈性力P？、載荷系數(shù)K 成正對應(yīng)關(guān)系都可以從上式推出。而載荷系數(shù)K值主要指密封流體壓力相對動(dòng)環(huán)，作用在靜環(huán)上趨于貼合的有效作用面積與密封端面面積之比。

3.機(jī)械密封安裝不當(dāng)導(dǎo)致泄露

動(dòng)環(huán)密封圈不能過緊，否則有害無益，其一，會(huì)使密封圈和軸套間的磨損加劇，縮短機(jī)械密封壽命，泄漏提前；其二，動(dòng)環(huán)軸向調(diào)整、移動(dòng)的阻力變大，會(huì)無法適應(yīng)變化頻繁的工作狀態(tài)去進(jìn)行軸向補(bǔ)償和調(diào)整；其三，過度疲勞易導(dǎo)致彈簧損壞；其四，會(huì)造成動(dòng)環(huán)密封圈變形，密封效果受影響。

因?yàn)殪o環(huán)密封圈一本是靜止?fàn)顟B(tài)，所以密封效果相對較緊，但是過緊仍將產(chǎn)生不良后果。其一，導(dǎo)致靜環(huán)密封變形，密封效果受影響；其二，靜環(huán)多以石墨為材質(zhì)，比較脆，受力過度會(huì)產(chǎn)生碎裂；其三，過緊導(dǎo)致的安裝拆卸困難等問題易損壞靜環(huán)。所以，一般靜環(huán)的內(nèi)徑都會(huì)較軸頸稍大，以涂上劑后的密封圈雙手能用力壓入的松緊狀態(tài)為準(zhǔn)。手輕松壓入則過松，雙手用力都?jí)翰贿M(jìn)則過緊。

4.工況變化導(dǎo)致泄露

如泵進(jìn)口壓力的波動(dòng)可能會(huì)引起泵的出口壓力出現(xiàn)波動(dòng)，使泵體轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)量增大。由于靜環(huán)密封面來不及補(bǔ)償位移，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生泄漏。

5.端面溫升過高導(dǎo)致機(jī)械密封熱損失效

當(dāng)使用溫度超過橡膠波紋管許用溫度（約120℃）后仍繼續(xù)使用，橡膠會(huì)迅速變硬失彈導(dǎo)致密封失效；靜環(huán)石墨環(huán)超過約180℃（許用溫度）后表面會(huì)析出樹脂，摩擦面附近樹脂發(fā)生炭化，也會(huì)使密封面失效。

機(jī)械密封在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生端面溫升Δt，端面溫升主要是靜環(huán)、動(dòng)環(huán)密封端面相互滑動(dòng)產(chǎn)生的大量摩擦熱。

式中：-靜環(huán)，動(dòng)環(huán)端面間的摩擦因數(shù)

-端面平均滑動(dòng)速度

G-散熱系數(shù)

根據(jù)公式，端面溫升主要與端面比壓Pc、端面平均滑動(dòng)速度 v有關(guān)系?，F(xiàn)場要控制端面溫升，必須控制端面比壓大小。而控制端面比壓大小，主要是控制彈簧的彈性力或橡膠波紋管的彈性力。當(dāng)然，也取決于載荷系數(shù) 值的大小，也就是通過靜環(huán)密封端面內(nèi)外徑d？ 、d？ 尺寸的變化來調(diào)整端面比壓的大小。當(dāng)端面溫升時(shí)應(yīng)采取措施保護(hù)機(jī)械密封。

6.泵抽空。由于操作不當(dāng)，水泵被抽空導(dǎo)致泵體內(nèi)沒有液體，此時(shí)密封處于干摩擦狀態(tài)，造成石墨環(huán)表面磨損出現(xiàn)深且粗的環(huán)狀溝紋，硬環(huán)出現(xiàn)徑向裂紋或斷裂，輔助密封圈老化、龜裂、變色、粘結(jié)，熱裝式密封環(huán)硬質(zhì)合金松脫。泵啟動(dòng)前，應(yīng)仔細(xì)檢查泵的吸入管，避免抽空。

7.機(jī)械密封本身質(zhì)量問題而引發(fā)的泄漏

A.密封面的精度不夠。更換機(jī)械密封時(shí)，要認(rèn)真檢查所更換的新機(jī)械密封，特別是動(dòng)靜環(huán)的密封面的光潔度是否良好。一般來說，動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的密封面的平面度應(yīng)在0.5 mm以內(nèi)。

B.靜環(huán)的彈簧是否完好。應(yīng)注意靜環(huán)的彈簧壓縮比是否適當(dāng)，端面寬度是否合理以及摩擦副的配對情況等。

4 日常檢修中的安裝、維護(hù)

4.1 機(jī)械密封安裝使用的一般原則

（1）弄清設(shè)備的情況。要了解設(shè)備轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速、軸徑；要對設(shè)備制造精度及密封腔尺寸，設(shè)備本身的使用壽命以及設(shè)備在生產(chǎn)工藝中的地位等方面做全面均衡的考慮。

（2）弄清密封介質(zhì)情況。要了解密封介質(zhì)的狀態(tài)，輸送介質(zhì)是氣態(tài)還是液態(tài)，介質(zhì)是否含顆粒及顆粒狀況；了解介質(zhì)的性質(zhì)、溫度及粘度，以便合理選型及采取必要的冷卻、沖洗、措施。

（3）弄清密封介質(zhì)的壓力。泵的密封腔壓力一般不是泵的出口壓力，而是低于泵的出口壓力。

4.2 機(jī)械密封安裝使用的技術(shù)要求

（1）安裝機(jī)械密封部位的軸或軸套的徑向跳動(dòng)公差應(yīng)符合表1。軸或軸套的表面粗糙度應(yīng)符合技術(shù)要求。

表1.徑向跳動(dòng)公差mm

軸或軸套外徑

徑向跳動(dòng)公差

l0～5O

0.04

大于50～120

0.06

（2）傳動(dòng)軸的軸向竄動(dòng)量不宜超過0.2mm。

（3）密封腔體端面對軸表面的跳動(dòng)公差應(yīng)符合表2。

表2.密封腔體端面對軸表面的跳動(dòng)公差mm

軸或軸套外徑

端面跳動(dòng)公差

l0～5O

0.04

大于50～120

0.06

（4）當(dāng)輸送介質(zhì)溫度偏高、偏低或含有雜質(zhì)顆粒、易燃、易爆、有毒時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的阻封、沖洗、冷卻、過濾等措施。

4.3 機(jī)械密封的安裝方法及注意事項(xiàng)

機(jī)械密封部件無論從制造精度上或安裝精度上要求都很嚴(yán)格。如果安裝不當(dāng)，就會(huì)影響密封的壽命和密封性能，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)使密封迅速失效。

（1）安裝前的準(zhǔn)備工作及安裝注意事項(xiàng)

A.檢查要進(jìn)行安裝的機(jī)械密封的型號(hào)、規(guī)格是否正確無誤，零件是否缺少。B.檢查機(jī)械密封各元件是否有損壞，特別是動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面是否碰傷。C.軸或軸套表面及密封腔內(nèi)壁、密封端蓋內(nèi)表面是否有毛刺、溝痕等。D.不要用不干凈的布或棉紗布擦洗動(dòng)環(huán)和靜環(huán)表面，應(yīng)使用干凈柔軟的紗布、脫脂棉之類的東西擦洗。

E.裝配過程中應(yīng)保持清潔，保證動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的密封端面不被劃傷、碰破。

（2） 裝配順序

A.機(jī)械密封靜止部件的組裝B.機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)部件組裝。將機(jī)械密封的旋轉(zhuǎn)部件依照先后次序逐個(gè)組裝到軸上。C.端蓋裝在密封體上，并用螺釘均勻擰緊。E.盤動(dòng)試車是否輕松，若盤不動(dòng)或吃力，則應(yīng)檢查裝配尺寸是否正確。

5 結(jié)束語

雖然，機(jī)械密封技術(shù)含量高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但只要做到正確的使用和維護(hù)就能夠大大提高設(shè)備的性能，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)