企业培训_密封知识培训

2020 2 27 1 丹东克隆集团有限责任公司 DANDONGCOLOSSUSGROUPCO LTD 密封知识培训丹东克隆技术科 培训内容 机械密封的基础知识API682方案及典型应用典型故障解析 2020 2 27 3 机械密封的基础知识 机械密封的重要性 机械密封是泵的一个部件 属易损件 据统计 在泵类设备的维修总量中 机械密封所占比重约为百分之五十 其余为轴承 电机 叶轮 泵轴等 因此 它的运行状况直接对设备生产造成极其重要的影响 特别是在易燃易爆 有毒有害的关键工艺设备上 停车成本较高 损失较大 因此了解和学习密封专业知识 掌握维修技能 提高机封质量 正确及时的处理各种故障对生产至关重要 机械密封的发展史及现状 机械密封最早是1885年在英国作为专利技术出现 直到1890年开始应用于轴承密封 1957年美国西乐公司率先研制出平衡型密封 我国的机封发展较晚 四十年代以前基本上以填料 迷宫密封为主 随着工业化的进步 五十年代末 第一套焊接金属波纹管密封在兰州炼油厂诞生 后来逐渐出现了结构简单的103 104 GX等国标密封 八十年代至今 我国密封技术和加工工艺提高较快 发展较为迅速 各种高温高压密封相继问世并投入市场 各大密封厂逐渐占领国内市场 于进口企业相抗衡 各种关键设备国产化改造蜂拥而起 彻底打破了外国垄断的格局 目前机械密封最高压力达42MPa 最高温度达 190度 450度 转速50000转每分 PV值达1000MPa m s 机械密封的基本原理 机械密封是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从而达到防止流体泄漏的装置 又叫端面密封 机械密封的构成和作用 磨擦副 磨擦副 辅助密封 扭矩传递元件 弹性元件 扭矩传递元件 扭矩传递元件 辅助密封 辅助密封 扭矩传递元件 基本元件的作用和要求 摩擦副 使密封面紧密贴合 防止泄漏 它要求具有良好的耐磨性 补偿环轴向移动灵活 端面变形稳定 弹性元件 起预紧 补偿 缓冲的作用 要求具有适当的弹力 从而保证端面贴和良好且不过度磨损 辅助密封 除端面外 所有密封点的密封及缓冲作用 要求可靠 扭矩传递元件 起到传递和抵消扭矩的作用 要求拆装方便 安全可靠 传递平稳 1 接触式密封与非接触式密封接触式密封 密封面微凸体接触的机械密封 密封面间隙h 0 5 1um 普通的机械密封均属接触式机械密封 2 非接触式机械密封是指密封面微凸体不接触的机械密封 密封面间隙h 2um 对于流体静压密封h 1 5um 机械密封的基本形式 2 单端面与双端面单端面 由一对密封面组成 双端面 由两对密封端面组成 机械密封的基本形式 3 内装式和外装式机械密封1 静环装在压盖内侧的机械密封成为内装式机械密封 2 外装式机械密封静环装在压盖外侧的机械密封称为外装式机械密封 机械密封的基本形式 4 单弹簧式 多弹簧式 波纹管机械密封单弹簧式机械密封 补偿机构中只含一个弹簧的机械密封 多弹簧式机械密封 补偿机构中含有多个弹簧的机械密封 波纹管式机械密封 弹性元件为波纹管的机械密封 机械密封的基本形式 5 旋转式和静止式机械密封旋转式 弹性元件随轴旋转的机械密封静止式 弹性元件不随轴旋转的机械密封 机械密封的基本形式 6 内流式和外流式机械密封介质在密封端面的泄露方向与离心力的方向相反的密封称为内流式机械密封介质在密封端面的泄露方向与离心力的方向相同的密封称为外流式机械密封 机械密封的材料 端面材料 浸呋喃树脂石墨 浸锑石墨 碳化硅 镍基硬质合金辅助密封材料 橡胶 聚四氟乙烯 柔性石墨 铝 铜结构件及波纹管材料 0Cr18Ni9 2Cr13 0Cr17Ni12Mo2 316 4J42 4J43 00Cr17Ni14Mo2 316L HastalloyC Inconel718 GH4169 2020 2 27 16 基本选型说明 清洁的介质 软对硬端面 含颗粒的介质 硬对硬端面 易结晶 易结焦 易凝固的介质 硬对硬端面 溶剂类的介质 一般不采用橡胶类的辅助密封圈温度小于150 的选弹簧密封 大于等于150 的选波纹管密封 高压热水泵一般采用弹簧密封 压力高于2 5MPa的一般采用弹簧密封 2020 2 27 17 API682方案及典型应用 2020 2 27 18 API682方案 2020 2 27 19 PLAN01 API682 2004 方案说明 从泵的出口到密封的完整 内部 循环过程 管道和仪表流程图 密封腔细部图 2020 2 27 20 2020 2 27 21 PLAN11 API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 从泵的出口通过限流孔板到密封的循环过程 2020 2 27 22 2020 2 27 23 PLAN21 API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 从泵的出口通过换热器然后进入密封腔的循环过程 2020 2 27 24 2020 2 27 25 PLAN23 API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 从密封腔出口通过换热器回到密封腔的局部循环 2020 2 27 26 2020 2 27 27 PLAN32 API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 外来的冲洗液注入到密封腔内 b a 2020 2 27 28 2020 2 27 29 PLAN52 API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 储液罐为布置方式2型2CW CW密封的大气侧密封提供缓冲液 正常操作时 由内部泵送环来保持缓冲液循环 储液罐通常需连续排放蒸汽至蒸汽回收系统 并保持比密封腔小的压力 2020 2 27 30 2020 2 27 31 PLAN53A API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 外部加压的储液罐为布置方式3外部密封腔提供洁净的液体 循环由内部泵送环完成 隔离液压力大于被密封的工艺流体压力 2020 2 27 32 2020 2 27 33 PLAN53B API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 由外部系统为布置方式3外侧密封腔提供洁净的液体 预先加压的囊式蓄能器为循环系统提供压力 循环由内部泵送环完成 循环系统中的热量由空气冷却或水冷却换热器除去 2020 2 27 34 2020 2 27 35 PLAN54 API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 由外部加压储罐或系统提供洁净的液体给密封腔 循环用外部泵或压力系统来完成 阻封液压力大于被密封的工艺介质压力 2020 2 27 36 2020 2 27 37 PLAN62 API682 2004 管道和仪表流程图 密封腔细部图 方案说明 由外部对密封端面的大气侧提供冲洗液的过程 2020 2 27 38 本次改造的机械密封布置方式符合API682 2004中规定的布置方式二 2CW CW 布置方式三 3CW FB 高温油泵 1 2 2 高温油泵改造密封布置方式 2020 2 27 39 1 2 4 1 PLAN32 53A 方案特点 封液压力高于介质压力 保证高温工艺介质零排放 储液罐配置液位及压力报警开关 可实时监控机封运转情况 提高了安全等级 机封为串联波纹管密封 在一级密封失效时二级密封实现主密封功能 提高设备运行安全等级 高温油泵 2020 2 27 40 1 2 4 4 PLAN32 52 方案特点 储液罐配置液位及压力报警开关 可实时监控机封泄漏情况 进行及时维护 机封为双端面波纹管密封 在一级密封失效时二级密封实现主密封功能 提高安全等级与单端面密封相比 双重非承压密封能降低回路泄漏风险 缓冲液压力低于介质压力 此方案只适用于轻质馏分油类 高温油泵 2020 2 27 41 方案特点 封液压力高于介质压力 利用隔离液密封高温介质提高安全性 储液罐配置液位及压力报警开关 可实时监控机封运转情况 提高了安全等级 机封为双端面密封 一旦一级密封泄漏二级密封阻挡主密封大量泄漏 防止灾难性事故发生 1 2 4 5 PLAN32 53B 高温油泵 2020 2 27 42 轻烃泵 2 2 1 1 轻烃泵改造密封方案应用技术分析 接触湿式双密封 PLAN11 52 方案工作原理 主密封的泄露的轻烃类介质通过外密封的泵送环被输送到储液罐内 在罐内蒸发经罐顶部管线进入排空系统 方案特点 安全 环保 节能 技术 安全及可靠性 应用范围 环保 该方案可实现工艺介质零排放节能 该方案运行中大气侧密封每天只消耗50 100ml左右的缓冲液 节能技术 从密封技术的现状来看 弹簧 波纹管 密封性能最可靠 2020 2 27 43 轻烃泵 2 2 1 1 轻烃泵改造密封方案应用技术分析 接触湿式双密封 PLAN11 52 安全及可靠性 实现了密封运行状态的远程监控 解决了极端情况出现时泵的安全问题 可靠性最高 介质侧完全失去密封功能情况下 比如动静环碎裂 波纹管断裂 外密封可继续担任主密封工作8小时以上 使得现场管理人员有足够的反应时间切换和停泵 应用范围 广泛应用于各种轻烃类工艺介质泵 2020 2 27 44 轻烃泵 2 2 1 2 轻烃泵改造密封方案应用技术分析 接触湿式双密封 PLAN11 53B 方案工作原理 阻封液对泵输送的工艺介质进行封堵 密封工作时阻封液反向泄露进入密封腔 蓄能器为阻封液提供和补充压力方案特点 安全 环保 节能 技术 安全及可靠性 应用范围 环保 该方案可实现工艺介质零排放节能 该方案运行中介质和大气侧密封每天各消耗50 100ml左右的阻封液 蓄能器充压消耗一定的氮气 节能技术 密封技术成熟 系统中蓄能器内采用橡胶皮囊 耐温及耐蚀性有待提高 2020 2 27 45 轻烃泵 2 2 1 2 轻烃泵改造密封方案应用技术分析 接触湿式双密封 PLAN11 53B 安全及可靠性 实现了密封运行状态的远程监控 解决了极端情况下出现时泵的安全问题介质侧完全失去密封功能情况下 比如动静环碎裂 波纹管断裂 泵输送的工艺介质反窜到系统中 工艺介质会被限制在封闭的系统内 使得现场管理人员有足够的反应时间切换和停泵 应用范围 由于阻封液会向密封腔内产生一定的泄露污染工艺介质 应用领域受到局限 不适合对纯度要求比较高的泵上应用 2020 2 27 46 方案工作原理 Plan21 23将泵输送的工艺介质降温后注入密封腔 改善密封工作的温度环境 Plan53A系统的阻封液对泵输送的工艺介质进行封堵 外接气源为储液罐提供压力 密封处泵送提供阻封液的循环动力 气源通常从氮气管网接入方案特点 安全 环保 节能 技术 安全及可靠性 应用范围 环保 该方案可实现工艺介质零排放节能 该方案运行中介质和大气侧密封每天各消耗50 100ml左右的阻封液 氮气在加压完成后基本无消耗 节能技术 从密封现阶段的发展技术上看 波纹管密封性能可靠 有毒有害介质泵 3 2 1有毒有害介质泵改造密封方案 PLAN21 23 53A 2020 2 27 47 安全及可靠性 可实现密封的远程监控 当极端情况下出现时泵的安全问题得到彻底解决 介质侧完全失去密封功能情况下 比如动静环碎裂 波纹管断裂 大气侧密封担任主密封继续工作8小时以上 给现场管理人员有足够的反应时间切换和停泵 应用范围 适用高低温芳烃类介质及其他有毒有害类介质 有毒有害介质泵 3 2 1有毒有害介质泵改造密封方案 PLAN21 23 53A 2020 2 27 48 有毒有害介质泵 3 2 2 有毒有害介质泵改造密封方案 PLAN11 53A 方案工作原理 Plan11将泵输送的工艺介质注入密封腔 带走密封工作产生的热量及密封腔内气体聚集 Plan53A系统的阻封液对泵输送的工艺介质进行封堵 外接气源为储液罐提供压力 阻封液循环由密封处泵送环提供 气源通常从氮气管网接入方案特点 安全 环保 节能 技术 安全及可靠性 应用范围 环保 该方案可实现工艺介质零排放节能 该方案运行中介质和大气侧密封每天各消耗50 100ml左右的阻封液 氮气在加压完成后基本无消耗 节能技术 从密封现阶段的发展技术上看 弹簧 波纹管 密封性能可靠 2020 2 27 49 有毒有害介质泵 3 2 2 有毒有害介质泵改造密封方案 PLAN11 53A 安全及可靠性 可实现密封的远程监控 当极端情况下出现时泵的安全问题得到彻底解决 介质侧完全失去密封功能情况下 比如动静环碎裂 波纹管断裂 大气侧密封担任主密封继续工作8小时以上 给现场管理人员有足够的反应时间切换和停泵 应用范围 适用低温类有毒有害类介质 2020 2 27 50 有毒有害介质泵 3 2 3 有毒有害介质泵改造密封方案 PLAN11 53B 方案工作原理 Plan11将泵输送的工艺介质注入密封腔 带走密封工作产生的热量及密封腔内气体聚集 Plan53B系统的阻封液对泵输送的工艺介质进行封堵 蓄能器为系统提供并维持压力 阻封液循环由密封处泵送环提供方案特点 安全 环保 节能 技术 安全及可靠性 应用范围 环保 该方案可实现工艺介质零排放节能 该方案运行中介质和大气侧密封每天各消耗50 100ml左右的阻封液 蓄能器定期充压消耗一定氮气 比较节能技术 从密封现阶段的发展技术上看 弹簧 波纹管 密封性能可靠系统中蓄能器内采用橡胶皮囊 耐温及耐蚀性有待提高 2020 2 27 51 有毒有害介质泵 3 2 3 有毒有害介质泵改造密封方案 PLAN11 53B 安全及可靠性 可实现密封的远程监控 当极端情况下出现时泵的安全问题得到彻底解决 介质侧完全失去密封功能情况下 比如动静环碎裂 波纹管断裂 大气侧密封担任主密封继续工作8小时以上 给现场管理人员有足够的反应时间切换和停泵 应用范围 适用芳烃类等有毒有害介质 对改造中出现的特殊要求 我公司回针对现场的实际要求进行针对性设计 现场系统典型配置图片 2020 2 27 55 典型故障解析 机械密封故障现象原因及解决方法 注意 故障的正确诊断是预防和排除故障的基础 故障发生前的征兆或迹象 以及拆卸前后的检查结果和对拆卸各密封元件的目测检查结果的详细记录是分析故障发生的重要依据 请相关人员作好有关材料搜集和现象记录 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 压盖过热可能的故障原因 a压缩量过大b静止部件与转动部件接触c辅助系统性能不良d泵抽空 气蚀改进措施a按密封装配图尺寸要求调整压缩量b检验泵轴与泵盖之间的相对精度 保持足够的安装精度 保证辅助系统工作良好c严格按装配要求检验相关部件的精度 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 端面渗漏可能的故障原因 a端面变形较大b螺丝拧力不均匀c压缩量偏小d密封端面有异物改进措施按密封装配图尺寸要求调整压缩量重新安装 按要求步骤均匀拧紧螺丝重新研磨密封端面 达到要求的平面度 保持端面洁净 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 冒烟或端面发声可能的故障原因 a密封腔抽空b静止部件与转动部件接触c安装对中不良d介质不足 操作不稳定e运行密封腔没有排气f压缩量大改进措施避免抽空 装配密封前检查密封各安装尺寸保证冲洗和冷却等密封辅助系统工作良好检验泵轴与泵盖之间的相对位置精度 保证足够的安装精度避免装置操作不稳定开泵前排出密封腔内气体 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 不正常振动可能的故障原因 a密封装配后没有紧固b安装对中不良 精度不够改进措施重新安装密封 注意螺纹联结的紧固 仔细调整 保证较高的安装精度 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 窄环外缘破坏 端面变形可能的故障原因 a压力波动汽蚀 喘振b热冲击 急冷 急热 温差过大c端面液膜汽化 闪蒸 抽空改进措施避免装置操作不稳 提高密封辅助系统的性能来抵消装置操作不稳的影响重新仔细装配调整 更换损坏部件 研磨端面 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 偏磨泄漏可能的故障原因 a泵轴与泵盖端面垂直度不够b密封部件安装倾斜改进措施检验泵轴与泵盖之间的相对精度 仔细安装密封 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 密封泄漏严重可能的故障原因 a安装过程中 密封件损坏b密封没有压缩量c静密封点密封不良d密封端面变形严重e安装时端面没有处理干净 有异物改进措施拆卸密封 仔细检查各零部件 确定泄漏部位 检查研磨端面达到要求的平面度 注意静密封点 保证密封性能良好更换损坏的密封部件 按密封装配图尺寸要求 检测安装尺寸 保证正确的压缩量 仔细安装密封 机械密封故障现象原因及解决方法 现象 机构破坏可能的故障原因 a密封零部件安装时错位或安装错误b静止部件与转动部件接触c压缩量太大改进措施拆卸密封 仔细检查各零部件 更换损坏的密封部件 检验泵轴与泵盖之间的相对精度 检测安装尺寸 保证正确的压缩量 仔细安装密封 机械密封理论上泄漏点分析及维修方案 泵用机械密封种类繁多 型号各异 理论上泄漏点主要有五处 l 轴套与轴的密封 2 动环与轴套间的密封 3 动 静环间密封 4 对静环与静环座间的密封 5 密封端盖与泵体间的密封 一般来说 轴套外伸的轴间 密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决 但需细致观察 特别是当工作介质为液化气体或高压 有毒有害气体时 相对困难些 其余的泄漏直观上很难辩别和判断 须在长期管理 维修实践的基础上 对泄漏症状进行观察 分析 判断 才能得出正确结论 端面间液体不足或无液体 症状静环有严重的磨损和凹槽 硬环表面有擦亮痕迹 或有径向裂纹 热裂 和变色 胶圈硬化 石墨环有唱片状沟纹 纠正措施选用平衡型密封 选用导热系数高的硬质材料 检查排气情况 改善循环状况 干运转 介质中含有磨削性固体颗粒 症状固体颗粒残留或堆积在端面和细小间隙等处 纠正措施采用耐磨材质作为端面 改善循环条件 旋液分离器 外部洁净冲洗 磨粒磨损 症状机泵启动时 密封发生泄漏且泄漏量随时间变化 将端面在平台上轻研 有变形痕迹 纠正措施自然时效变形 重新研磨 装配不当 重新仔细装配 机泵对中不良 轴承损坏 调整机泵 端面变形 高温烃常出现结焦故障 液膜泄漏量小时 密封的大气侧就有结焦倾向 它将阻挠端面的追随 并造成端面磨损 症状固体颗粒集聚在滑动件的大气侧 纠正措施改软质端面为硬质端面 采用热水 蒸汽作为永久性急冷 结焦 在振动和腐蚀情况下 使端面失去追随性 微震磨损和电化腐蚀 症状滑移直径上在滑移辅助密封圈附近出现严重的麻点和腐蚀 腐蚀氧化层无法形成 纠正措施检查泵和电机的对中性 消除震动 轴承故障以及轴是否弯曲 滑移直径淬硬或喷涂陶瓷 滑移直径损坏 出现在依靠弹簧传递扭矩的单弹簧密封中 症状弹簧断面处有径向裂纹 弹簧末端和轴套上有磨痕并由于弹簧打滑而留有缩径 纠正措施检查旋向是否正确 弹簧变形和断裂 聚四氟乙烯O型圈的摩擦力小 静环随着动环转动 接触销钉后破碎症状在销钉槽处的石墨环开裂或打掉一块 纠正措施制作销钉套 采用其他类型密封圈或静环结构 石墨环 或陶瓷 断裂 通常由于端面热量传导不利导致 症状橡胶圈硬化 开裂 聚四氟乙烯变蓝或变黑 靠近密封端面的情况最严重 纠正措施校核密封设计 检查并改善循环状况 O型圈过热 O型圈的一部分被强行通过很小的缝隙 装配或组装元件时用力过大 或密封间隙过大 症状O型圈被切割或撕破外皮 纠正措施检查装配方法 O型圈挤出 症状材质选用不合适时 会发生溶胀 断裂 变形等故障 纠正措施依据实际工况 重新选择材质 O型圈腐蚀 溶胀 当冲洗液压力过大或含有磨削性颗粒 症状在冲洗液入口正对的元件处有冲蚀坑槽 纠正措施降低冲洗液压力 采用旋液分离器 石墨冲蚀 元件 泄漏原因分析及判断 1 安装静试时泄漏 机械密封安装调试好后 一般要进行静试 观察泄漏量 如泄漏量较小 多为动环或静环密封圈存在问题 泄漏量较大时 则表明动 静环摩擦副间存在问题 在初步观察泄漏量 判断泄漏部位的基础上 再手动盘车观察 若泄漏量无明显变化则静 动环密封圈有问题 如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动 静环摩擦副存在问题 如泄漏介质沿轴向喷射 则动环密封圈存在问题居多 泄漏介质向四