机械密封基础知识课件

1、机械密封基础知识机械密封基础知识炼油分部机动处炼油分部机动处 20102010年年1010月月2929日日一、机械密封原理一、机械密封原理二、机械密封的基本零件二、机械密封的基本零件三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统四、机械密封的计算四、机械密封的计算五、机械密封的选用五、机械密封的选用六、机械密封的使用六、机械密封的使用七、机械密封的失效分析及处理七、机械密封的失效分析及处理八、机械密封的维护要点八、机械密封的维护要点九、机械密封失效案例九、机械密封失效案例十、讨论十、讨论目目 录录（一）基本结构（图（一）基本结构（图1-1-1 1）一、机械密封原理一、机械密封原理六部分组成六部分组成

2、: :1.端面摩擦副（动环、静环）2.弹性元件（弹簧、波纹管）3.辅助密封圈（O型圈、V型圈、楔形圈等） 4.传动件（传动销、转动键、传动环、传动座等）5.紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套）6.密封辅助冲洗系统六个密封点：六个密封点：1、动、静环间密封2、静环与静环座间的密封3、动、静环镶嵌结构配合处密封4、密封压盖与泵体间的密封5、轴套与轴间的密封6、动环与轴套间的密封 图1-1 典型机械密封示意图（二）定义（二）定义 机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。它由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下，以及辅助密封圈的配合下，该对端面保持

3、贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。 （三）原理（三）原理 轴通过轴套、传动座和推环，带动动环旋转，静环固定不动，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，阻止了介质的泄漏。摩擦副表面磨损后，在弹簧的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄漏，装有动环密封圈；而静环密封圈则阻止了介质沿静环和压盖之间的泄漏。 一、机械密封原理一、机械密封原理1 1、旋转式和静止式机械密封（图、旋转式和静止式机械密封（图1-21-2） （1）旋转式：弹性元件随轴旋转；用于线速度不大于25m/s的场合。（2）静止式：弹性元件不随轴旋转；用于线速度大于25m/s的场合。（四）机械密封的种类（四

4、）机械密封的种类一、机械密封原理一、机械密封原理2、内装式和外装式机械密封（图1-3）（1） 内装式：静环装在压盖内侧，静环端面面向工作腔；用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合。（2） 外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔；用于低压、腐蚀性强的场合。 一、机械密封原理一、机械密封原理3、内流式和外流式机械密封（一般和内装式、外装式一致）（1）内流式：泄漏方向朝向轴心；一般密封都采用这种结构。（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向；易泄漏，只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用。 4、多弹簧和单弹簧机械密封（1）多弹簧：轴向尺寸短，轴向弹力均匀；宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。（2）单弹簧

5、：轴向尺寸长，轴向弹力不均匀；不宜用于高转速的场合。 一、机械密封原理一、机械密封原理（1）平衡型：载荷系数平衡型：载荷系数K K1.0 1.0 ；用于压力较高的场合（；用于压力较高的场合（ 0.7MPa0.7MPa）（2）非平衡型：载荷系数非平衡型：载荷系数K1.0 K1.0 ；用于压力较低的场（；用于压力较低的场（ 0.7MPa0.7MPa） 端面比压端面比压PbPbP Pt +（K K ）P1P15、平衡型和非平衡型机械密封（图1-4） 图1-4平衡型和非平衡型机械密封示意图一、机械密封原理一、机械密封原理 两套密封的补偿环面对面或背对背安装在一起。两套密封的补偿环面对面或背对背安装在一

6、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。体、高真空度等场合。 两套密封之间形成一的个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润滑、两套密封之间形成一的个密封腔，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。冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。 6、双端面机械密封（图（图1-1-5 5） 图1-5 双端面机械密封示意图一、机械密封原理一、机械密封原理两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低。两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低。用于高压场合。用于高压场合。 7、串联式

7、机械密封（图（图1-1-6 6） 图1-6 串联式机械密封示意图一、机械密封原理一、机械密封原理 去掉了补偿环密封圈及其摩擦阻力，补偿环密封圈改至弹簧座处, 补偿环追随性提高。 避免了补偿环密封圈因轴串、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。 8、波纹管机械密封（图（图1-1-7 7） 图1-7 波纹管机械密封示意图一、机械密封原理一、机械密封原理将机械密封、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。9、集装式机械密封（图（图1-1-8 8） 图1-8 集装式机械密封示意图一、机械密封原理一、机械

8、密封原理 1、作用：保持密封面紧密贴合，防止介质泄漏。 2、要求： （1）具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和导热性；动环要有良好的追随性（自 动补偿密封面的磨损）；动、静环具有浮动性，起缓冲作用。 （2）密封端面的粗糙度0.2 m ，平面度0.9 m。密封端面承载能力与表面粗糙度有很大关系，如下表： 粗糙度（m）3.20.80.40.2承载面积（%）4124095端面比压增加（倍）247.31.50.05 由表中可见，密封端面粗糙度对端面比压影响较大，当粗糙度变大时，承载面积减小，端面比压变大，造成高点接触，局部压力很高，密封面过热磨损，甚至开裂，所以密封端面越粗糙，承载能力越差。（一）端面摩擦副（

9、一）端面摩擦副二、机械密封的基本零件二、机械密封的基本零件3、密封环的种类整体式（用同一种材料制造）、组合式（如镶嵌）、表面堆焊、表面喷涂 。（二）弹性元件：（弹簧、波纹管等）（二）弹性元件：（弹簧、波纹管等）1、作用：起预紧、补偿及缓冲的作用。2、要求：使密封面产生一个合理的比压，保证端面摩擦副良好的贴合和动环的追随性，材料要求耐腐蚀和疲劳。（三）（三） 辅助元件（辅助元件（O O型环、型环、V V型环、楔型环等）型环、楔型环等）1、作用：主要起静环和动环的密封作用，同时起浮动和缓冲作用。2、要求：耐热或耐寒并能与介质相容。二、机械密封的基本零件二、机械密封的基本零件（四）传动件（传动销、传

10、动键、传动环、传动座等）（四）传动件（传动销、传动键、传动环、传动座等） 1、作用：将轴的转矩传给动环 2、要求：材料耐磨耐腐（五）紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、轴套）（五）紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、轴套） 1、作用：起到静、动环的定位，固紧作用，保证摩擦副密封面处于正确的位置，并保持良好贴合的弹簧比压。 2、要求：注意安装密封环的导向测角和压缩量。二、机械密封的基本零件二、机械密封的基本零件（一）辅助系统的组成和作用（一）辅助系统的组成和作用 1、组成：由过滤器、旋液分离器、限流孔板、冷却器、压力罐、增压罐、各种监测仪表、管路和管件等组成。 2、作用：通过冲洗、冷却、过滤、分离等方式

11、，实现对机械密封的润滑、冷却或调温、冲洗、净化和冲掉泄漏介质，从而改善密封的工作环境，延长使用寿命，提高密封的安全性。（二）冲洗定义（二）冲洗定义 冲洗是机械密封辅助系统的主要工作方式，是将密封流体注入到密封腔内，完成润滑、冷却、净化等功能，将不利的环境改变为密封能接受的工作环境。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统（三）冲洗液 1、对冲洗液的要求 （1）冲洗液应清洁，无腐蚀性，较好的润滑性,高温下不容易汽化。 （2）冲洗液进入泵内不影响产品质量，泄漏出来不自燃、不污染环境，无其它不良影响。 （3）冲洗液进入泵内不影响泵的运转。例如不引起泵的抽空和汽蚀。 （4）冲洗液有良好的导热性，能及时

12、将热量导出。冲洗温度要符合工作要求。 （5）冲洗液引入方便、经济。 2、常用的外冲洗液 (1)柴油:轻柴油是170360的组分，在270300就有50以上的组分汽化，90以上的组分在350左右汽化。轻柴油不宜用在温度较高的环境。 （2）蜡油：汽化温度高，适用于温度较高的环境。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统（四）冲洗量的确定（四）冲洗量的确定 由于冲洗量计算复杂，有很多数据是选取的，计算结果意义不大，一般根据密封规格和介质的种类选取经验值。如下表:密封轴径mm4545606085859595 135135 185185 235235 275275 300冲洗量l/min34681115

13、192634一般介质泵用机械密封的冲洗量(转速3000r/min以下) 根据选取的冲洗量，对易挥发介质或温度较高的介质冲洗量要适当大一些。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统（五）密封腔压力的确定（五）密封腔压力的确定 1、悬臂泵、双吸单级双支承泵：接近入口压力。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统2、没有回流管的两级双支承泵：入口端密封腔压力接近泵入口压力，出口端密封腔压力接近一级叶轮出口压力。即P=(Pc-Pr)/2+Pr=(Pc+Pr)/2。对于这种泵入口端密封腔压力低容易抢冲洗油量，阀门应关小，出口端阀门应开大。否则冲洗油压力低时，出口端

14、介质会通过冲洗油管流向入口端。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统3、用平衡盘（鼓）平衡轴向力的多级双支承泵、有回流管的两级双支承泵：入口端密封腔压力接近泵入口压力，出口端密封腔压力取决于平衡鼓或节流套的径向间隙：当间隙在0.40.5mm时，密封腔压力比泵的入口压力高00.05MPa；当间隙在0.550.7mm时，密封腔压力比泵的入口压力高0.10.2MPa；当间隙在0.750.9mm时，密封腔压力比泵的入口压力高0.250.35MPa。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统（六）冲洗压力的确定（六）冲洗压力的确定 一般冲洗压力比密封腔内压力大0.050.20MPa，如果压差过大，会造成

15、冲洗流速过大，对密封件冲蚀。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统喉部衬套喉部衬套( (底套底套) )三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统 （六）叶轮口环间隙和喉部衬套（底套）间隙对密封冲洗的影响（六）叶轮口环间隙和喉部衬套（底套）间隙对密封冲洗的影响1、叶轮口环间隙和喉部衬套间隙过大，导致大量介质倒流进密封腔，使密封腔压力升高。2、喉部衬套间隙过大，起不到节流冲洗油的作用，使冲洗油在密封腔内不能形成一定压力阻止介质进入密封腔。3、喉部衬套间隙过大，节流效果差，当密封泄漏，会造成大量介质外泄。 当密封腔压力变高、密封结垢频繁损坏，应按下表间隙标准拆检调整口环和喉部衬套间隙。 单位：mm三

16、、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统泵类口环直径壳体口环与叶轮口环间隙喉部衬套与轴套间隙冷油泵1000.400.600.300.401000.600.700.400.50热油泵1000.600.800.400.601000.801.00.600.70（七）（七）APIAPI冲洗方案冲洗方案1、纯自冲洗方案：plan11、13、14；用于温度较低、清洁的介质场合。2、冷却自冲洗方案：plan21、23；用于温度较高、清洁的介质场合。3、过滤自冲洗方案：plan31；用于温度较低、含有颗粒的介质场合。4、外冲洗方案： plan32；用于温度高、杂质多的介质场合。5、过滤冷却自冲洗： plan41

17、；用于温度较高，含有颗粒的介质场合。6、带压力罐的循环冲洗plan52、53；用于串联密封和双端面密封。三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Points to Note for API Plan 11: API 冲洗方案冲洗方案11 应注意的事项应注意的事项- Use an orifice to restrict the flow rate if the discharge pressure is 3 bar higher than seal chamber pressure.如果出口压力高于密封腔如果出口压力高于密封腔压力压力3bar，需要用一个孔限制流量需要用一个孔限制流量- Use

18、on clean and low abrasives duties用在干净，含磨石性颗粒少的用在干净，含磨石性颗粒少的工矿工矿Seal Flushing By-Pass from Discharge单密封通过出口进行冲洗单密封通过出口进行冲洗三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Recirculation from seal chamber through a flow control orifice and back to pump suction从密封从密封腔里出通过一个孔板返回到泵的入口腔里出通过一个孔板返回到泵的入口Points to Note for API Plan 13:API

19、 冲洗方案冲洗方案 13 应注意的事项应注意的事项- Use an orifice to restrict the flow rate if the seal chamber pressure is 3 bar higher than suction pressure.如果密封腔压力高于入口压力如果密封腔压力高于入口压力3bar，需要用一个孔板限制流量需要用一个孔板限制流量- handle abrasives duty better than API plan 11处理含有磨蚀性颗粒的工况处理含有磨蚀性颗粒的工况13方案好于方案好于11方案方案- higher seal chamber pre

20、ssure to suppress vaporisation较高的密封腔压力可抑制它的汽化较高的密封腔压力可抑制它的汽化三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统+=Points to Note for API Plan 14: API 冲洗方案冲洗方案 14 应注意的事项：应注意的事项：- Flow back to suction side will evacuate vapours that may collect in seal chamber.- Recommended for light hydrocarbon service. 三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Recircul

21、ation from pump discharge through a flow control orifice and cooler to sealCooling Water Outlet冷冷水出口水出口Cooling Water Inlet冷水冷水入口入口三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Recirculation from a pumping ring in the seal chamber through cooler and back to seal 冲洗液通过密封冲洗液通过密封腔中的泵效环从密封腔

22、中流出经过换热器，再返回到密封中，形成自封闭腔中的泵效环从密封腔中流出经过换热器，再返回到密封中，形成自封闭循环。循环。Throat bushingSuction入口入口Discharge出出口口18 - 24Vent at highest point of the piping排排起在管线起在管线的最高点的最高点Cooling Water Outlet冷冷水出口水出口Cooling Water Inlet冷冷水入口水入口mechanical seal with pumping ringHeat exchanger换热器换热器三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Recirculation

23、from pump discharge through a cyclone separator delivering clean fluid to the seal and fluid with solids back to pump suction line冲洗液从泵出口流出，通过一旋液分离器，使干净流体进入冲洗液从泵出口流出，通过一旋液分离器，使干净流体进入密封腔，带有颗粒的流体返回到泵入口处形成封闭循环密封腔，带有颗粒的流体返回到泵入口处形成封闭循环Clean overflowUnderflowInlet三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Points to Note for API

24、 Plan 32:对于对于API plan 32 须注意须注意:- Chose a proper source of seal flush to eliminate the potential for vaporisation of the injected fluid and to avoid contamination of the fluid being pumped with the injected flush.选择合适的密封冲洗源选择合适的密封冲洗源， 以减少冲洗流体的汽化，同时可避以减少冲洗流体的汽化，同时可避免冲洗流体被污染。免冲洗流体被污染。- Install a labyr

25、inth bushing at the bottom of the stuffing box to control the flushing and pressure if necessary.- - 如有必要的话，在密封腔底部安装喉如有必要的话，在密封腔底部安装喉部衬套或迷宫密封来控制冲洗和压力部衬套或迷宫密封来控制冲洗和压力。Single Seal Flushing from External Source单密封通过外部来源进行冲洗单密封通过外部来源进行冲洗Throat Bushing三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Recirculation

26、 from pump discharge through a cyclone separator delivering clean fluid through a cooler and then to seal and fluid with solids back to pump suction lineCooling Water OutletCooling Water Inlet三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Points to Note for API Plan 52:nTypically used with an Arrangement 2 unpressurised dual

27、seal.通常用于不带压双封通常用于不带压双封 nDuring normal operation, circulation is maintained by an internal pumping ring.在正常在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环 n The reservoir is usually continuously vented to a vapour recovery system and is maintained at a pressure less than the pressure in the seal chamber.储罐通

28、常与回收系统相连通，罐内压力通储罐通常与回收系统相连通，罐内压力通常低于密封腔压力常低于密封腔压力Pressure Gauge 压力计Level Gauge 水准仪Fill valveOrificeDrainLevel Switch (H) 电平开关Level Switch (L)Pressure Switch 压力开关(Normally Open)Vent valve 排气阀 External reservoir providing buffer fluid for the outer seal of an unpressurised dual seal arrangement.外部储罐对不

29、带压双封的外密封起缓冲液的作用外部储罐对不带压双封的外密封起缓冲液的作用三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Pressure Gauge 压力表Level Gauge 水准仪Level Switch (L)电平开关Vent Valve 排气阀(Normally Close) 通常关着OrificePressure Switch 压力操纵开关 External Pressure 外部压力外部压力 SourceOne-way Block Valve(Normally Open)Points to Note for API Plan 53:nTypically used with an Arra

30、ngement 3 pressurised dual seal.通常用于带压双封通常用于带压双封 nDuring normal operation, circulation is maintained by an internal pumping ring.在正常在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环n The reservoir pressure is greater than the process pressure being sealed.罐内压力通常高罐内压力通常高于被密封介质压力于被密封介质压力 External reservoir prov

31、iding pressurised barrier fluid for the outer seal of an pressurised dual seal arrangement.外部储罐对带压双封的外部储罐对带压双封的外密封起隔离液的效果外密封起隔离液的效果Drain三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统Points to Note for API Plan 62:n对于对于API plan 62 须注意须注意:nThe quench may be required to prevent solids from accumulating on the atmospheric side o

32、f the seal.增加吹扫口以防止在密封大气增加吹扫口以防止在密封大气侧有颗粒的积累侧有颗粒的积累nTypically used with a close-clearance throttle bushing.n普遍使用节流衬套普遍使用节流衬套Single Seal Quench from External Source单密封通过外部急冷单密封通过外部急冷三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统三、机械密封辅助系统（一）载荷系数（一）载荷系数K K的计算的计算K=AeA（d2d0）（d2d）Ae=4A=4（d2d0）（d2d）K=四、机械密封的计算四、机械密封的计算（二

33、）端面比压的计算（二）端面比压的计算t t + +p p m mFP=P14（d2d0）（d2d0）（d2d）K=Fm=Pm4（d2d1）Ft=Pt4（d2d1）F=Pb4（d2d1）P Pm mPP1 1端面比压端面比压P Pb bP Pt t + +（K K ）P P1 1：膜压系数膜压系数0.50.5（中粘度），（中粘度），=0.65=0.650.750.75（低粘度），（低粘度）， =0.3=0.30.40.4（高粘度）。（高粘度）。四、机械密封的计算四、机械密封的计算 密封端面的摩擦热同时取决于端面比压和摩擦副线速度。密封端面的性质要考虑P、V的乘积，即PV值。 PV值过大：液膜气化

34、，密封失效，端面严重磨损。因此对一定摩擦系数的端面材料组对，有一许用PV值。P：端面比压 ； V=（d1d2）n/120103为摩擦副平均线速度。PVPV。（三）（三）PVPV值计算值计算各种组对在非平衡型机械密封中的许用PV值（单位：MPam/s）SiC/硬石墨SiC/ SiCWC/硬石墨WC/WCAl2O3 /填充PTFEWC/青铜WC/软石墨Cr2O3喷涂/石墨Stellite/软石墨252025201.521085四、机械密封的计算四、机械密封的计算（一）（一） 机械密封的选型机械密封的选型1、密封选型考虑的因素（1）P机械密封腔的压力。根据压力确定机械密封是选用平衡型的密封还是非平衡

35、型。（2）V机械密封的线速度。根据线速度确定机械密封是静止型还是选旋转型。（3）T机械密封腔的温度。根据温度确定机械密封是波纹管型的还是弹簧型的以及确定机械密封辅助密封选什么。（4）完整的机械密封结构尺寸。（包括冲洗、背冷及排液开孔的轴向及周向位置）。（5）介质的特性浓度、粘度、腐蚀性、有无固体颗粒及纤维杂质，是否易汽化或结晶等。（6）主机工作特点及操作的连续性。（7）主机对密封的泄漏量及泄漏方向的要求。（8）操作及生产工艺的稳定性。五、机械密封的选用五、机械密封的选用 2、 根据P-V-T选型（1）对于介质粘度高、润滑性好的，P0.7Mpa或介质粘度低、润滑性差，P0.5Mpa时通常选用非平

36、衡型密封，反之选用平衡型密封。（2）当V25m/s时可以选用旋转型密封，反之必须选用静止型密封。（3）机械密封标准规定当密封腔的温度T150时属于高温通常选金属波纹管型密封，反之通常选用弹簧密封。 （4）补偿机构旋转时易产生质量不平衡，同时消耗搅拌功率，因此，旋转式密封不能用于高速；而静止式密封可用于高速。但是旋转式密封安装比较方便。所以，普通的机械密封大多采用旋转式结构。五、机械密封的选用五、机械密封的选用 3、 根据介质选型（1）当介质的腐蚀性较弱，通常选用内置式；当介质属于强腐蚀性介质时，通常选用聚四氟乙烯波纹管或外置式密封。（2）对于易结晶、易凝固和高粘度介质，应该选单弹簧型或弹簧外置

37、型机械密封。（3）对于有杂质、纤维或固体颗粒的介质，应该选用硬对硬的摩擦副组合。（4）对于易燃、易爆、有素、有害的介质，应该选用串联或双端面密封。五、机械密封的选用五、机械密封的选用（二）（二） 机械密封材料选择机械密封材料选择 1、 密封端面材料要求：（1） 机械强度高, 能耐压和耐压力变形;（2）具有耐干磨性、耐高载荷性, 自润滑性好;（3） 配对材料的磨合性好, 无过大的磨损和对偶腐蚀;（4） 耐磨性好, 寿命长;（5）导热性和散热性好;（6） 耐高温性好;（7） 抗热裂性好;（8） 耐腐蚀性强;（9） 线膨胀系数小;（10） 气密性好。 常用摩擦副材料： （1）碳石墨：是机械密封的主要

38、耐磨材料之一，碳与石墨都不是五、机械密封的选用五、机械密封的选用 理想的摩擦副材料，以碳为主体加入定量石墨粘结煅烧，成为碳石墨，根据加入的石墨多少，可分为软、中、硬三种，石墨越多，越软。由于烧结过程中，部分粘结剂挥发，导致制品中产生微孔，在带压介质中，介质通过气孔而产生“冒汗”现象，可通过浸渍树脂或金属以防止这种现象，并且材料的物理性能有所改变。碳石墨的耐磨性优于石墨，导热性介于石墨与碳之间（石墨的导热性与可与金属相当，介于铝和碳钢之间，碳的导热性只有石墨的1/100），碳石墨的导热性在石墨与碳之间。 （2）聚四氟乙烯：纯聚四氟乙烯韧性与弹性较好，可做V形圈及波纹管等。但它不耐磨，故需要在其中

39、加入填充料，以制作动、静环及其他耐磨零件。 （3）氧化铝：陶瓷硬度较高，耐腐蚀和磨损，并耐受一定的温度，是制作动静环较为理想的材料。但是，硬度高，脆性大，机加工困难，使用不当会开裂。氧化铝陶瓷主要有含氧化铝99%和95%，简称为99陶瓷/95陶瓷。陶瓷中加入一定的金属粉，可以改善抗震性和脆性，但耐腐蚀性能有所下降。 五、机械密封的选用五、机械密封的选用（4）碳化硅：黑色，类似石墨外观，有自润滑性，摩擦系数约为硬质合金的1/2，耐磨性优于氧化铝、氮化硼、碳化物，与石墨组成摩擦副，其耐磨性能更好。其硬度高，耐热性好，耐腐蚀尤其耐碱性能在陶瓷中居首。与其他硬质材料相比，它的摩擦系数极低。（5）硬质合

40、金：以硬质合金为摩擦副的应用很广，常用的硬质合金以WC为硬质项，以Co为粘结项烧结而成，成为碳化钨。耐磨性、导热性明显高于高速钢。线胀系数小，耐蚀性能好。常用的摩擦副材料牌号YG6为WC含量94和Co含量6的碳化钨硬质合金。（6）另外，钢结构硬质合金，高硅铸铁，铬钢，铬镍钢以及堆焊硬质合金、喷涂陶瓷等也有应用。五、机械密封的选用五、机械密封的选用2、 辅助密封材料要求：（1） 材料致密性好，不易泄漏介质；（2） 有适当的机械强度和硬度；（3 ）压缩性和回弹性好，永久变形小；（4 ）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；（5 ）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化

41、小，且不粘附在金属表面上；（6） 摩擦系数小，耐磨性好；（7） 具有与密封面结合的柔软性；（8 ）耐老化性好，经久耐用；（9） 加工制造方便，价格便宜，取材容易。 橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。五、机械密封的选用五、机械密封的选用3、其它金属材料要求：（1）与介质接触的金属件，其材料耐腐蚀等级不得低于泵的材料等级；（2）密封上的螺纹连接件材料必须为奥氏体不锈钢或更高耐蚀材料，（3）弹簧材料必须为奥氏体不锈钢或更高耐蚀材料。（4）焊接金属波纹管材料为316L或AM350或INCONEL718。4、密封元件材料使用温度限（1）摩擦副的温

42、度限+260+200+400+180+280+220+200温度限（）浸锑石墨浸铅石墨浸铜碳石墨浸巴氏合金碳石墨浸酚环氧脂碳石墨浸呋喃树脂碳石墨浸酚醛树脂碳石墨材料碳石墨的温度限五、机械密封的选用五、机械密封的选用+400+288+120+400+232+117温度限（）镶嵌碳化钨（17-4PH）镶嵌碳化钨（C-耐蚀镍基合金）镶嵌碳化钨（不锈钢）整体碳化钨整体铸造斯太利特（钨鉻钴）硬质合金堆焊斯太利特（钨鉻钴）硬质合金材料金属、陶瓷和非金属等的温度限+71+177+177+177+427+371温度限（）填充玻璃聚四氟乙烯表面镀铬陶瓷青铜碳化硅硅化石墨材料五、机械密封的选用五、机械密封的选用（

43、2）辅助密封的温度限-100+250-100+250-18+204-65+230-40+130-40+100（低丙烯晴）-30+120（中丙烯晴）-20+120（高丙烯晴）温度限（）聚四氟乙烯氟硅橡胶氟橡胶硅橡胶氯丁橡胶丁晴橡胶材料-40+177+400-18+280+325+400温度限（）聚四氟乙烯包橡胶膨胀石墨全氟橡胶氟橡胶+石棉聚四氟乙烯+石棉材料（3）金属元件温度限400+200+275+200+120温度限（）镍铬钛合金镍铜合金18-8不锈钢硬拔碳钢琴钢丝材料五、机械密封的选用五、机械密封的选用 （一）安装前对设备的检查（一）安装前对设备的检查1、工况相符合。2、应确保系统已经关闭

44、，并处于无压及冷却状态。3、确认机械密封的型号及设备型号及位号，以确保机械密封的工作参数和应用。对于单端面机械密封的维修，在拆除轴套前应测量其相对位置尺寸并记录，以确保机械密封压缩量的准确调整。 机械密封运行的好坏及寿命的长短较大程度上取决于设备自身的条件，因此在安装机械密封前，仔细对设备进行检查将会降低密封失效的可能及维修的费用。对设备须从以下几个方面进行检查： 1、密封腔孔径及深度尺寸应该与密封组装图上尺寸一致，一般偏差为0.13mm；轴或轴套的尺寸偏差为0.03mm或0.00mm0.05。轴的轴向窜量检查，总的轴向窜量不能超过0.5mm；轴的径向跳动检查，轴的径向跳动一般小于0.05mm

45、。径向跳动过大，有可能造成轴或轴套的磨损；密封面之间泄漏量增加；设备的振动加剧从而降低密封的寿命。六、机械密封的使用六、机械密封的使用 2、轴的弯曲度检查。轴的最大弯曲度应小于0.07mm。密封腔表面的跳动检查，密封腔与压盖连接面的跳动不能超过0.13mm。密封腔表面如与轴不垂直，有可能造成机械密封一系列的故障。因为密封压盖是靠螺栓固定在泵体上的，连接面跳动过大，造成压盖安装倾斜，依次造成密封静环倾斜，从而导致整个密封不正常晃动，这是产生微振磨损的主要原因，另外机械密封与轴或轴套的辅助密封磨损也将加剧，再有就是密封的不正常晃动也将造成金属波纹管或传动销的磨损和疲劳，导致密封的过早失效。 3、密

46、封腔孔与轴的对中检查，不对中度应小于0.13mm。密封腔孔与轴不对中，将会影响密封面之间的动载荷，从而缩短密封的运转寿命。调整该对中度，可通过调整泵头与轴承架之间的垫片或对该接触面重新加工，来获得较好的对中度。 （二）安装前对密封的检查（二）安装前对密封的检查 无论是新换的机械密封，还是修复的密封，在安装前均需仔细检查以下各项：检查所有的部件，部件须干净无垢，尤其是动静环的密封面；检查密封的转动部件，传动销及弹簧销等均动作自如；检查转动部件的定位螺丝，定位螺丝应松紧自如，旧的应更换；根据密封安装图仔细检查全部辅助密封圈的厚度，厚度不合适将会影响密封的正确定位及施加于密封面上的弹簧载荷；检查所有

47、的旋转部件与轴或轴套配合适当；检查动静环密封面，不能有任何刻痕或划伤，任何一点细微的损伤都有可能造成密封面泄漏。六、机械密封的使用六、机械密封的使用 （三）装有机械密封的设备启动、操作和使用（三）装有机械密封的设备启动、操作和使用 正确的操作和使用对于机械密封的寿命影响也至关重要，一般说来，以下注意事项适用于大多数机械密封的正确使用。 1、大多数机械密封设计时都是考虑在液态的环境中工作，因此开车以前密封面就必须浸在液体之中，干运转会严重破坏密封面，影响密封的使用和寿命。 2、与设备相连的管道系统也必须清理干净，该系统的杂物如不及时清理干净，长期运转后，杂物有可能进入密封中，从而影响密封的寿命。

48、新设备密封的提前失效大多数是由于这种原因造成的。因此新设备开车前在进口设置过滤器很有必要。 3、打开冷却或冲洗系统，无论设备是否运转，最好不要切断冷却或冲洗系统，尤其是在设备输送的是热的介质或介质冷却后有可能结晶的情况下。 4、对于新安装的设备，在第一次运转时，开始有可能发生轻微的泄漏，这是正常现象，随着密封的磨合，泄漏量会减少直至不泄漏。但如果持续时间的泄漏，应进行检修。 5、设备运转的好坏也是影响密封寿命的一个关键因素。泵的汽蚀、抽空不但影响泵的性能，也会对密封产生不利的影响。汽蚀、抽空会造成轴的不正常振动和摆动，使轴承损坏，破坏密封面之间形成的液膜造成干磨，甚至把波纹管拉裂，静环脱离防转

49、销发生转动，动静环崩裂，最终导致密封失效。六、机械密封的使用六、机械密封的使用 6、按产品安装说明书，确认机械密封的压缩量等安装尺寸。 7、单弹簧传动的机械密封，确认弹簧旋向正确，一般从静止环端看，轴转向为顺时针时，应为右旋弹簧。反之则为左旋弹簧 8、全面检查机械密封、附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。 9、机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。一般静压试验压力用23公斤/平方厘米。 10、启动前对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。 12、热油泵开启前必须预热，升温或降

50、温速度不大于50/h，避免轴与泵壳受热不均匀，受热膨胀不同步，造成密封损坏。特别是长轴双支承热油泵。 13、对于利用外封油系统的机械密封，开泵时应先启动封油系统；停泵后再停止封油系统。 14、热油泵停运后不能马上停止封油及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。 15、启动前，点动设备确认转向正确。六、机械密封的使用六、机械密封的使用 （16）泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。 （17）泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。 （18）泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密

51、封面干摩擦及密封破坏。 （19）密封情况要经常检查。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10滴/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵检查密封。（四）机械密封的检修（四）机械密封的检修 机械密封的检修无须特别的工具和材料，一般来说检修机械密封须备有如下工具和材料： 1、白布和软纸：在机械密封的检修和安装过程中，干净是一个最基本的也是最关键的条件，检修机械密封时，一般不允许带手套作业。 2、干净的润滑油：机械密封的所有辅助密封，与之接触部位均有一薄层油膜，因此安装辅助密封时需在辅助密封上涂上薄薄的一层干净的润滑油。选用的润滑油应与介质或密封液相溶，但不能溶解辅助密封材质

52、，所有与轴或轴套接触的部件，安装时最好也涂上少量的润滑油。 3、研磨机或研磨平板及研磨用的金刚砂磨料。 4、紧固定位螺丝用的内六角扳手。一般机构密封用的定位螺丝均为不锈钢材质，不合适的工具有可能损坏螺丝，从而不能很好地紧固动环座。六、机械密封的使用六、机械密封的使用 （五）拆装及检修注意事项（五）拆装及检修注意事项1、要十分注意避免安装中所产生的安装偏差，（1）上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上紧，防止压盖端面偏斜。（2）检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周要均匀。2、弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差1.00毫米。过大会增加端面比压，加速端面磨损。

53、过小会造成比压不足而不能起到密封作用。3、旋转型密封.动环安装后应保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。4、在拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。可做一对钢丝勾子，伸入传动座缺口处，将密封装置拉出。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。5、如果在泵两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼。6、对运行过的机械密封，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为这样移动后，摩擦副原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。 7、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；六、机械密封的使用六

54、、机械密封的使用（一）机械密封主密封点的密封原理（一）机械密封主密封点的密封原理 动环与静环之间的密封：是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上产生一适当的压紧力（比压）使两个光洁、平直的端面紧密贴合；端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用。两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。（二）机械密封泄漏点（二）机械密封泄漏点 目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛，而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求，机械密封的应用前景将更加广泛。机械

55、密封的密封效果将直接影响整机的运行，尤其是在石油化工领域内，因存在易燃、易爆、易挥发、剧毒等介质，机械密封出现泄漏，将严重影响生产正常进行，严重的还将出现重大安全事故。七、机械密封的失效分析七、机械密封的失效分析 机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有六处：1、动、静环间泄漏； 2、轴套与轴间的泄漏；3、动环与轴套间的泄漏；4、静环与静环座间的泄漏；5、密封压盖与泵体间的泄漏； 6、动、静环镶嵌结构配合处泄漏。 一般来说，轴套外伸的轴间、密封压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

56、长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、研判，才能得出正确结论。七、机械密封的失效分析七、机械密封的失效分析 （三）故障检查（三）故障检查 1、收集整套密封元件。 2、检查磨损痕迹（1）磨痕变宽：表明电机与泵严重不对中： 原因：（a）轴承损坏 （b）轴抖动或轴变形 （c）轴弯曲 （d）泵气蚀产生振动。（e）联轴器未对中 （f）管线应力 （g）密封静坏倾斜。（2）磨痕变窄：表明密封超压，密封设计有误，选高压或高温机封。（3）无磨痕：可能是静环与动环一起旋转。（4）无磨痕但有亮点：超压或表面粗糙或是压盖压不均匀。3、检查密封面 (1)断裂：一般发生在陶瓷环上.高温拒用陶瓷（150C）

57、（2）硬密封面深痕:因为固体颗粒会埋入软密封面内并生成磨削性结晶体磨削硬密封面。4、传动件磨损：轴套传动键的磨损。5、检查弹性元件（1）弹簧和波纹管断裂。七、机械密封的失效分析七、机械密封的失效分析 （2）弹簧卡住。 （3） 弹性体断裂、硬化或损坏。 6、检查磨擦碰撞情况。（四）故障分析和判断（四）故障分析和判断 机械密封开始出现大量泄漏，说明密封已经失效。常见的非正常失效原因一般有以下几点： 1、在安装之间，选用的密封部件有问题。这包括部件未处理干净，部件有破损（划痕或裂缝）或是其它原因。 2、密封安装不正确，这主要指密封定位设置不正确。 3、密封选用不正确，包括密封主体或密封环材质选用不当

58、，设计时没有综合考虑好压力、温度、转速以及流体特性等各方面的因素。 4、操作失误。设备启动时密封液的压力不足、密封干运转或是密封辅助系统未投入运行。 5、密封腔有杂物。有可能是安装时带进去杂物或是辅助系统处理不干净。 6、设备本身运转不良导致密封失效。轴的串量、摆动或是振动过大。 机械密封一旦出现故障泄漏时，不能立即停车检修，当设备还在运转时，相关人员就应立即到现场进行检查，仔细观察设备的工况，辅助系统七、机械密封的失效分析七、机械密封的失效分析的压力流量，泄漏部位以及设备振动情况等各方面因素，以便于分析失效的原因。 （五）典型泄漏原因分析及判断（五）典型泄漏原因分析及判断 1安装静试时泄漏。

59、 a)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； b)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； c)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； d)如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。 e）其它原因：动、静环V形密封圈方向装反，或安装时反边；紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退。轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够；如用手转动轴泄漏方向性则有如下原因：弹簧力不均匀，单

60、弹簧不垂直，多弹簧长短不一或个数少；密封腔端面与轴垂直不够。 此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。七、机械密封的失效分析七、机械密封的失效分析 2、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的离心力，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： a) 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； b)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； c)动环密封圈过紧，弹簧无法调整