波纹管机封技术交流（课堂PPT）

1、3/7/20221波纹管机封技术交流您的肯定是阳光、空气和水！3/7/20222交流内容波纹管机械密封的基本原理 波纹管机械密封的材料波纹管机械密封的冷却和冲洗波纹管机械密封的使用和安装波纹管机械密封的故障分析3/7/20223机械密封的定义 机械密封的定义： 机械密封是一种依靠弹性元件和介质压力压紧动、静环端面从而达到密封的部件。 通过阻止泄漏、减少摩擦。机械密封的作用： 1.提高机器效率、降低能耗。 2.提高机器的可靠性。 3.安全和环境保护。3/7/20224波纹管机械密封的基本原理 按弹性元件的种类分类： 弹簧：性能稳定 波形弹簧：轴向尺寸紧凑 液压成型波纹管：焊缝少、耐高温 金属焊接

2、波纹管：轴向尺寸紧凑、耐高温 其它弹性元件：板簧3/7/20225波纹管机械密封的定义 波纹管机械密封是以环状金属薄片组焊作为弹性元件和隔离元件，从而实现密封的部件。3/7/20226波纹管机械密封的发展史 1885年首先在英国申请机械密封专利。 1957年出现了第一套金属焊接波纹管机械密封。 6070年代，我国第一套金属焊接波纹管机械密封在兰州炼油厂诞生。 8090年代，克隆集团为代表的密封行业通过攻关，使金属焊接波纹管机械密封在品种、材料、技术等方面都达到了新的水平，对进口密封进行批量国产化改造，促进了我国机械密封技术的发展。 仿制合资自主开发3/7/20227波纹管机械密封的基本原理3/

3、7/20228波纹管机械密封的基本原理 金属焊接波纹管： 优点：体积小、耐高压、弹性力精确、适用转速高、无滑移o圈、弹性元件无散落可能 缺点：加工复杂、易淤塞3/7/20229波纹管机械密封的基本原理 弹簧密封： 优点：加工简单、适用范围广 缺点：零件多、体积大3/7/202210波纹管机械密封的基本原理3/7/202211基本元件的作用和要求 摩擦副：使密封面紧密贴和，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 波纹管组件：起隔离、预紧、补偿、缓冲的作用。要求具有适当的弹力，良好的压力、密封特性，从而保证在压力作用下端面贴和良好。 辅助密封元件：除端面外，所有密封点的

4、密封及缓冲作用。 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。3/7/202212波纹管机械密封的基本原理 基本组成元件波纹管（温度、腐蚀） A M 3 5 0 、00Cr17Ni12Mo2( 3 1 6 L ) 、Hastalloy C 、Inconel718(GH4169)3/7/202213波纹管机械密封的基本原理 基本元件镶嵌环 端面材料端面材料：浸呋喃树脂石墨、浸锑石墨、碳化硅、硬质合金 环座材料环座材料：1Cr18Ni9Ti、2Cr13、0Cr17Ni12Mo2(316) 、Hastalloy C3/7/202214波纹管机械密封的典型结构 法兰联接、

5、静止型3/7/202215波纹管机械密封的典型结构 顶丝传动、旋转型3/7/202216耐高温、长寿命的原理 耐高温：取消滑移直径处的弹性体密封的耐温限制。 长寿命：无滑移摩擦阻力，弹簧比压降低。3/7/202217波纹管机械密封的耐压能力 “作用中径”受压力影响。 波纹管机械密封有效作用中径与弹簧密封的滑移直径在理论计算上的意义是相同的，但波纹管有效作用中径随密封介质压力的变化而变化。3/7/202218波纹管机械密封的耐压能力 核心技术特点3/7/202219波纹管机械密封的耐压能力 核心技术特点3/7/202220波纹管机械密封的耐压能力 与常规金属波纹管密封比较耐压范围 常规金属波纹管

6、密封： 最低-0.1MPa(真空) 最高2.0MPa 新型金属波纹管密封： 最低-0.1MPa(真空) 最高5.5MPa 3/7/202221克隆集团波纹管机械密封介绍3/7/202222克隆集团波纹管密封分类标标 准准 系系 列列C C5 50 0非非 标标 准准 系系 列列某某 些些 特特 殊殊 工工 况况 条条 件件进进 行行 的的 针针 对对 性性 设设 计计旋旋 转转 型型非非 标标 准准 系系 列列某某 些些 特特 殊殊 工工 况况 条条 件件进进 行行 的的 针针 对对 性性 设设 计计标标 准准 系系 列列D DB BM M B B- -1 1静静 止止 型型克克 隆隆 集集

7、团团波波 纹纹 管管 密密 封封3/7/202223DM系列机械密封 DM系列能够满足几乎全部的石油产品的密封要求，同时可密封部分化工介质，并能满足食品，医药，水处理等行业要求。3/7/202224DM系列机械密封 模块化设计 法兰联接 平垫密封 静止型3/7/202225DBM-B-1型机械密封G3G3型密封型密封波纹管密封动态性能好，波纹管密封动态性能好， 适合高温环境适合高温环境强制内冷结构简单，效率更高强制内冷结构简单，效率更高3/7/202226DBM-B-1型波纹管组件DBM-B-1DBM-B-1型密封可型密封可配用冷却水套，配用冷却水套，利用软化水或低利用软化水或低压蒸气等流体对

8、压蒸气等流体对密封高温工作环密封高温工作环境进行控制。境进行控制。适合密封中高粘适合密封中高粘度介质，并允许度介质，并允许介质含有较多固介质含有较多固体颗粒。体颗粒。3/7/202227DM机封1、2系列简介 2系列：出现早、尺寸长 1系列：尺寸短 结论：同一规格的不同泵位的密封可以保证波纹管组件长度一致，但是应防止因材料不同而发生的错误选用、错误安装！波纹管组件波纹管环头3/7/202228C50系列机械密封 可以满足石化、炼油、化工、化纤、食品、医药、热电等不同行业不同的要求。 用来密封清洁或有颗粒的中低粘度介质。更是解决有毒、腐蚀等问题最好的选择。3/7/202229C50系列机械密封

9、“G3”型： C52、C55、C58型 标准化设计：DIN24960 波纹管密封：动态性能好 “O”型密封圈：仅作为静密封，简单可靠 紧定螺钉定位：安装简单 耐蚀设计：有专用的耐腐蚀型密封3/7/202230C52型机械密封3/7/202231克隆集团波纹管密封性能极限性能极限性能温度温度:-75400:-75400压力压力: -0.12.0MPa : -0.12.0MPa （5.5MPa 5.5MPa ）速度速度: :最高最高50m/s50m/s或不或不超过超过10000rpm10000rpm（19000rpm19000rpm）规格：规格：3030100mm100mm3/7/202232波纹

10、管机械密封的材料 端面材料端面材料：浸呋喃树脂石墨、浸锑石墨、碳化硅、镍基硬质合金、钴基硬质合金 辅助密封材料辅助密封材料：聚四氟乙烯、柔性石墨、铝、铜 结构件及波纹管材料结构件及波纹管材料：1Cr18Ni9Ti、2Cr13、0Cr17Ni12Mo2(316) 、 4J42、4J43、00Cr17Ni12Mo2(316L)、 Hastalloy C、Inconel718(GH4169)3/7/202233波纹管机封的材料端面 S浸呋喃树脂石墨 ：耐酸碱温 、适用温度小于160 C浸铜石墨 :耐高温、适用温度小于400 T浸锑石墨 ：耐高温、适用温度小于450 G反应烧结碳化硅：耐高温、腐蚀、适

11、用温度小于1000 O常压烧结碳化硅 ：耐高温、腐蚀、适用温度小于1000 U镍基硬质合金 ：耐高温、耐酸、适用温度小于400 W钴基硬质合金 ：耐高温、耐碱、适用温度小于4003/7/202234波纹管机封的材料波纹管 6- 00Cr17Ni12Mo2(316L)中等腐蚀、适用温度小于260 1 -Hastalloy C强腐蚀、适用温度小于260 5-AM350不耐蚀、适用温度小于350 9- Inconel718(GH4169)中等腐蚀 、适用温度小于3503/7/202235波纹管机封的材料结构件 8-1Cr18Ni9Ti : 3-0Cr17Ni12Mo2(316) : 2-2Cr13：

12、线膨胀系数小、不耐腐蚀 1- Hastalloy C：耐腐蚀 4- 4J42、4J43：不耐腐蚀、定膨胀合金3/7/202236克隆波纹管机封常用材质代号 环片、环座材质组合 160 ：W8、U8、O8、S8 、W3、U3、O3、S3 、S2 200 ：W2、U2、O2、 T2 400 ：W4、U4、O4、T4 波纹管组件材质 260 ：6、1 370 ：5、93/7/202237密封辅助系统 整个机械密封装置是由密封和密封辅助系统组成的。密封用于封堵工作介质，而辅助系统主要是为密封提供良好的周围环境，保证密封在最佳工作条件下工作。 密封辅助系统有压力控制、温度控制、空气和杂质清除以及流体替代

13、（阻塞）等系统。 API682、API610均在相当篇幅上介绍了机械密封辅助系统的布置形式。3/7/202238波纹管机封的冷却和冲洗 冲洗是将密封流体引入到密封腔内，完成密封的润滑、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。3/7/202239波纹管机封的冷却和冲洗 冷却是将冷却流体引入在大气侧（密封内部），对密封进行冷却、净化和泄漏收集。3/7/202240有几种冲洗方式？ 按密封流体的流动方向可以分为正向冲洗、反向冲洗和贯穿冲洗。 按冲洗流体的来源可以分作：自冲洗和注入式冲洗。3/7/202241有几种冷却方式？ 冷却可分为直接和间接冷却两种方式。 所谓直接冷却就是冷却流

14、体直接和密封端面接触达到冷却的目的。一种方法是在压盖的大气端通以冷却液体（一般为水），主要冷却静环的内圈，这种方法一般称为“急冷”(或背冷)。这种冷却兼有稀释和收集泄漏介质的功能。 另外，就是在泵盖、泵体以及密封压盖中通以冷却水对密封腔内的介质进行冷却。3/7/202242没有冲洗时易出现那些故障？ 摩擦副产生的热量，要通过冲洗液体带走，以保持端面温度正常，液膜不气化。 a.摩擦副产生的热量不能及时带走，端面温度高，液膜易气化，工作不稳定，易失效。 b.机械杂质积存于密封腔内，易进入端面，密封出现磨粒磨损失效。 c.密封腔内出现气蚀或抽空时，易损伤密封。3/7/202243外接冲洗能减少抽空和

15、气蚀对机封的影响？ 可以。 外接冲洗的温度、流量、压力较为稳定且不受泵本身压力变化的影响。在工艺操作波动导致泵内抽空和气蚀时。能够及时给密封补充液体，保证了密封的润滑和正常运转。3/7/202244耐高温的波纹管机封是否可以取消外接冲洗？ 不可以。 首先应了解外接冲洗的功能和作用。外接冲洗具有洁净、温度恒定的特点。 a.洁净的外冲洗可以冲刷掉密封周围的脏污颗粒，保持端面间液膜洁净，防止端面的磨粒磨损。 b.温度恒定的外冲洗可以保证密封工作恒定防止弹性元件高温失弹。 因而，不仅脏污介质不可取消外冲洗，而且虽说波片选用了耐高温失弹的金属，但有些高温介质为了保证端面液膜稳定不汽化，仍要保有外接冲洗降

16、温。3/7/202245蒸汽背冷与水冷的区别？ 二者虽然作用位置相同但仍有所区别，低压和蒸汽水冷，是在密封与大气之间充满了常温或60-70的工业用水。前者的目的是用蒸气来保温和阻隔介质直接向大气的泄漏，并收集至指定位置。后者的目的是通过水来冷却密封和将泄漏的介质稀释收集到指定位置。3/7/202246如何选择冲洗液？ 对于注入式冲洗由于介质与冲洗流体成分不同。因而对冲洗流体提出了一些要求。 1） 冲洗液应清洁、无腐蚀、润滑性好，与泵内介质相容。 2） 冲洗液进入泵内不影响产品质量，无污染环境及其它不影响。 3） 冲洗液进入泵内不影响泵的正常运转。如，不引起泵的抽空和气蚀。 4） 冲洗液有良好的

17、导热性，能及时将热量导出。冲洗温度要符合工作要求。3/7/202247波纹管机械密封的使用和安装常常遇到这样的情况，同一个厂的产品在不同用户处表现出的性能不同，安装和使用技术水平高的用户密封效果好。同一用户在不同使用时期密封效果差别很大，建厂初期，机械密封泄漏量大，使用寿命短，经过几年甚至十几年后，密封效果大大改观。同一个生产装置不同的生产时间密封效果也不相同。开工时效果不好，生产正常后故障减少。这是因为装置开工时要经常调整操作，生产不正常，泵和机械密封就不正常。3/7/202248统计结果显示安装的重要性产品质量产品质量工艺条件工艺条件安装问题安装问题意外故障意外故障其它其它机械密封是泵的一

18、个部件，泵的安装及运转情况无疑要对机械密封产生一定的影响，必须全面提高安装质量，才能保证机械密封性能。3/7/202249安装机械密封泵的技术要求 转子部分轴的径向跳动不超过0.03-0.05mm；叶轮口环跳动不超过0.06-0.10mm；轴套跳动不超过0.04-0.06mm；叶轮应找静平衡。 各部件的相对位置公差密封腔与轴的同轴度 0.10mm止口端面与轴的垂直度 0.05mm转子的轴向窜量 0.3mm 电机单独运转时其振幅不超过0.03mm3/7/202250安装机械密封泵的技术要求3/7/202251安装及操作步骤 泵的检查 泵体的清洁 机械密封的组装 盘车检查 安装辅助设施 将泵入口阀

19、打开，引入介质试静压，检查密封性，如无泄漏，则缓慢盘车，一方面检查有无泄漏，同时也，逐渐加快盘车速度，然后启动泵，无泄露漏或轻微泄漏可投入运转，可停泵备用3/7/202252DM系列密封如何安装？ DM系列安装形式为主的密封旋转部分和静止部分分别与轴套、压盖上法兰盘用螺钉联接及平垫密封的机械密封。3/7/202253DM系列密封如何安装？ a.参照密封工作图，将动环、波纹管组件各加一个密封平垫分别装入轴套、压盖，用专配的圆柱头螺钉紧固，注意螺钉长度符合工作图要求。拧紧螺钉时按对角线方法分三四次将全部螺钉紧固。各螺钉的拧紧力矩应尽量一致，紧固力不均可能造成端面变形，导致密封失效。b.安装过程中注

20、意不要把波纹管组件压至其压并高度，以免造成永久变形。3/7/202254DM系列密封如何安装？ c.注意不能磕碰密封动、静环端面，安装时只能对波纹管尾座和动环尾部施力。 d.将动、静环端面擦拭干净后，端面间要防止细微纤维状物或颗粒杂物进入，轻轻将动、静环端面合到一起，如带有限位板，将限位板插入轴套的槽中并固定。将其它件装到密封的轴套或压盖上，整套密封保管好，待装泵。3/7/202255DM系列密封如何安装？ e.装泵前依据密封工作图检查密封装配尺寸并核算密封实际压缩量L2，如符合要求，即可安装密封，装泵，操作检验。如果压缩量偏小，在2mm内，可增加动、静环密封垫数量，动、静环密封垫最多只能各加

21、一个。如果压缩量偏小较多，只能修改轴套定位尺寸或重新设计制造密封。如果压缩量偏大，在2mm内，可增加压盖止口垫数量，最多只能增加两件，如果压缩量仍然偏大，也同样修改轴套定位尺寸或重新设计制造密封。对于有限位板的密封，可不必考虑密封压缩量问题，但应核实密封腔深度，避免动环固定螺钉扫膛。3/7/202256C50系列如何安装？ a.参照机封工作图中L1K尺寸,计算出B = （L1K-A）值。 b. 在轴套上找到B值的位置，按B值固定弹性组件的传动件，各顶丝预紧力要均匀。 C.测量尺寸E是否与图纸一致。3/7/202257C50系列如何安装？ c. 如果静环密封圈是聚四氟乙烯或柔性石墨，先将密封圈装

22、到静环上，平放到压盖内，对准压盖上的防转销，端面平垫新纸板，用压力机或千斤顶等类似机械将静环压入压盖，端面加力必须均匀，不可对静环局部用力，不允许对静环敲击。 将静环密封圈表面涂润滑剂后，套到静环上，再将静环装入压盖，注意静环后部的槽对准压盖上的防转销。3/7/202258C50系列如何安装？ d.将动、静环端面擦拭干净后，端面间要防止细微纤维状物或颗粒杂物进入，轻轻将动、静环端面合到一起，如带有限位板，将限位板插入轴套的槽中并固定。将其它件装到密封的轴套或压盖上，整套密封保管好，待装泵。 e. 装泵前依据密封工作图检查密封装配尺寸并核算密封实际压缩量，如符合要求，即可安装密封，装泵，操作检验

23、。3/7/202259波纹管机械密封的故障分析 整个机封发生泄漏时，就可以认定该机封已经失效。主要标志可以是：密封流体损失量超标；密封流体压力降低超标。 掌握失效机理并在采取对策的基础上，指出失效原因的工作故障分析。3/7/202260波纹管机械密封的故障分析 一般故障诊断的方法目测检查和故障判断。 失效模式： （1）外部迹象；（2）拆卸前检查结果；（3）拆卸后检查结果；（4）各密封元件的目测检查结果。 四个步骤： a.资料收集。b.综合分析。c.初步诊断。d. 在维修实践中验证诊断。3/7/202261波纹管机械密封的故障分析 一般机械密封分析时常见的密封故障原因，通常是经过分析使用中经历的

24、过程而得来的。 a.密封工作时气震（飞溅和溅射）。 b.密封泄漏和格兰结冰。 c.密封面稳定滴漏。 d.工作时密封尖叫。 e.格兰外侧有石墨环粉积聚。 f.泵和（或）轴振动。 g.密封寿命短。3/7/202262没有摩擦痕迹是什么原因？ 组成磨擦副的两个密封面经过一段时间的运转后，在宽环（硬）密封面上有清晰的磨擦痕迹有时密封面上没有磨擦痕迹，有几种原因： a.用顶丝固定在轴上的传动座和轴（套）打滑。这种传动方式高温和离心力作用下顶丝易松动，传动失效。 b.静环与动环没接触或端面比压过小，属于设计或安装失误。 c.在采用镶嵌结构时，环片松脱。3/7/202263石墨环表面出现均匀的环状沟纹是什么

25、原因? 端面间液膜丧失。 磨粒磨损。 浸渍物析出。 解决办法：a.采用适量的冲洗和冷却等措施，降低密封温度、改善密封工作环境。b.选用平衡型密封，降低pv值，改善密封端面的润滑状况。c.选用导热系数高的硬质材料制造密封环，例如碳化钨和碳化硅等。3/7/202264石墨环内缘磨损? 经常发生在高温泵上，冷却水结垢将石墨环内缘磨掉，同时补偿环失去补偿能力。可用软化水解决。 经常发生在碱泵等易结晶泵上，洁净颗粒将石墨环内缘磨掉，同时补偿环失去补偿能力。可用硬对硬端面解决。3/7/202265硬质环表面出现细小裂纹？ 硬质环端面的细小径向裂纹是由于端面以外的介质汽化或抽空、端面间出现干或半干磨擦、端面

26、温度急剧上升过热。一旦液体重新出现，端面被急剧冷却，产生巨大的温度冲击应力。导热性好的材料，会出现端面擦高，变色的痕迹。导热性不好的材料会表面出现细小裂纹，甚至环片断裂。3/7/202266如何解决高温工况下易结焦的密封问题？ 首先结焦会破坏软材质端面。 其次结焦影响端面的追随性。 另外结焦在二次开泵时使波纹管失去弹性。 解决: 首先改软质端面为硬质端面。 其次采用保温背冷。及时为泄漏介质保温防凝并带走泄漏物，从而保持密封清洁。 3/7/202267波纹管尾座被冲出浅坑？ 沈阳第二水泵厂40AY-35*5蜡油泵温度为150含大量用于蜡油吸附脱色的粘土颗粒。配用克隆产的DBM55B-1机封。冲洗

27、为API682的第21方案正向自冲洗。 运转一周后机封泄漏。泵的其他状况良好。拆下机封观察：所有零件均完好如初，只是波纹管组件的尾座与波片交界处有一处直径的20mm深02mm的浅坑。浅坑处波片已断开，泄漏点就在此处。外观浅坑光滑、线条流畅，属于水流冲刷现象。浅坑上的方正对着密封压盖的冲洗孔。3/7/202268泄漏途径 机械密封可能的泄漏途径有：端面与辅助密封。 端面处的泄漏据统计，机械密封的泄漏约80%95%是由于端面造成的。 辅助密封处的泄漏泄漏量较稳定，受尺寸、材质影响较大。3/7/202269密封故障现象原因及解决措施 机械密封安装所致故障 使用条件、运转条件、操作管理所致故障 3/7/202270机械密封安装所致故障 故障原因 所致现象 改进措施