机泵结构及密封讲座课件

离心泵典型结构及检修

机械密封知识讲座

钳工专业：沈拥军

2011年10月27日离心泵典型结构及检修

机械密封知识讲座

钳工专业：沈拥军离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构序言机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获得应用是在20世纪20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究和生产机械密封的专业公司（英国的Crane公司、德国的Pacific公司等）。我国在20世纪60年代才相继出现研究和生产机械密封的专业机构，目前已有四十年历史，在普通机械密封领域技术及产品日趋成熟，大部分地方已能替代进口产品，性能接近国外产品。目前国内具有规模的研究、生产厂家已有十余个，并在高参数密封及新技术方面取得一定突破。机械密封广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、医疗、电力、纺织、环保等诸多领域。机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，是现代企业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，对于减少环境污染、节约能源具有重大意义。序言机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，机械密封原理机械密封原理机械密封原理机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封。）在国家有关标准中的定义：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，该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。机械密封原理机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于密封的组成

密封端面：动环、静环───摩擦副缓冲补偿机构：由弹性元件（圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等）构成。（使贴合）辅助密封圈：包括动环密封圈、静环密封圈等，有各种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等

密封的组成

密封端面：动环、静环───摩擦副密封的机理

1、4个密封点（亦称4个泄漏点）泄漏点1─摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和；（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动）泄漏点2─补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动）泄漏点3─非补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）泄漏点4─压盖与腔体间的密封圈，依靠密封圈的过盈量实现 密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）密封的机理1、4个密封点（亦称4个泄漏点）机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封的计算要进行端面比压计算，首先要分析补偿环的受力情况。如图，补偿环受到的力有：机械密封的计算要进行端面比压计算，首先要分析补偿环的受力情况机械密封的计算液膜反力机械密封的计算液膜反力机械密封的计算机械密封的计算机械密封的计算端面比压P=Pt+P载－P液膜=Pt+（K-λ）P介机械密封的计算端面比压机械密封的计算PV值密封端面的摩擦热同时取决于压力和速度。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，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，对某种介质有一许用PV值。P：端面比压V=π（d1＋d2）n/120×10－3PV＜［PV］机械密封的计算PV值机械密封常用材料碳石墨硬质合金WCSiC陶瓷机械密封常用材料碳石墨机械密封辅助系统1、机封工作条件的苛刻性在流体机械中（如泵、压缩机、搅拌釜、离心机等）工作条件最苛刻的部件要算机械密封。象推力轴承那样承受轴向力象散热器那样把产生的热量导出在高温高压易腐蚀情况下，静密封已经很困难，还要在高速旋转中，在几毫米宽的密封面上实现动密封就更加困难。机械密封辅助系统1、机封工作条件的苛刻性机械密封辅助系统2、辅助系统可以改善密封工作环境无辅助系统，就只能改进密封结构，提高材质。代价高，不能从根本上解决问题。）实际工作中，不用任何辅助设施的机械密封几乎没有。如高压使用的串联机械密封、高温泵机械密封都必须采用相应辅助设施。（通过辅助系统）苛刻工况变为密封可接受工况机械密封效果大大提高，使用范围更加广泛，对密封本身材料要求降低，机械密封成本下降。机械密封辅助系统2、辅助系统可以改善密封工作环境机械密封辅助系统3、机械密封端面摩擦热（会导致端面温度升高）得以控制端面摩擦热过高有下列危害：液膜汽化磨损加剧密封失效；端面热变形加大泄漏和磨损；加剧腐蚀；辅助密封圈老化变质从而失效；石墨浸渍物碳化或熔化而产生泄漏。所以端面温升是机械密封的大敌。机械密封辅助系统3、机械密封端面摩擦热（会导致端面温度升高）机械密封辅助系统4、采用辅助系统的目的减小温升，保持端面良好润滑（使机械密封各零件良好、正常地工作）。（在易汽化介质中）保持密封腔压力高于饱和蒸气压，使之不汽化。在低温泵中保温和供热。对于有固体颗粒出现的结晶和强腐蚀介质的密封，能保持密封不受损坏。机械密封辅助系统4、采用辅助系统的目的机械密封辅助系统5、较好工况下，采用辅助系统，会提高密封稳定性和使用寿命。（有的密封工作温度、压力、转速不太高。不用辅助系统也可以工作。）6、辅助系统属于机械密封的组成部分（根据不同工况采用不同的辅助系统。国际上通用的美国石油学会标准（离心泵API610）对此都作了具体规定）机械密封辅助系统5、较好工况下，采用辅助系统，会提高密封稳定API冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan11:API冲洗方案11应注意的事项-Useanorificetorestricttheflowrateifthedischargepressureis3barhigherthansealchamberpressure.如果出口压力高于密封腔压力3bar，需要用一个孔限制流量-Useoncleanandlowabrasivesduties用在干净，含磨石性颗粒少的工矿SealFlushingBy-PassfromDischarge单密封通过出口进行冲洗API冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案RecirculationfrompumpdischargethroughaflowcontrolorificeandcoolertosealOpenLoopCoolingCircuitCoolingWaterOutlet冷水出口CoolingWaterInlet冷水入口API冲洗方案RecirculationfrompumpAPI冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案RecirculationfromapumpingringinthesealchamberthroughcoolerandbacktosealClosedLoopCoolingCircuit冲洗液通过密封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。形成封闭的冷却回路ThroatbushingSuction入口Discharge出口18-24"Ventathighestpointofthepiping排起在管线的最高点CoolingWaterOutlet冷水出口CoolingWaterInlet冷水入口mechanicalsealwithpumpingringHeatexchanger换热器API冲洗方案RecirculationfromapuAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan32:对于APIplan32须注意:-Choseapropersourceofsealflushtoeliminatethepotentialforvaporisationoftheinjectedfluidandtoavoidcontaminationofthefluidbeingpumpedwiththeinjectedflush.选择合适的密封冲洗源，以减少冲洗流体的汽化，同时可避免冲洗流体被污染。-Installalabyrinthbushingatthebottomofthestuffingboxtocontroltheflushingandpressureifnecessary.--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。SingleSealFlushingfromExternalSource单密封通过外部来源进行冲洗ThroatBushingAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan52:TypicallyusedwithanArrangement2unpressuriseddualseal.通常用于不带压双封

Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyaninternalpumpingring.在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环

Thereservoirisusuallycontinuouslyventedtoavapourrecoverysystemandismaintainedatapressurelessthanthepressureinthesealchamber.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PressureGauge压力计LevelGauge水准仪FillvalveOrificeDrainLevelSwitch(L)PressureSwitch压力开关(NormallyOpen)Ventvalve排气阀

Externalreservoirprovidingbufferfluidfortheoutersealofanunpressuriseddualsealarrangement.外部储罐对不带压双封的外密封起缓冲液的作用API冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案PressureGauge压力表LevelGauge水准仪LevelSwitch(L)电平开关VentValve排气阀

(NormallyClose)通常关着OrificePressureSwitch压力操纵开关ExternalPressure外部压力SourceOne-wayBlockValve

(NormallyOpen)PointstoNoteforAPIPlan53:TypicallyusedwithanArrangement3pressuriseddualseal.通常用于带压双封

Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyaninternalpumpingring.在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环Thereservoirpressureisgreaterthantheprocesspressurebeingsealed.罐内压力通常高于被密封介质压力DrainAPI冲洗方案PressureGauge压力表LevelAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan54:TypicallyusedwithanArrangement3pressuriseddualseal.通常用于带压双封Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyanexternalpumporpressuresystem.在正常操作情况下，通过外部的泵或压力系统维持循环Thecirculatingbarrierfluidpressureisgreaterthantheprocesspressurebeingsealed.循环隔离液的压力高于被密封介质的压力

Externalbarrierfluidsystemprovidingpressurisedbarrierfluidfortheoutersealofanpressuriseddualsealarrangement外部隔离液系统对带压双封的外密封提供带压隔离液

API冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan62:对于APIplan62须注意:Thequenchmayberequiredtopreventsolidsfromaccumulatingontheatmosphericsideoftheseal.增加吹扫口以防止在密封大气侧有颗粒的积累Typicallyusedwithaclose-clearancethrottlebushing.普遍使用节流衬套API冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案干气密封简介MatingRingorRotatingFace动环PrimaryRingorStator静环干气密封简介MatingRingorRotating干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介PROCESS工艺ATMOSPHERE大气CleanBufferGasInertBufferGas干气密封简介PROCESS工艺ATMOSPHERE大气C干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介FacerotationFacerotationHighpressureareaHighpressurearea干气密封简介FacerotationFacerotati干气密封简介Standstill静止Hydrostaticforcesseparatethesealfacesatpressuresabove29psi(2bar)高于2巴端面静压悬浮

Rotation

旋转Groovesintheupperdiameteroftherotatingfacegeneratehydrodynamicforcesresultinginfaceseparationat2m/s(6.5ft/s)forSMTgroove,less1m/s(3.3ft/s)forAPGSgroove;

Theinnerdiameterhasnogroovesandactsassealingdam.SMT高于2m/s可动压悬浮，APGS低于1m/s即可端面分开干气密封简介Standstill静止干气密封简介Supplycleanfilteredgastoseals为密封提供清洁气体Monitorflowrateandpressure检测流量压力Monitorsealperformancethrough:检测密封运行状况Localindicationofleakageflow就地泄漏量指示Remoteindicationandalarm/shutdownofleakagegaspressure远程检测泄漏压力报警/停机SupplyofcleanfilteredN2toseparationseal提供清洁氮气为隔离气干气密封简介Supplycleanfilteredga干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介干气密封简介离心泵典型结构及检修

机械密封知识讲座

钳工专业：沈拥军

2011年10月27日离心泵典型结构及检修

机械密封知识讲座

钳工专业：沈拥军离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构离心泵典型结构序言机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获得应用是在20世纪20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究和生产机械密封的专业公司（英国的Crane公司、德国的Pacific公司等）。我国在20世纪60年代才相继出现研究和生产机械密封的专业机构，目前已有四十年历史，在普通机械密封领域技术及产品日趋成熟，大部分地方已能替代进口产品，性能接近国外产品。目前国内具有规模的研究、生产厂家已有十余个，并在高参数密封及新技术方面取得一定突破。机械密封广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、医疗、电力、纺织、环保等诸多领域。机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，是现代企业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，对于减少环境污染、节约能源具有重大意义。序言机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，机械密封原理机械密封原理机械密封原理机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封。）在国家有关标准中的定义：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，该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。机械密封原理机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于密封的组成

密封端面：动环、静环───摩擦副缓冲补偿机构：由弹性元件（圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等）构成。（使贴合）辅助密封圈：包括动环密封圈、静环密封圈等，有各种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等

密封的组成

密封端面：动环、静环───摩擦副密封的机理

1、4个密封点（亦称4个泄漏点）泄漏点1─摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和；（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动）泄漏点2─补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动）泄漏点3─非补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）泄漏点4─压盖与腔体间的密封圈，依靠密封圈的过盈量实现 密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）密封的机理1、4个密封点（亦称4个泄漏点）机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封种类机械密封的计算要进行端面比压计算，首先要分析补偿环的受力情况。如图，补偿环受到的力有：机械密封的计算要进行端面比压计算，首先要分析补偿环的受力情况机械密封的计算液膜反力机械密封的计算液膜反力机械密封的计算机械密封的计算机械密封的计算端面比压P=Pt+P载－P液膜=Pt+（K-λ）P介机械密封的计算端面比压机械密封的计算PV值密封端面的摩擦热同时取决于压力和速度。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，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，对某种介质有一许用PV值。P：端面比压V=π（d1＋d2）n/120×10－3PV＜［PV］机械密封的计算PV值机械密封常用材料碳石墨硬质合金WCSiC陶瓷机械密封常用材料碳石墨机械密封辅助系统1、机封工作条件的苛刻性在流体机械中（如泵、压缩机、搅拌釜、离心机等）工作条件最苛刻的部件要算机械密封。象推力轴承那样承受轴向力象散热器那样把产生的热量导出在高温高压易腐蚀情况下，静密封已经很困难，还要在高速旋转中，在几毫米宽的密封面上实现动密封就更加困难。机械密封辅助系统1、机封工作条件的苛刻性机械密封辅助系统2、辅助系统可以改善密封工作环境无辅助系统，就只能改进密封结构，提高材质。代价高，不能从根本上解决问题。）实际工作中，不用任何辅助设施的机械密封几乎没有。如高压使用的串联机械密封、高温泵机械密封都必须采用相应辅助设施。（通过辅助系统）苛刻工况变为密封可接受工况机械密封效果大大提高，使用范围更加广泛，对密封本身材料要求降低，机械密封成本下降。机械密封辅助系统2、辅助系统可以改善密封工作环境机械密封辅助系统3、机械密封端面摩擦热（会导致端面温度升高）得以控制端面摩擦热过高有下列危害：液膜汽化磨损加剧密封失效；端面热变形加大泄漏和磨损；加剧腐蚀；辅助密封圈老化变质从而失效；石墨浸渍物碳化或熔化而产生泄漏。所以端面温升是机械密封的大敌。机械密封辅助系统3、机械密封端面摩擦热（会导致端面温度升高）机械密封辅助系统4、采用辅助系统的目的减小温升，保持端面良好润滑（使机械密封各零件良好、正常地工作）。（在易汽化介质中）保持密封腔压力高于饱和蒸气压，使之不汽化。在低温泵中保温和供热。对于有固体颗粒出现的结晶和强腐蚀介质的密封，能保持密封不受损坏。机械密封辅助系统4、采用辅助系统的目的机械密封辅助系统5、较好工况下，采用辅助系统，会提高密封稳定性和使用寿命。（有的密封工作温度、压力、转速不太高。不用辅助系统也可以工作。）6、辅助系统属于机械密封的组成部分（根据不同工况采用不同的辅助系统。国际上通用的美国石油学会标准（离心泵API610）对此都作了具体规定）机械密封辅助系统5、较好工况下，采用辅助系统，会提高密封稳定API冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan11:API冲洗方案11应注意的事项-Useanorificetorestricttheflowrateifthedischargepressureis3barhigherthansealchamberpressure.如果出口压力高于密封腔压力3bar，需要用一个孔限制流量-Useoncleanandlowabrasivesduties用在干净，含磨石性颗粒少的工矿SealFlushingBy-PassfromDischarge单密封通过出口进行冲洗API冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案RecirculationfrompumpdischargethroughaflowcontrolorificeandcoolertosealOpenLoopCoolingCircuitCoolingWaterOutlet冷水出口CoolingWaterInlet冷水入口API冲洗方案RecirculationfrompumpAPI冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案API冲洗方案RecirculationfromapumpingringinthesealchamberthroughcoolerandbacktosealClosedLoopCoolingCircuit冲洗液通过密封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。形成封闭的冷却回路ThroatbushingSuction入口Discharge出口18-24"Ventathighestpointofthepiping排起在管线的最高点CoolingWaterOutlet冷水出口CoolingWaterInlet冷水入口mechanicalsealwithpumpingringHeatexchanger换热器API冲洗方案RecirculationfromapuAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan32:对于APIplan32须注意:-Choseapropersourceofsealflushtoeliminatethepotentialforvaporisationoftheinjectedfluidandtoavoidcontaminationofthefluidbeingpumpedwiththeinjectedflush.选择合适的密封冲洗源，以减少冲洗流体的汽化，同时可避免冲洗流体被污染。-Installalabyrinthbushingatthebottomofthestuffingboxtocontroltheflushingandpressureifnecessary.--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。SingleSealFlushingfromExternalSource单密封通过外部来源进行冲洗ThroatBushingAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan52:TypicallyusedwithanArrangement2unpressuriseddualseal.通常用于不带压双封

Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyaninternalpumpingring.在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环

Thereservoirisusuallycontinuouslyventedtoavapourrecoverysystemandismaintainedatapressurelessthanthepressureinthesealchamber.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PressureGauge压力计LevelGauge水准仪FillvalveOrificeDrainLevelSwitch(L)PressureSwitch压力开关(NormallyOpen)Ventvalve排气阀

Externalreservoirprovidingbufferfluidfortheoutersealofanunpressuriseddualsealarrangement.外部储罐对不带压双封的外密封起缓冲液的作用API冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案PressureGauge压力表LevelGauge水准仪LevelSwitch(L)电平开关VentValve排气阀

(NormallyClose)通常关着OrificePressureSwitch压力操纵开关ExternalPressure外部压力SourceOne-wayBlockValve

(NormallyOpen)PointstoNoteforAPIPlan53:TypicallyusedwithanArrangement3pressuriseddualseal.通常用于带压双封

Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyaninternalpumpingring.在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环Thereservoirpressureisgreaterthantheprocesspressurebeingsealed.罐内压力通常高于被密封介质压力DrainAPI冲洗方案PressureGauge压力表LevelAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan54:TypicallyusedwithanArrangement3pressuriseddualseal.通常用于带压双封Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyanexternalpumporpressuresystem.在正常操作情况下，通过外部的泵或压力系统维持循环Thecirculatingbarrierfluidpressureisgreaterthantheprocesspressurebeingsealed.循环隔离液的压力高于被密封介质的压力

Externalbarrierfluidsystemprovidingpressurisedbarrierfluidfortheoutersealofanpressuriseddualsealarrangement外部隔离液系统对带压双封的外密封提供带压隔离液

API冲洗方案PointstoNoteforAPIAPI冲洗方案PointstoNoteforAPIPlan62:对于APIplan62须注意:Thequenchmayberequiredtopreventsolidsfromaccumulatingontheatmosphericsideoftheseal.增加吹扫口以防止在密封大气侧有颗粒的积累Typicallyusedwitha