第4章泵的密封

1第4章泵的密封一、密封的形式与分类二、机械密封的结构及原理三、机械密封的失效四、机械密封故障的排除五、机械密封的安装与维修六、机械密封的泄漏原因分析七、机械密封常见渗漏现象及对策八、使用机械密封注意事项Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*第一节密封的形式与分类一、机械密封的形式与分类：

按弹簧元件旋转或静止可分为：旋转式内装内流非平衡型单端面密封，简称旋转式；静止式外装内流平衡型单端面密封，简称静止式。按静环位于密封端面内侧或外侧可分为：内装式和外装式。按密封介质泄漏方向可分为：内流失和外流式。按密封端面的对数可分为：单端面和双端面。按弹性元件分类：弹簧压缩式和波纹管式。按介质作用在密封端面上的压力卸荷程度分：平衡式和非平衡式。按弹性元件结构和布置分：单弹簧、多弹簧、波纹管、膜片按非接触式机械密封结构分类：流体静压式、流体动压式、干气密封式。按密封腔温度分类：高、中、普、低温密封。按密封腔压力分类：超高、高、中、低压机械密封。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*2*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第一节密封的形式与分类3*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第一节密封的形式与分类4*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第一节密封的形式与分类5第一节密封的形式与分类二、动密封

动密封分为往复式动密封和旋转式动密封两类。往复式动密封有成型填料密封、填料函密封和胀圈密封。旋转式动密封有：运动件与静止件直接接触的接触式动密封；两者不直接接触的非接触式动密封；利用添加在密封间隙内流体的特殊性质达到密封的半流体动密封。

特点：它没有直接接触的摩擦副，可以采用较大的密封间隙，因此能密封含有固相杂质的介质，磨损小，寿命长，若设计合理可以做到接近于零泄露。功率消耗大，必须辅以停车密封。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本形式。按密封条件与其作相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*6第一节密封的形式与分类有的泵和设备必须绝对密封，有的允许少量泄漏，所以应根据工作介质的性质、温度、压力和相对速度等操作条件以及对密封性能的要求等选用或设计密封的结构型式。一般来说，接触式密封的密封性能好，但受到摩擦损伤的限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性能较差，适用于较高的速度。动密封和静密封实质区别在于是否存在相对运动。7Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*8第一节密封的形式与分类三、副叶轮流体动力密封

所谓的副叶轮流体动力密封是指在泵的叶轮后盖板背面附近同轴反方向安装一开式叶轮。当泵工作时，副叶轮随泵主轴一起旋转，副叶轮中的液体也会一起旋转，转动的液体会产生一个向外的离心力，这个离心力一方面顶住流向密封处的液体，降低了密封处的压力。另一方面阻止介质中的固体颗粒进入密封的摩擦副中，减少密封磨块的磨损，延长了其使用寿命。

在泵中的轴向力主要是由液体作用在叶轮上的压差力和整个转动部分的重力所组成，这两个力的作用方向是相同的，合力是由两个力相加而成。单吸泵的轴向力大，而平衡难度比双吸泵要难。所以在泵中，轴承容易损坏其原因也是与轴向力大有着很大的关系。

而如果安装了副叶轮，除了起到密封作用外，还可以起到降低轴向力的作用。液体作用在副叶轮上压差力的方向是与上述两力的合力相反的，这样可以抵消一部分轴向力，也就起到了延长轴承寿命的作用。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*第一节密封的形式与分类但是，使用副叶轮密封系统也有一个缺点，那就是在副叶轮上要消耗一部分能量，一般在3%左右，但是只要设计合理，完全可以把这部分损失降低到最低限度。为保证动力密封停车密封的寿命,减少泵的泄漏量,泵的进口压力应有限制,即:

Ps＜10%Pd式中：Ps—泵进口压力(MPa),Pd--泵出口压力(MPa)。四、填料密封

填料函内，以填料与泵轴或轴套直接接触并充满填料函，阻止介质外漏。对填料有以下要求：

(1)密封性好；(2)耐腐蚀；(3)摩擦系数小；(4)适应介质温度和压力。9Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6**Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第一节密封的形式与分类填料密封的功能密封的功能防止泄漏和外界空气进入设备。造成密封泄漏的原因来自两个方面：1、密封面上有间隙；2、密封两侧有压力差。消除或减小任一因素都可以阻止或减少泄漏。一般而言，消除间隙是防止泄漏的主要途径。填料密封的机理填料装入填料腔内，经压盖对其做轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使其产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面间形成油膜。由于接触状态并不是十分均匀，接触部位便出现“边界润滑”状态，称之为“轴承效应”，而未被接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止泄漏的作用，此称之为“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。

填料密封的泄漏不能够维持“轴承效应”和“迷宫效应”。即：不能维持良好的润滑和适当的压紧，或压的过紧使油膜中断，造成填料和轴之间干摩擦，最后出现烧毁轴套或出现严重磨损，最终导致填料密封的泄漏。10*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第一节密封的形式与分类填料密封泄漏的原因在生产实践中，无论填料的形式和结构有多大区别，均可归结为以下几点原因：轴及填料箱内腔的表面粗糙度没有达到图样要求。填料本身允许有一定的泄漏量。(参照密封理论)填料箱内腔和轴套表面所涂润滑剂不均匀。装填时敲击使填料变形。装填顺序有问题，不符合软填料在压盖附件，硬填料在深部的要求。最外圈填料的作用为抗磨损作用，适当再增加1~2圈软填料。填料密封的调整要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间后流失，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。由于经常挤压填料最终使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。11*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第一节密封的形式与分类允许泄漏量ml/min轴径mm25405060起动30分钟内24305860正常运行8101620轴径mm＜2020~3535~5050~7575~110110~150150~200＞200填料边宽(正方形)mm56101316192225压力MPa0.10.51若压力较高时可采用双填料箱填料圈数3~44~55~7填料密封的泄漏量为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量的泄漏是必要的。一般填料密封允许泄漏量可参照下表：注：表中内容适用于轴做旋转运动。填料的选择12*第一节密封的形式与分类Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6填料的合理装填与使用1.清洁填料内腔，检查表面是否有划伤、毛刺现象。2.用百分表检查轴在密封部位的径向圆跳动量，其公差应在允许范围内。3.填料腔内应涂填料剂或与介质相适应的润滑剂。4.在填料使用时，应先取一根与轴径同样尺寸的木棒，将其缠绕在上面，再用刀切断，切口最好成45°斜面。5.填料应逐根填装，不可一次装填几根。当填料总根数为4~8根时，装填时应使接口相互错开90°；两根填料错开180°；3~6根错开120°；以防通过切口泄漏。6.最后一根装完后，应用压盖压紧，但压力不应过大。同时转动主轴，7.使装配后的压紧力趋于抛物线分布。然后略为松动一下压盖，装填即算完毕。8.进行运转试验，以检查是否达到密封要求和验证发热程度。若不能密封，可将填料压紧一些；若发热过大，将它再放松一些。9.应经常检查泄漏情况，如发现泄漏超过允许值时，应及时压紧调整。轴的磨损、弯曲、偏心是造成泄漏的主要原因。应定期检查轴承的使用情况，并尽可能将将填料装在轴承不远处，轴的允许径向圆跳动量最好在d/100mm以下。10.软硬不同的填料使用时会有良好的效果，但装填时硬填料应在深部，软填料应在压盖附近。11.填料应定期更新。拆装时应注意不得划伤填料箱内壁和轴套的表面。12.当填料与填料腔尺寸不符时，严禁用锤子把填料敲扁。13第一节密封的形式与分类常用填料有：

(1)石棉盘根：石棉盘根，耐温和耐腐蚀性能都很好，但单独使用时，密封效果不佳，所以总是浸渍或附加其他材料。油浸石棉盘根：它的基本结构形式有两种，一种是扭制，另一种是编结。又可分圆形和方形。

(2)聚四氟乙烯编织盘根：将聚四氟乙烯细带编织为盘根，有极好的耐腐蚀性能，又可用于深冷介质。

(3)橡胶O形圈：在低压状态下，密封效果良好。使用温度受限制，如天然橡胶只能用于60℃。

(4)塑料成型填料：一般做成三件式，也可做成其他形状。所用塑料以聚四氟乙烯为多，也有采用尼龙66和尼龙1010的。14Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*第一节密封的形式与分类

此外，使用单位根据自己的需要，常常探索各种有效的填料形式。例如，在250℃蒸气阀门中，用石棉盘根和铅圈交替迭合，漏汽情况就会减轻；有的阀门，介质经常变换，如以石棉盘根和聚四氟乙烯生料带共同使用，密封效果便好些。为减轻对轴套的摩擦，有的场合，可以加二硫化钼(M0S2)或其他润滑剂。目前，对新颖填料，正进行着探索。例如用聚丙烯腈纤维经聚四氟乙烯乳液浸渍，又经预氧化后，在模具中烧结压制，可以得到密封性能优异的成型填料；又如用不锈钢薄片与石棉制成波形填料，可耐高温、高压与腐蚀。15Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6**第一节密封的形式与分类五、波纹管密封随着化学工业和原子能工业的迅速发展，易燃、易爆、剧毒和带放射性的物质增多，对泵密封有了更严格的要求，有的场合已无法使用填料密封，因此产生了新的密封形式－波纹管密封。这种密封不需填料，所以也叫无填料密封。

六、迷宫密封迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。

七、干气密封八、各种密封垫片16Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6机械密封与软填料密封比

优点：

1）密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄露量很小，其泄露约为软填料密封的1%；

2）

使用寿命长，在油、水介质中一般可达1～2年或更长，在化工介质中一般能工作半年以上；

3）

擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；

4）

轴或轴套基本上不磨损；

5）

维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维修；

6）

抗振性好，对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感；

7）

适用范围广，机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。

缺点：

1）较复杂，对加工要求高；

2）安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平；

3）发生偶然性事故时，处理较困难；

4）价高。

Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*17第二节机械密封结构及原理1.机械密封的结构及原理

机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*18第二节机械密封结构及原理2.机械密封的构件及作用密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，同时通过其基本原理可以看出，机械密封的正常运行是有条件的，例如：泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；机械密封处的泵轴不能有太大的挠度，否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想的密封效果。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*1920第二节机械密封结构及原理1、动环和静环

（1）作用：保持密封面紧密贴合组成密封面防止介质泄漏。（2）要求：具有良好的耐磨性和耐腐蚀性；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、弹性元件（弹簧、波纹管、蛇形套等）（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。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*21第二节机械密封结构及原理3、辅助元件（O型圈、V性圈、楔形环等）（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4、传动件（传动销、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5、紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、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。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6**Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第二节机械密封结构及原理典型的机械密封注：1.这些图只表示典型结构，并不代表任何具体的设计或密封牌号。2.对必要的接头，参看相应的管路布置方案图。22第三节机械密封的失效机械密封失效受外部条件的影响较多：3.1泵轴的轴向窜量大

机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.5mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。这种现象往往出现在多级离心泵中，尤其是在泵启动过程中，窜量比较大。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*23第三节机械密封的失效3.2磨损后轴向窜量大泵经过长时间运行后，平衡盘与平衡环摩擦磨损，间隙随着增大，机械密封轴向窜量不断增加。由于轴向力的作用，吸入侧的密封面的压紧力增加，密封面磨损加剧，直至密封面损坏，失去密封作用。吐出侧的机械密封，随着平衡盘的磨损，转子部件的轴向窜量大于密封要求的轴向窜量，密封面的压紧力减小，达不到密封要求，最终使泵两侧的机械密封全部失去密封作用。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*24第三节机械密封的失效3.3轴向力偏大

机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的，若存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因，造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力，运转时密封压盖温度将偏高，对于聚丙烯类的介质，在高温下会被熔融，因此泵启动后很快就失去密封效果，泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*25第三节机械密封的失效3.4泵轴的挠度偏大

机械密封又称端面密封，是一种旋转轴向的接触式动密封，它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合、相对旋转，从而达到密封效果，因此要求两个密封之间要受力均匀。但由于泵产品设计的不合理，泵轴运转时，在机械密封安装处产生的挠度较大，使密封面之间的受力不均匀，导致密封效果不好。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*26第三节机械密封的失效3.5没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理

机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统，达不到密封效果；有时虽然设计人员设计了辅助系统，但由于冲洗液中有杂质，冲洗液的流量、压力不够，冲洗口位置设计不合理等原因，也同样达不到密封效果。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*27第三节机械密封的失效3.6

振动偏大机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因，泵的其它零部件是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大、汽蚀等原因。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*28第三节机械密封的失效3.7泵汽蚀的原因

由于装置系统设计不合理以及泵进口汽蚀性能不好、泵的转速偏高，在泵的入口处发生局部汽蚀，汽蚀发生后，水中会有气泡，它一方面会冲击机械密封面的外表面，使其表面出现破损；另一方面会使动静环的吻合面的流动膜中也含有气泡，不能形成稳定的流动膜，造成动静环的吻合面的干摩擦，使机械密封装置损坏。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*29第三节机械密封的失效3.8

机械加工精度不够

机械加工精度不够，原因有很多，有的是机械密封本身的加工精度不够，这方面的原因容易引起人们的注意，也容易找到。但有时是泵其它部件的加工精度不够，这方面的原因，不容易引起人们的注意。例如：泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加大精度不够等原因。这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*30第三节机械密封的失效3.9机械密封的磨损1、粘着磨损：两种滑动摩擦副材料表面力互相吸引所形成的。2、磨料磨损：两个粗糙的表面发生碾削作用或由于密封缝隙中外来杂物充做磨料所引起的。3、磨蚀磨损：由于化学腐蚀所引起的缝隙温度高时最容易发生这类磨损。4、表面疲劳磨损：滑动表面的疲劳裂纹和热应力裂纹所引起的。5、冲蚀（刷）磨损：由于液体或气体高速流动产生剥蚀作用造成的。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*31*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第三节机械密封的失效3.10机械密封的腐蚀

(1)

金属环表面均匀腐蚀。

机械密封在运行中如果金属环表面接触腐蚀介质，而金属本身又不耐腐蚀，就会产生表面腐蚀，其现象是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。金属表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态，无膜的金属腐蚀很危险，腐蚀过程以一定的速度进行，这主要是选材错误造成的；成膜的腐蚀，其钝化膜通常具有保护作用的特性，但金属密封环所用材料，如不锈钢、钴、铬合金等，其表面的钝化膜在端面摩擦中被破坏后，在缺氧条件下新膜很难生成，使电偶腐蚀加剧。32*

(2)

金属环应力腐蚀破裂。

金属在腐蚀和拉应力的同时作用下，首先在薄弱区产生裂纹，进而向纵深发展，产生破裂，这种破裂称为应力腐蚀破裂。选用堆焊硬质合金及铸铁、碳化钨、碳化钛等密封环，容易出现应力腐蚀破裂。在机械密封中密封环产生的裂纹一般是径向放射发散型的，可以是一条或多条。这些裂缝延伸扩展至整个密封端面，加速了端面的磨损，进而使泄漏量增加。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第三节机械密封的失效33*(3)

石墨环的腐蚀。石墨浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度和应用温度等。用树脂浸渍的石墨环，它的腐蚀有三个原因：一是当端面过热，温度＞180℃时，浸渍的树脂会分解和碳化而析离石墨环，使环耐磨性下降；二是浸渍的树脂若选择不当，就会在介质中发生化学变化，也使耐磨性下降；三是树脂浸渍深度不够，机械密封在运转过程中石墨环的浸渍层磨去后，耐磨性及耐腐蚀性能下降。建立密封润滑及冷却系统，选择耐蚀的浸渍树脂，采用高压浸渍，增加浸渍深度是非常必要的。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第三节机械密封的失效34*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第三节机械密封的失效

⑷

石墨环的氧化。在氧化性的介质中，端面在干摩擦或冷却不良时，产生350-400℃的温度能使石墨环与氧发生反应，产生CO2气体，可使端面变粗糙，甚至破裂。非金属环在化学介质和应力的同时作用下也会破裂。

⑸

聚四氟乙烯(F4)密封环的腐蚀。

F4填充如玻璃纤维、石墨粉、金属粉等以提高其耐温性、耐磨性。填充F4环的腐蚀主要是指填充物的选择性腐蚀、溶出或变质破坏（例如在氢氟酸中，玻璃纤维分子热腐蚀），所以填充何物应视具体情况而定。

⑹辅助密封圈的腐蚀。橡胶种类不同其耐蚀性亦不同。由于橡胶的腐蚀、老化，其失效的橡胶遭腐蚀后35*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第三节机械密封的失效表面变粗糙且失去弹性，容易断裂。橡胶耐油性因品种而异，不耐油的橡胶易胀大、摩擦力增大，浮动性不好，使密封失效。橡胶与F4耐温性差，硅橡胶耐温性最好可在200℃使用。

⑺与辅助密封圈接触部位的腐蚀。机械密封动环、轴套、静环、静环座，与橡胶或F4辅助密封圈接触处没有大的相对运动，该处料液相对静止易形成死角，会对与之接触的金属轴套、动环、静环座及密封体等造成了特种腐蚀，主要有缝隙腐蚀、摩振腐蚀、接触腐蚀，三种腐蚀同时存在，交替进行，所以腐蚀面较宽、较深。观察其表面深度在1-1.5倍密封圈直径，腐蚀深度不小于0.01mm时，密封泄漏就严重了。36*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第三节机械密封的失效腐蚀的名词术语解释：1、应力强度因子：反应裂纹尖端区域应力场强度的物理量。它和裂纹大小、开关以及外应力有关。2、金属构件在连接件或焊接接头缺限处可能出现狭窄的缝隙，其缝宽一般在0.025~0.1mm，足以使电解溶液进入，使缝隙内金属缝外金属构成短路原电池，并且在缝内发生强烈的腐蚀，这种局部腐蚀就称为缝隙腐蚀。3、接触腐蚀：又称为电偶腐蚀。两种不同的金属相互接触而同时处于电解质中所产生的电化学腐蚀。由于它们构成自发电池，故受腐蚀的是较活泼的及作为阳极的金属。例如，用铁铆钉联结的铜板在潮湿的空气中即发生接触腐蚀，铁为阳极，发生溶解而被腐蚀。接触腐蚀通常可用电镀、涂刷涂料、加入缓蚀剂等来防止。37第四节机械密封的故障排除一、外部因素4.1消除轴向力偏大的措施合理地设计轴向力平衡机构，使之能够真正充分地平衡掉轴向力，给机械密封创造一个良好的条件。对于一些电厂、石油、化工等领域应用的重要产品，在产品出厂之前，必须做到台台试验检测和发现问题和解决问题。有些重要的泵可以在转子上设计一个轴向测力环，对轴向力的大小进行随时监测，发现问题及时解决。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*38第四节机械密封的故障排除4.2消除泵轴窜量大的措施

合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，比较理想的设计方案有两个：一个是平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位；另一个是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓，使之能够真正平衡掉大部分轴向力。对于其它单级泵、中开泵等产品，在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内，叶轮后盘设置平衡孔等。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*39第四节机械密封的故障排除4.3

消除泵轴挠度偏大的措施这种现象大多存在卧式多级离心泵中，在设计时采取以下措施：

(1)减少两端轴承之间的距离。泵叶轮的级数不要太多，在泵总扬程要求较高的情况下，尽量提高每级叶轮的扬程，减少级数。(2)增加泵轴的直径。在设计泵轴直径的时候，不要简单地仅考虑传递功率的大小，而要考虑机械密封、轴挠度、起动方法和有关惯性负荷、径向力等因素。很多设计员没有充分认识到这一点。(3)提高泵轴材料的等级。(4)泵轴设计完成后，对泵轴的挠度要进行校核检验计算。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*40第四节机械密封的故障排除4.4

增加辅助冲洗系统

在条件允许的情况下，尽量设计辅助冲洗系统。冲洗压力一般要求高于密封腔压力0.10～0.11MPa，如果输送介质属于易汽化的，则应高于汽化压力0.1175～0.12MPa。密封腔压力要根据每种泵的结构型式、系统压力等因素来计算。轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时，也可由密封腔引液体至低压区，使轴封液体流动以带走摩擦热。根据不同的工况，推荐的冲洗量不一样，以略低于介质温度为好。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*4142第四节机械密封的故障排除

根据每种泵的操作条件，合理地配置管路和附件。如：冷却器、孔板、过滤器、加热器、阀门、流量指示器、压力表、温度表等。实际上密封的可靠性和寿命，在很大程度上取决于密封辅助系统的配置。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*第四节机械密封的故障排除4.5消除泵进口汽蚀的措施

(1)提高泵的汽蚀性能水平，满足现场装置的汽蚀性能要求。(2)现场试验装置的要求要与泵汽蚀性能水平匹配。(3)现场安装和工况调节要给泵创造有利的条件。4.6消除泵振动的措施

(1)泵产品在设计过程中，要充分分析振动的来源，以消除振动源。(2)泵产品的制造装配过程中，严格按标准和操作规程去执行，消除振动源。(3)泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时，要严格把关，消除振动源。(4)现场生产、操作、维修、调节时，严格把关，消除振动源。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*43第四节机械密封的故障排除4.7结束语

泵用机械密封排除故障时，不仅要考虑机械密封本身的影响因素，而且要考虑机械密封外部的各种影响因素。在实际工作中要注意以下几个问题：

(1)在泵产品的设计过程中要充分考虑到泵其它零部件以及现场其它设备对机械密封的使用效果的影响，为机械密封创造一个良好的外部条件。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*4445第四节机械密封的故障排除(2)增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识，尽可能配备完善的机械密封辅助系统，以提高密封效果。(3)对重要泵产品的机械密封，要增加保护措施，提高密封质量，减少密封质量事故。(4)分析机械密封的质量事故的原因时，要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响，采取措施不断提高机械密封的效果。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*第四节机械密封的故障排除二、机封方面1、端面摩擦副的密封面处：光洁度要求▽10~▽11，不平直度＜0.9微米。注意耐磨耐腐，选用合适的及何参数和性能参数。2、静环与压盖的辅助密封件处：“O”形圈太硬，浮动性和缓冲性差。3、动环与轴（或轴套）的辅助密封件处：防止锈蚀，水垢或化学反应物料堆积而造成动环不能动。一般污水、结晶介质要选用双端面机封。4、压盖与密封体（后盖）之间静密封。5、轴套与轴的静密封。6、动、静环镶嵌结构也可能在配合处泄漏。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*46*Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第四节机械密封的故障排除三、防范措施

1、选材。

环境不同，选材不同，既要照顾选材的一致性，又要照顾环境腐蚀差异；温度、浓度、压力不同，选材不同；同一介质温度，浓度、压力不同，腐蚀情况各异，要对腐蚀性有所了解，酌情选材；腐蚀形式不同，选材不同。

2、结构设计。

①避免与介质接触的设计。采用内装式、外装式、隔离液等机械密封，涂层、保护套也可起到与介质隔离的作用。②端面设计。采用镶嵌结构，端面为压应力，可避免应力腐蚀破裂。③弹簧防腐设计。从结构上使弹簧不与介质接触是较好的方法，如外装上喷涂保护层、加保护套等。改旋转型为静止结构。④辅助密封圈。只要缝隙足够小，所有材料都可能产生缝隙腐蚀。波纹管与轴套接触面宽且取消辅助密封圈，是一种好的密封。

47第五节机械密封的安装与维修机封种类繁多，型号各异，泄漏点主要有五处：

（1）轴套与轴间的密封；

（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、研判，才能得出正确结论。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*4849第五节机械密封的安装与维修

1、机械密封维修时，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。

2、检查泵轴向窜量，不允许超过±0.5mm,如有轴套，不允许轴套有轴向移动。

3、检查安装机械密封的轴或轴套的径向跳动是否在允许值内。

轴或轴套直径（mm）16~2830~6065~8085~100径向跳动允差(mm)0.060.080.100.12Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*50第五节机械密封的安装与维修

4、检查机械密封泄漏量应在下表允许值范围内。轴或轴套直径（mm）介质压力MPa平均泄漏量ml/h≤500~2≤82~5≤8＞500~2≤102~5≤5Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*第六节机械密封泄漏原因分析1．泵安装调试时泄漏。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，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。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。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*51第六节机械密封泄漏原因分析2．试运转时出现的泄漏。

泵用机械密封经过静压测试后，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。所以，不允许脱液运转，注意弹簧旋向，静环压入要平，用力要均匀，防止应力产生。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*52第六节机械密封泄漏原因分析3.引起摩擦副密封失效的因素主要有：（l）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；（2）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；（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮；（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*53第六节机械密封泄漏原因分析4．正常运转中突然泄漏。

离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。

（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；

（2）对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；

（3）回流量偏大，导致吸人管侧容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，损坏密封；

（4）对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；

（5）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；

（6）环境温度急剧变化；

（7）工况频繁变化或调整；

（8）突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏，如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视并采取有效措施。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*54第六节机械密封泄漏原因分析

机械密封的认识误区1．弹簧压缩量越大密封效果越好。其实不然，弹簧压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损；过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效。2．动环密封图越紧越好。其实动环密封圈过紧有害无益。一是加剧密封圈与轴套间的磨损，过早泄漏；二是增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变化频繁时无法适时进行调整；三是弹簧过度疲劳易损坏；四是使动环密封圈变形，影响密封效果。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*55第六节机械密封泄漏原因分析

机械密封的认识误区

3．静环密封圈越紧越好。静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧密封效果会好些，但过紧也是有害的。一是引起静环密封因过度变形，影响密封效果；二是静环材质以石墨居多，一般较脆，过度受力极易引起碎裂；三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*56第六节机械密封泄漏原因分析

机械密封的认识误区4．叶轮锁母越紧越好。

机械密封泄漏中，轴套与轴之间的泄漏（轴间泄漏）是比较常见的。一般认为，轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧，其实导致轴间泄漏的因素较多，如轴间垫失效，偏移，轴间内有杂质，轴与轴套配合处有较大的形位误差，接触面破坏，轴上各部件间有间隙，轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。锁母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效，相反适度锁紧锁母，使轴间垫始终保持一定的压缩弹性，在运转中锁母会自动适时锁紧，使轴间始终处于良好密封状态。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*57第六节机械密封泄漏原因分析

机械密封的认识误区5．新的比旧的好。相对而言，使用新机械密封的效果好于旧的，但新机械密封的质量或材质选择不当时，配合尺寸误差较大会影响密封效果；在聚合性和渗透性介质中，静环如无过度磨损，还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使聚合物和杂质沉积为一体，起到了较好的密封作用。6．拆修总比不拆好。一旦出现机械密封泄漏便急于拆修，其实，有时密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验提高检修质量。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*58第七节常见渗漏现象及对策㈠机械密封亦称端面密封,其有一对垂直于旋转轴线的端面,该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下,依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合,并相对滑动,从而防止流体泄漏。一、常见的渗漏现象

机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50%以上,机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行,现总结分析如下：Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*59第七节常见渗漏现象及对策㈡1.密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

对策:

油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。

2.转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡,汽蚀或轴承损坏(磨损),这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。

对策:可根据维修标准来纠正上述问题。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*60第七节常见渗漏现象及对策㈢二、由于压力产生的渗漏

(1)高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时,会使密封端面比压过大,液膜难以形成,密封端面磨损严重,发热量增多,造成密封面热变形。

对策:

在装配机封时,弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理,尽量减小变形,可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料,并加强冷却的润滑措施,选用可的传动方式,如键、销等。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*61第七节常见渗漏现象及对策㈣(2)真空状态运行造成的机械密封渗漏泵在起动、停机过程中,由于泵进口堵塞,抽送介质中含有气体等原因,有可能使密封腔出现负压,密封腔内若是负压,会引起密封端面干摩擦,内装式机械密封会产生漏气(水)现象,真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异,而且机械密封也有其某一方向的适应性。

对策:

采用双端面机械密封,这样有助于改善润滑条件,提高密封性能。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*62第七节常见渗漏现象及对策㈤三、由于介质引起的渗漏

(1)大多数潜污泵机械密封拆解后,静环和动环的辅助密封件无弹性,有的已经腐烂,造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用,造成了机械渗漏过大,动、静环橡胶密封圈材料为丁腈—40,不耐高温,不耐酸碱,当污水为酸性碱性时易腐蚀。

对策:

对腐蚀性介质,橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。

Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*63第七节常见渗漏现象及对策㈥(2)固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏如果固体颗粒进入密封端面,将会划伤或加快密封端面的磨损,水垢和油污在轴(套)表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度,致使动环不能补偿磨耗位移,硬对硬摩擦副的运转寿命要比硬对石墨摩擦副的长,因为固体颗粒会嵌入石墨密封环的密封面内。

对策:

在固体颗粒容易进入的位置应选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。

Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*64第七节常见渗漏现象及对策㈦四、因其他问题引起的机械密封渗漏

机械密封中还存在设计、选择、安装、运行等不够合理的地方。

(1)弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差±2mm，压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动静环端面比压不足，则不能密封。

(2)安装动环密封圈的轴(或轴套)端面及安装静环密封圈的密封压盖(或壳体)的端面应倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。

Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6*65*(3)维护与使用

建立密封润滑液及冷却系统，并经常更换密封润滑液及冷却液，加强对端面冷却。检修与安装时，严禁敲击密封件，以防止局部相变而为腐蚀提供条件。密封件安装前，应严格地清洗干净。Shijinqiao2011-6

Hnjqffjsyxgs泵2011-6第七节常见渗漏现象及对策㈦66第七节常见渗漏现象及对策㈧五、结语以上总结了机械密封比较常见的渗漏原因。机械密封本身是一种要求较高的精密部件,对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时,应分析使用机械密封的各种因素,使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件,这样才能保证密封长期可