導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機械密封結(jié)構(gòu)原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：機械密封；故障；因素；改善；策略

中圖分類號：TH122　文獻標(biāo)識碼：A　文章編號：1006-4311(2012)02-0032-02

0　引言

機械密封因為泄漏量少、摩擦功耗低、密封可靠、使用周期長等優(yōu)點，能夠滿足多種工況需求而被廣泛的應(yīng)用于泵、壓縮機、反應(yīng)釜等機械設(shè)備中。性能良好的機械密封能夠為生產(chǎn)裝置的長周期性安全平穩(wěn)運行提高物質(zhì)保障。在機械的運行過程中，受內(nèi)外部因素的影響，很容易產(chǎn)生機械密封故障，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致重大安全事故。因此，必須重視機械密封的故障問題，從根源上分析產(chǎn)生故障的原因，并以此提出改善措施，這樣才能既延長機械密封的壽命，又節(jié)約資源。

1　機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理

機械密封，或者稱為端面密封，是一種限制工作流體沿轉(zhuǎn)軸泄露的、無填料的軸封裝置。機械密封由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在液體壓力或者補償機構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。機械密封的主要作用是將容易泄露的軸向密封改為難以泄露的端面密封，這也是機械密封的設(shè)計總原理。

機械密封一般由四部件組成：①主要部件是動環(huán)和靜環(huán)。動環(huán)憑借密封室中的液體壓力緊壓在靜環(huán)端面上，并隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)。動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合形成密封面，防止介質(zhì)泄露。②壓緊元件。壓緊元件主要是彈簧、推環(huán)、波紋管等，壓緊元件能夠產(chǎn)生壓力，可以保證泵在任何狀態(tài)下都保持端面貼合，防止介質(zhì)外漏或者雜質(zhì)進入密封端面。③密封元件。密封元件是指密封圈等。密封元件的作用主要是密封動環(huán)與軸之間的縫隙、靜環(huán)與壓蓋之間的縫隙，同時能夠緩沖壓緊元件對泵的振動、沖擊。④傳送件。彈箕座及鍵或各種螺釘。

機械密封主要有彈簧式機械密封和焊接金屬波紋管機械密封兩種，彈簧式機械密封一直是機械密封的主流，然而，由于彈簧式機械密封存在著不可避免的缺陷，而隨著微束弧等離子焊接工藝技術(shù)的發(fā)展，焊接金屬波紋管機械密封極好的浮動性的優(yōu)點日益凸顯，顯示出比彈簧式機械密封更為優(yōu)良的性能，有逐步取代彈簧式機械密封的趨勢。

2　機械密封的要求

機械密封在運行中是與其他零部件一起組合起來共同運作的，機械密封的正常運行不僅與其本身的性能有關(guān)系，而且與外部環(huán)境息息相關(guān)。然而，我們必須首先保證機械密封本身的部件性能、密封裝置和安裝技術(shù)的要求，這是機械密封能夠運行的基礎(chǔ)。

首先，機械密封對元件的要求必須得到保證。機械密封的最主要部件是密封環(huán)，即動環(huán)和靜環(huán)，它們決定了機械密封的使用性能和壽命。密封環(huán)必須具備足夠的強度、剛度、硬度和耐腐蝕性，在高溫高壓和滑動速度等不良工作環(huán)境下能保證不損壞、變形盡量小，在工作條件波動的情況下仍能保持密封性；密封環(huán)應(yīng)具備較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的熱膨脹吸收，在承受高熱時不至于開裂，能夠耐得住高熱沖擊；密封環(huán)應(yīng)具備較小的摩擦系數(shù)和良好的自性，密封環(huán)的材料和密封流體還要具有良好的浸潤性；在發(fā)生短時間干摩擦?xí)r不至于損傷密封端面；密封環(huán)要簡單、對稱并盡可能選擇整體型結(jié)構(gòu)或組合式，盡量避免用密封端面噴涂式結(jié)構(gòu)。

其次，機械密封的安裝要符合要求。在安裝過程中避免出現(xiàn)偏差，遵循安裝順序，要先安裝緊壓蓋，在聯(lián)軸器上找正后再進行，螺栓應(yīng)均勻上支，防止壓蓋端面偏斜，用塞尺檢查各點，其誤差不大于0.05毫米，上緊后還要檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙，四周要均勻，用塞尺檢查各點允差不大于0.01毫米：其次彈簧壓縮量要按規(guī)定進行，不能過大或過小，過大會增加端面比壓，加速端面磨損，過小會造成比壓不足而不能起到密封作用。一般要求誤差2.00毫米；動環(huán)安裝后，將動環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能立即自動彈回來。

再次，拆卸機械密封時，嚴(yán)禁用手錘和扁鏟，以免損傷密封元件。若結(jié)垢導(dǎo)致拆卸不下時，應(yīng)清洗干凈后再進行拆卸：在泵兩端都采用機械密封的情況下，拆卸時應(yīng)主要互相照顧，防止顧此失彼：對于運行過時的機械密封，如果壓蓋松動，密封發(fā)生移動，那么接觸面的密封性已經(jīng)有極大可能遭到破壞，這種情況下動環(huán)和靜環(huán)必須更換，不能重新上緊機械使用。

3　機械密封出現(xiàn)的故障分析

機械密封故障是機械密封運行中不可避免的問題。主要故障表現(xiàn)為振動、發(fā)熱、磨損，最終出現(xiàn)介質(zhì)泄漏。根據(jù)機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理，結(jié)合生產(chǎn)實踐分析，導(dǎo)致機械密封故障的因素主要有溫度、壓力、被密封介質(zhì)等。

3.1　高溫導(dǎo)致機械密封故障。當(dāng)密封室內(nèi)的溫度超過一定的數(shù)值時，端面摩擦產(chǎn)生的熱就不能夠排出，這時密封端面的溫度過高，產(chǎn)生干摩擦，密封環(huán)摩擦副環(huán)會因為干摩擦發(fā)生熱變形和熱裂。檢修失效的密封環(huán)時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)有貫穿整個徑向端面的裂紋和微溝，尤其是導(dǎo)熱系數(shù)低的材料制作的摩擦副環(huán)更容易發(fā)生端面熱裂。端面熱裂產(chǎn)生的主要原因是密封端面的回轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生大量的摩擦熱致使端面凹凸不平從而加速了磨損。熱裂大多是徑向的，加大了泄漏面積，改變了端面間的眼里分布，致使機械密封喪失了嚴(yán)密性，導(dǎo)致端面泄漏增加。

3.2　壓力過大致使機械密封發(fā)生故障。影響機械密封的壓力主要是密封室內(nèi)介質(zhì)的壓力。當(dāng)密封室內(nèi)的壓力超過一定數(shù)值時。會導(dǎo)致密封端面壓力過大，液膜難以形成，密封端面會因此產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，發(fā)熱量加大，進而導(dǎo)致機械密封故障。

3.3　密封室內(nèi)介質(zhì)引起的機械密封故障。被密封的介質(zhì)對機械密封的影響很大，如含雜質(zhì)、顆粒的介質(zhì)進入密封室，會劃傷密封面或者破壞液膜的連續(xù)性，使密封磨損嚴(yán)重，直接威脅機械密封的壽命。如果介質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)在密封環(huán)、補償環(huán)內(nèi)沉淀，則會影響補償環(huán)的浮動性，若雜質(zhì)沉積在彈簧上，則會影響彈簧彈性，使彈簧失去作用。

3.4　兩密封端面失去膜而造成的機械密封故障。膜的喪失會導(dǎo)致端面的抗摩擦性和抗熱性極度下降，出現(xiàn)端面裂紋，產(chǎn)生機械密封故障。導(dǎo)致膜喪失的主要原因有：端面密封載荷的存在導(dǎo)致密封室內(nèi)缺乏液體，啟動機械時發(fā)生干摩擦；密封室內(nèi)介質(zhì)低于飽和蒸汽壓力，使端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失；密封室內(nèi)的介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢時，端面摩擦和旋轉(zhuǎn)元件的攪拌液體產(chǎn)生熱量導(dǎo)致介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，造成介質(zhì)壓力低于飽和蒸汽壓的狀況。

3.5 腐蝕引起的機械密封故障。腐蝕是威脅機械密封的一大不可忽視因素。腐蝕會使機械密封的零部件損壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的機械密封事故。主要表現(xiàn)為：密封端面出現(xiàn)點蝕，甚至穿透；碳化鎢環(huán)和不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼易產(chǎn)生晶間腐蝕；焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)生破裂。

3.6　其他因素導(dǎo)致的機械密封故障。在機械密封使用過程中，存在機械密封在設(shè)計、安裝質(zhì)量等不符合要求的地方，這些都是導(dǎo)

致機械密封故障出現(xiàn)的不可忽視因素。

4　機械密封故障的改善策略

根據(jù)我國現(xiàn)階段機械密封的使用現(xiàn)狀，針對機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理，在具體分析機械密封故障出現(xiàn)原因的基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為，要對機械密封故障進行改善，首先要從機械密封設(shè)計上進行根本改善，然后針對出現(xiàn)的問題，采取具體措施解決。具體改善策略如下：

4.1　探索新形式，從根本上改善機械密封設(shè)計。焊接金屬波紋管機械密封具有代替彈簧式機械密封的趨勢說明，機械密封能夠通過改善設(shè)計，采取新的形式，避免故障的出現(xiàn)。隨著各種工藝技術(shù)的不斷成熟，我們有信心能夠找到更加優(yōu)良的機械密封設(shè)計方案，從而改善甚至完全避免現(xiàn)階段機械密封出現(xiàn)的各種故障。機械密封新形式的形成，一方面依賴于不斷進步的高科技和各種工藝技術(shù)，另一方面需要機械設(shè)計人員不斷的探索，創(chuàng)新思想觀念，改變思維方式，以新的角度和新的方法去設(shè)計機械密封。

4.2　具體問題具體分析，根據(jù)故障尋求改善策略。對于機械密封故障的改善，應(yīng)著手于故障本身，落實到具體故障改善策略上。

對于高溫引起的機械密封故障，應(yīng)采取沖洗措施以降低密封室溫度，防止雜質(zhì)的沉積，保證密封環(huán)不被固體顆粒磨損；安裝冷卻裝置，保證密封室內(nèi)的熱能夠及時傳導(dǎo)出去，盡可能降低溫度；選用耐高溫的密封材料，建議使用聚四氟乙烯等有機材料；保持端面溫度在介質(zhì)汽化溫度以下；有裝配關(guān)系的地方應(yīng)選取熱膨脹系數(shù)相近的材料。

對于壓力過大引起的機械密封故障，應(yīng)盡量使密封端面受力合理，減少變形，減少端面寬度：采用高強度材料，盡量減少摩擦磨損：采用平衡性機械密封；選用可靠的傳動方式，如鍵、銷等連接方式。

對于介質(zhì)引起的機械密封故障，應(yīng)采取以下措施預(yù)防：保持兩端面寬度相等，減少雜質(zhì)在密封端面、補償環(huán)等處的停留機會：采用高耐磨材料；定期內(nèi)沖洗，避免雜質(zhì)沉積；在機械密封進門口設(shè)置過濾器或者旋液分離器，防止雜質(zhì)進入密封室內(nèi)；采用波紋管結(jié)構(gòu)防止泄漏顆粒在輔助密封圈處聚積，影響補償環(huán)軸向浮動。

對于缺乏而導(dǎo)致的機械密封故障，一方面應(yīng)保證密封室內(nèi)有液體存在，避免產(chǎn)生干摩擦：另一方面密封室內(nèi)介質(zhì)不能低于飽和蒸汽壓力，避免閃蒸現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，盡量不選用易揮發(fā)的介質(zhì)。

對于腐蝕造成的機械密封故障，選用耐腐蝕的材料：定期對機械密封的零部件進行維護保養(yǎng)：注意機械密封裝置的放置環(huán)境，盡量不放置于腐蝕性的環(huán)境中：對于焊接部位應(yīng)著重進行保養(yǎng)，一旦出現(xiàn)腐蝕立刻進行修正；防止介質(zhì)和外力共同腐蝕機械密封零部件。

在機械密封的設(shè)計、安裝、拆卸過程中，一定要注意符合要求規(guī)范，不要違規(guī)操作，防止機械密封故障的發(fā)生。

機械密封對于現(xiàn)代工業(yè)的作用越來越重要。只有在了解機械密封結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，才能針對其出現(xiàn)的故障采取改善策略。這樣才能保證機械密封的使用效果和正常運轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)活動的順利進行。

參考文獻：

[1]龍永強.機械密封的要求及故障處理措施[J].湖南農(nóng)機，2010

[2]蘆春影.機械密封常見故障處理技術(shù)[J].應(yīng)用技術(shù)，2010

[3]周麗萍.影響機械密封的外部條件分析[J]科技論壇，2009

篇2

關(guān)鍵詞：機械密封 潛水泥漿泵 端面開槽 CFD

1前言

礦用潛水泥漿泵是水下輸送磨蝕性固液混合物離心泵的一種，是泥漿泵和潛水電機技術(shù)相結(jié)合的機電一體化產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用于礦山、冶金、電廠等各個領(lǐng)域，礦山泥漿砂石泵送是各種介質(zhì)泵送工況要求最為惡劣，過流件磨損快，腐蝕性強，頻繁地故障會影響生產(chǎn)而造成的經(jīng)濟損失非常嚴(yán)重。近年來，國內(nèi)礦山行業(yè)迅速發(fā)展，響應(yīng)環(huán)境保護的迫切需要，綠色礦山建設(shè)成為未來發(fā)展的一種趨勢。礦山生產(chǎn)、生活污水沉淀處理是礦山環(huán)境保護的重要項目之一，而潛水泥漿泵作為輸送清理泥漿設(shè)備，根據(jù)國內(nèi)外專家意見，這種泵型在提高泵送效率、降低能耗以及改善環(huán)境保護的最有發(fā)展前途和最進步的方向之一。

潛水泥漿泵作為沉淀泥漿泵送的主要設(shè)備，不僅要求其高耐磨、穩(wěn)定高效，機械密封也更是其關(guān)鍵，它是水泵的心臟，必須可靠性高，保證無故障長期運行。潛水泥漿泵是在水下工作，一旦失效，外部介質(zhì)或油室中的油便會進入電機腔，引起潛水電機故障，甚至影響人身安全。此新型機械密封應(yīng)用在礦用潛水泥漿泵在使用的安全性、運行可靠性以及提高無故障運行時間，有必要對其機械密封進行結(jié)構(gòu)分析，研究其技術(shù)的先進性。

2 機械密封的結(jié)構(gòu)及其原理

2.1機械密封的結(jié)構(gòu)

在礦用潛水泥漿泵中使用的是整體式機械密封，將內(nèi)機封和外機封裝配成為一個單元，主要由靜密封環(huán)、動密封環(huán)、密封圈、支架、彈簧、等構(gòu)成。機械密封在潛水泥漿泵中分為上下兩個端面密封：上密封在油室與電機之間，下密封在泵殼與油室之間，都由一個靜環(huán)和一個旋轉(zhuǎn)的動環(huán)組成，上下兩個密封的分界面由彈簧系統(tǒng)和支架相連接，圖1為機械密封結(jié)構(gòu)示意圖。

2.2機械密封的原理：

機械密封旋轉(zhuǎn)工作時，由密封室內(nèi)流體的壓力和彈性元件的彈力等引起的軸向力使動環(huán)和靜環(huán)互相貼合并相對運動，由于兩個密封端面的緊密配合，使密封端面之間的交界（密封界面）形成一微小間隙，當(dāng)有壓介質(zhì)通過此間隙時，形成極薄的液膜，產(chǎn)生阻力，阻止介質(zhì)泄漏，同時液膜又使得端面得以充分，獲得更長期密封效果。

多年以來，從現(xiàn)場采集整理地使用情況來看，這種新型的機械密封相對于同類泵型的機械密封有著更明顯的性能優(yōu)勢：

（1）適用范圍更廣。機械密封可以在高溫、低溫、高壓、強磨蝕的環(huán)境下工作。

（2） 密封性更好。機械密封在正常工作使用中，端面處可以達(dá)到“零泄露”，比其他密封狀態(tài)更穩(wěn)定。

（3）壽命長。機械密封設(shè)計使用壽命3年以上，常規(guī)機械機械密封的使用壽命一般1到2年。

2.3機械密封的材質(zhì)

泵送介質(zhì)中含有大量固體顆粒，密封面的材質(zhì)需要極好的抗腐蝕性和耐磨性，動、靜環(huán)端面材料選用碳化鎢，它具有高硬度、摩擦系數(shù)小、強度高、耐腐蝕等等優(yōu)良的綜合性能，如下3機械密封的密封面

傳統(tǒng)的機械密封的端面為兩個平行的光滑平面，端面開槽技術(shù)就是通過在密封端面上開出各種形式的凹槽來改善端面間的和密封狀況，從而改善機械密封的密封狀態(tài)。礦用潛水泥漿泵中使用的機械密封端面開有螺旋流槽，圖2為密封端面示意圖。若動環(huán)外徑側(cè)為油室被密封液體，內(nèi)徑側(cè)為低壓流體，當(dāng)動環(huán)以圖示方向旋轉(zhuǎn)時，在螺旋槽流體動壓效應(yīng)的作用下， 動靜環(huán)端面之間產(chǎn)生一層厚度極薄的流體膜（ 圖3中h1，h2） ， 使動靜環(huán)端面保持分離即非接觸狀態(tài)。端面開設(shè)的螺旋槽既可以產(chǎn)生泵送效應(yīng)，又可以抵抗壓力梯度，在外徑與內(nèi)徑壓力差的作用下，被密封液體產(chǎn)生方向由外到內(nèi)的壓差流，而螺旋槽的流體動壓效應(yīng)所產(chǎn)生的粘性剪切流的方向由內(nèi)徑指向外徑，兩者的方向相反，最終得以平衡。

3.1機械密封端面性能參數(shù)

機械密封端面按著一元流動進行計算，一元流動的雷若方程：

根據(jù)上式，如果設(shè)h為常數(shù)，粘度也為常數(shù)，在內(nèi)徑側(cè)，膜厚h==常數(shù)；在外徑側(cè)，膜厚h==常數(shù)，對上式積分，壓力梯度也為常量，即壓力按三角形分布，最大壓力位于轉(zhuǎn)折處，顯然這兩個區(qū)域的壓力梯度為：

和

當(dāng)密封假設(shè)為無限寬時，無軸向流動，其各處的流量必定不變，在單位時間寬度內(nèi)的流量為：

將前式的壓力梯度代入上式，經(jīng)整理后可得：

設(shè)K=，可得到最大壓力為：

在單位寬度內(nèi)的承載能力就是三角形面積之和

經(jīng)整理得：

3.2 機械密封端面仿真研究

FLUENT是目前運用最廣泛地CFD仿真軟件之一，具有豐富的物理模型、先進的數(shù)值方法和強大的前后處理功能，對密封端面進行動力學(xué)可視化分析，仿真了密封端面壓力分布云圖，顏色的變化展示了密封面壓力的變化，如圖4：

4 機械密封發(fā)展趨勢：

（1）工業(yè)技術(shù)不斷創(chuàng)新 新技術(shù)、新理論、新材料、新工藝不斷創(chuàng)新發(fā)展，失效機理、失效分析和失效監(jiān)控更加深入地研究和應(yīng)用，要求使之快速轉(zhuǎn)換成實用性、高性能、高參數(shù)的密封產(chǎn)品。

（2）密封系統(tǒng)完善 從以往地單一密封零部件，發(fā)展到整個密封系統(tǒng)，并制定了新的密封系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）高效安全和環(huán)保性 隨著工業(yè)技術(shù)不斷地發(fā)展，環(huán)境保護地日益關(guān)注，人們對機械密封安全高效要求更加嚴(yán)格，過去從只注意眼睛可視的“泄露”，不注意易揮發(fā)物的“逸出”，發(fā)展到現(xiàn)今控制逸出零，從“零泄漏”到要求“零逸出”。

參考文獻：

1. 張景松.流體機械：流體力學(xué)與流體機械【M】.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.11

2. 顧永泉.機械密封實用技術(shù)【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2001.7

3. 彭旭東，楊慧霞，于恒聚.機械密封的新技術(shù)及其應(yīng)用【J】.石油化工設(shè)備技術(shù)，2001，22（1）：62～66

4. 李夢君，李浙昆，熊勇等.基于FLUENT滑移網(wǎng)格的浮選離心葉片泵內(nèi)流場的CFD分析【J】.科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（23）：5664～5668

篇3

關(guān)鍵詞：螺桿式冷凍機組　機械密封　泄漏　技術(shù)改造

一、引言

亞洲硅業(yè)（青海）有限公司2008年6月安裝了4臺JYSLG25FZ型螺桿式冷凍鹽水機組，主要作用是將質(zhì)量濃度約21%的氯化鈣水溶液通過螺桿機組冷卻為-20℃，再將-20℃的氯化鈣鹽水循環(huán)打入合成和精餾工序的換熱設(shè)備，用于生產(chǎn)系統(tǒng)換熱設(shè)備的制冷劑。自投用以來，螺桿壓縮機機械密封曾多次發(fā)生油、R22泄漏故障。雖經(jīng)多次檢修，更換新的機械密封部件，但效果甚微。該機械密封頻繁故障，不但損耗了大量油和R22，增加了檢修費用，而且還給整個生產(chǎn)裝置的安全穩(wěn)定運行帶來了很大的隱患。我們通過對造成機械密封泄漏的原因進行分析，提出并采取針對性的改進措施，從根本上解決了機械密封泄漏問題，確保了機組長周期安全運行。

二、機組的結(jié)構(gòu)、及工作原理及工作過程

1.螺桿式制冷式壓縮機組包括

螺桿式制冷壓縮機、氣路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，這些設(shè)備（除啟動柜之外）裝在同一公共底座上，構(gòu)成機組。螺桿式制冷壓縮機主要由機體、轉(zhuǎn)子、滑閥、軸封和聯(lián)軸器五個部分組成。為了機械密封摩擦副端面，機械密封油采用油，由油站供油。

2.工作原理

螺桿式制冷壓縮機的機體內(nèi)裝有兩只互相嚙合的平行轉(zhuǎn)子——陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子。當(dāng)兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，兩轉(zhuǎn)子的齒部相互插入到對方的齒槽內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，插入的長度越來越大，容納氣體槽的容積越來越小，從而達(dá)到壓縮氣體制冷劑的目的。為使壓縮機正常工作，需要向壓縮機內(nèi)噴油，向壓縮機工作腔噴油，可以起到密封和冷卻的作用；軸承、軸封、平衡活塞的工作也需要提供油。

3.工作過程

3.1吸氣過程

氣體經(jīng)過吸氣孔口分別進入陰陽螺桿的齒間容積，隨著兩個齒間容積各自不斷擴大，當(dāng)其達(dá)到最大值時，齒間容積與吸氣孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。陽轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，壓縮機完成四個吸氣、壓縮、排氣過程。

3.2壓縮過程

轉(zhuǎn)子繼續(xù)回轉(zhuǎn)，“V”型的齒間容積對，因齒的相互侵入，其容積逐漸縮小，從而實現(xiàn)氣體的壓縮過程。

3.3排氣過程

在齒間容積與排氣孔口連通后，由于轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時容積的不斷縮小，將壓縮的氣體送至排氣管。

4.壓縮機的主要技術(shù)參數(shù)為

制冷劑：R22；名義工況：-26/38℃；吸氣壓力，-0.06～2MPa；進氣溫度，-10～45℃；排氣壓力，≤1.5MPa；排氣溫度，≤70℃；制冷量：920KW;主電機轉(zhuǎn)速，2960r/min；額定功率，500kW;主電機電壓，10KV；油壓力，-0.12～1.5MPa。

三、機械密封泄漏原因分析

2010年7月，我們對螺桿壓縮機進行了解體檢查，軸封為機械式密封，機械密封的冷卻及均由高壓油來完成，進入的油壓力比排氣壓力高0.15～0.30MPa.由于機械密封是在較高的壓力區(qū)工作，所用摩擦材料具有足夠的剛性和強度，靜環(huán)選用耐壓強度較高的碳化硅，動環(huán)選用石墨制成，它的彈性模數(shù)較大，其密封口端面經(jīng)研磨和拋光加工，可達(dá)較高的光潔度。動、靜環(huán)密封圈為O型環(huán)，材料為氯醇橡膠。經(jīng)檢測，動、靜環(huán)及密封圈也沒有損壞，故機械密封泄漏與其結(jié)構(gòu)、材質(zhì)選用無關(guān)。

為了保證機械密封面的良好貼合，需要保持一定的端面比壓；但該端面比壓又不能太高或過低，太高會使機械密封磨損加劇，過低又會使密封面開啟失效。一般情況下機械密封推薦的端面比壓值[1]為:一般介質(zhì)，0.3～0.6MPa；低粘度介質(zhì)，0.2～0.4MPa；高粘度介質(zhì)，0.4～0.7Mpa。

經(jīng)過計算，螺桿壓縮機機械密封密封端面比壓為0.35Mpa。因?qū)τ谡扯却蟮挠投嗣姹葔喝≈翟?.4～0.7MPa比較適合，而本壓縮機的機械密封實際端面比壓值偏小，故在運行過程中，機械密封的密封面可能會開啟，失去密封能力，造成油泄漏。故認(rèn)為機械密封泄漏的主要原因是端面比壓太小造成的。

四、改進措施

根據(jù)查得，內(nèi)裝內(nèi)流旋轉(zhuǎn)式平衡型機械密封端面比壓計算公式：P b= P t +（k-λ）P1，及K=d22-d02/ d22-d12得知：要增加機械密封端面比壓值，提高密封性能的有效途徑最有效的方案是增大彈簧比壓P t和增加機械密封靜環(huán)端面載荷系數(shù)。要增大彈簧比壓需要改動機械密封動環(huán)彈簧座，比較不合理，因此在機械密封原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，其它尺寸不變，增加原靜環(huán)密封端面的有效面積，是增大載荷系數(shù)進而增加端面比壓的有效手段。改進前該機械密封結(jié)構(gòu)參數(shù)為:機械密封動環(huán)密封面外徑90mm。靜環(huán)密封面外徑91.2mm，密封面內(nèi)徑81.3mm。

1.擴大靜環(huán)內(nèi)徑，增大機械密封端面比壓

通過對機械密封靜環(huán)密封面內(nèi)徑進行車削將內(nèi)經(jīng)擴大1mm,靜環(huán)密封端面內(nèi)徑由81.6mm擴大到82.6mm，其它尺寸未變。經(jīng)計算，機械密封內(nèi)徑車削后的載荷系數(shù)K=0.91，λ=0.6，彈簧比壓P t選0.2MPa，代入公式P b=P t+（k-λ）P 1計算，機械密封端面比壓P b=0.63MPa，螺桿壓縮機端機械密封端面比壓滿足密封油所要求端面比壓推薦值0.4～0.7MPa，符合密封要求。

2.校核PV值

為了使機械密封達(dá)到長期安全運轉(zhuǎn)的目的，還要求密封副的工作PV值小于許用[PV]值。由于該機組機械密封摩擦副采用的材質(zhì)為碳石墨—碳化硅，查文獻《實用機械密封技術(shù)問答》手冊可知，該機械密封的許用[PV]值為180MPa·m/s，經(jīng)計算得機械密封端面平均速度12.56m/s。PV值校核：端面比壓與平均速度的乘積(端面比壓出口端的P為1.5 MP)，計算得到PV值為18.84MPa.m/s。

由上述計算結(jié)果可知，端面比壓與平均速度的乘積在許用的[PV]值區(qū)間內(nèi)，符合要求。

五、改進后的運行效果

自2010年7月，對螺桿壓縮機的機械密封的靜環(huán)進行車削改進投用后，機械密封效果良好無泄漏，投入運行后運轉(zhuǎn)至今，運轉(zhuǎn)狀況良好，保證了壓縮機安全運行，累計正常運行時間超過2年，至今未發(fā)生泄漏，密封效果非常好。僅配件和安裝方面的經(jīng)濟效益就非常著。這種方法對解決工況相似的設(shè)備泄漏問題，有一定的參考價值。

參考文獻

篇4

[關(guān)鍵詞]機械密封 微變形 研究

中圖分類號：TH136 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）44-0356-01

機械密封是機械設(shè)備防止泄漏、節(jié)約能源、控制環(huán)境污染的重要部件，廣泛應(yīng)用于機械、石油、化工、電力、輕工、船舶、宇航和原子能等工業(yè)的泵、壓縮機、反應(yīng)釜等設(shè)備，它對過程工業(yè)中的整臺機器設(shè)備、整套裝置乃至整個工廠的安全生產(chǎn)都有重大影響。隨著工業(yè)的高速發(fā)展，機械密封的工況逐漸提高以及人們環(huán)保意識的增強，對機械密封的性能也要求更高，但在實際使用中，不可避免地會出現(xiàn)機械密封失效。造成機械密封失效的原因很多，主要原因之一是機械密封端面變形，因為變形后造成泄漏增大，磨損加劇，壽命縮短，嚴(yán)重影響了機械密封的使用效果。因此精確計算機械密封端面變形，研究影響變形的關(guān)鍵因素，探索減小變形的措施對提高機械密封性能和使用壽命及開發(fā)機械密封產(chǎn)品具有重要的指導(dǎo)意義。

1 理論研究

隨著機械密封技術(shù)向高壓、高速、高溫和大直徑等方向發(fā)展，機械密封環(huán)的變形問題就尤為突出。導(dǎo)致變形的原因有兩方面：機械和熱。目前被普遍認(rèn)同的端面變形形狀為錐形。為盡量減小錐形變形，需要通過理論分析來了解并掌握其規(guī)律。目前變形理論主要有：圓環(huán)理論和殼體力矩理論。研究表明，影響變形的因素主要是力和溫度。圓環(huán)理論在計算簡單密封環(huán)形狀時計算值與試驗值比較一致，但在計算復(fù)雜密封環(huán)形狀時計算值與試驗值差別很大。Mayer為機械密封端面變形的理論研究奠定了基礎(chǔ)。2002年，洪先志等提出了應(yīng)用殼體力矩理論求解密封環(huán)端面力變形，同時將環(huán)截面分成若干部分（矩形或三角形），考慮各部分結(jié)合處轉(zhuǎn)角和位移的變形協(xié)調(diào)性，建立了四階線性齊次微分方程和變形協(xié)調(diào)方程，可直接計算稍復(fù)雜截面形狀的機械密封。研究表明，殼體力矩理論用于計算密封環(huán)端面變形是一種可靠、簡便、有效的方法，運用此法能夠得到密封環(huán)端面在外部擠壓力作用下力變形較準(zhǔn)確的值，從而將理論研究水平提升到較高層次。盡管機械密封端面變形的研究已有50多年，但由于其結(jié)構(gòu)和性能涉及到流體流動、傳熱、力變形、熱變形及其耦合，問題十分復(fù)雜，因而其理論還不完善，尚缺乏簡潔而實用的設(shè)計理論。但進行簡單的理論研究，有助于建立數(shù)學(xué)模型及清楚地認(rèn)識密封環(huán)變形問題中各參數(shù)的物理意義。

2 數(shù)值模擬研究

近年來，隨著計算軟件的蓬勃發(fā)展，數(shù)值模擬成為研究機械密封端面變形的強有力手段。目前，數(shù)值模擬方法主要有邊界元法和有限元法。1986年，Doust采用邊界元法建立了機械密封變形計算模型，編制了相應(yīng)的計算程序，并用試驗對計算結(jié)果進行了驗證，發(fā)現(xiàn)實驗值與計算值比較相符。但邊界元法在處理邊界時比有限元法復(fù)雜。

由于有限元法原理相對簡單，且有限元方面的應(yīng)用軟件很多，如ANYSYS、ABAQUS、FEMLAB等，因此采用有限元法進行分析變形的研究較多，而且基于有限元軟件平臺求解機械密封變形已逐漸成為研究的主流。

在我國，陳鐵鑫等采用FEM和邊界元法相結(jié)合的等價有限元算法，計算了204型小彈簧平衡型大直徑釜用接觸式機械密封的變形，發(fā)現(xiàn)靜環(huán)的軸向變形主要是由壓力載荷引起的，動環(huán)端面的軸向變形主要由溫升引起。王美華等采用三角形FEM對人字形螺旋槽的熱變形和力變形進行了分析，調(diào)用了SAP5―線性系統(tǒng)靜力和動力響應(yīng)結(jié)構(gòu)分析有限元程序?qū)γ芊猸h(huán)的力變形、熱變形進行了計算。李文泰和張文格將動靜環(huán)合為一體建立了模型，在摩擦面上使用只能受壓力不能承受拉力的虛擬桿元來聯(lián)系動環(huán)和靜環(huán)。依據(jù)FEM，采用四節(jié)點等參單元計算了密封環(huán)的力變形和熱變形。張書貴[17]對機械密封的力變形和熱變形進行了研究，發(fā)現(xiàn)熱變形是機械密封變形的主要形式，并討論了熱變形、力變形與密封環(huán)的結(jié)構(gòu)、材料及使用條件的關(guān)系。張保忠等對內(nèi)置式機械密封環(huán)的變形進行了分析與計算，指出了影響機械密封的因素，提出了改進機械密封的方法。彭旭東等計算不同約束、不同結(jié)構(gòu)動靜環(huán)配對的力變形、端面泄漏量、開啟力及氣膜剛度等參數(shù)，分析了變形對密封特性的影響。得出力變形使得氣膜呈發(fā)散型、約束對變形大小具有重要影響；選擇合適的約束可以減少密封面轉(zhuǎn)角、提高氣膜剛度、增強密封穩(wěn)定性，變形對開啟力影響不大，但明顯增大泄漏量、改變氣膜剛度。蔡永寧等采用有限元法求解雷諾方程獲得密封端面流體膜壓分布，計算了不同約束、不同結(jié)構(gòu)動、靜密封環(huán)的力變形以及端面泄漏量、液膜剛度和剛漏比等密封性能參數(shù)，分析了變形對密封性能的影響。

變形的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀說明，有限元法不但不受密封環(huán)截面形狀復(fù)雜程度的限制，并可模擬機械密封實際工況，應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>

3 實驗研究

實驗是機械密封研究的一個必不可少的重要環(huán)節(jié)，許多現(xiàn)象和規(guī)律靠實驗發(fā)現(xiàn)，理論模型和計算手段靠實驗驗證和完善。實驗是密封技術(shù)研究的重要手段，密封技術(shù)領(lǐng)域的許多現(xiàn)象和規(guī)律由實驗發(fā)現(xiàn)，所提出的理論模型和計算方法靠實驗驗證并逐步完善。機械密封大量的實驗研究始于20世紀(jì)60年代，迄今為止，國內(nèi)外企業(yè)和研究機構(gòu)的學(xué)者關(guān)于機械密封試驗研究主要內(nèi)容如下：①研究介質(zhì)的溫度和壓力、彈簧比壓、轉(zhuǎn)速等操作參數(shù)對機械密封性能和使用壽命的影響；②通過傳感器測量密封環(huán)端面的扭矩、溫度、端面比壓和液膜厚度等，研究不同條件下密封端面的摩擦特性及其對密封特性和使用壽命的影響。

目前，關(guān)于機械密封端面變形的試驗研究工作開展還較少，且端面變形測試是采用電阻應(yīng)變測試方法，其中測試方法雖然是一種很成熟的力學(xué)測試方法，但是該方法以點測量為基礎(chǔ)，不能獲得全場的變形信號。因此，如何尋找更可靠的測試技術(shù)已經(jīng)成為目前機械密封端面變形測量的重要課題。

4 結(jié)論

綜上所述，機械密封端面變形的理論研究還處于初步階段，研究者在物理、幾何等方面做出了不同的假設(shè)，形成了兩種理論模型，即變形的解析法。但這兩種解析法只能求解一些幾何形狀比較規(guī)則的密封環(huán)，應(yīng)用范圍非常有限。但進行這些簡單的理論研究，有助于建立數(shù)學(xué)模型及清楚地認(rèn)識密封環(huán)變形問題中各參數(shù)的物理意義。端面變形的數(shù)值模擬方法（有邊界元法和有限元法）的出現(xiàn)彌補了理論研究的缺陷，特別是有限元法不但不受密封環(huán)截面形狀復(fù)雜程度的限制，并可部分模擬機械密封實際工況，應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>

參考文獻

篇5

【關(guān)鍵詞】改造 機械密封 油漿泵

某公司催化裂化FCC裝置用以輸送含有催化劑顆粒的塔底泵，型號為100PYS2130，單級懸臂離心泵，軸功率75kW，流量45.5m3/h，揚程130m。輸送介質(zhì)為油漿，介質(zhì)溫度370℃，泵吸入口壓力為0.2MPa。雖然該泵一直使用的是焊接波紋管機械密封，但由于工況介質(zhì)等諸多因素的影響，該泵在實際使用過程中，機械密封經(jīng)常發(fā)生泄。據(jù)統(tǒng)計，機械密封使用壽命最短的時間為15天， 平均使用壽命為4個月左右， 嚴(yán)重影響了工藝裝置的正常生產(chǎn)。為徹底消除隱患，筆者對該泵的機械密封系統(tǒng)進行了分析及改造，提高了機械密封的運行周期，確保了裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。

一、故障原因分析

催化油漿泵中的機械密封是DBM290焊接波紋管機械密封，該密封結(jié)構(gòu)特點為：a.靜止式金屬波紋管結(jié)構(gòu)；b.動環(huán)與軸套法蘭、螺釘連接；c.動環(huán)摩擦副低膨脹合金鑲嵌，靜環(huán)摩擦副為浸銻石墨；d.葉輪壓緊軸套實現(xiàn)軸套密封墊的密封。油漿泵的工作介質(zhì)為催化油漿，介質(zhì)溫度高且含有催化劑等固體顆粒，運行工況比較惡劣。通過數(shù)次檢修及對原機械密封的解剖分析，發(fā)現(xiàn)機械密封失效泄漏的原因主要有以下幾個方面。

（一）摩擦副磨損

DBM290焊接波紋管機械密封靜環(huán)摩擦副采用的材料是浸銻石墨，拆檢發(fā)現(xiàn)靜環(huán)摩擦副磨損嚴(yán)重且內(nèi)外緣有缺口。通過試驗發(fā)現(xiàn)， 機械密封的端面比壓受波紋管的有效直徑的影響，而有效直徑是隨壓力的變化而改變。由于壓力過大，導(dǎo)致摩擦副過度磨損引起泄漏。同時油漿中含有固體催化劑顆粒其含量為一般不大于6g/L，生產(chǎn)不正常時為12g/L左右， 在操作中工藝條件稍有波動， 催化劑顆粒會進人密封面內(nèi)，劃傷了動環(huán)密封面，并破壞了液膜的連續(xù)性，從而引起泄漏。正常密封時，密封面處于邊界或半液體狀態(tài)，兩表面被一層邊界膜分開。當(dāng)密封面間混有催化劑顆?；蜢o環(huán)密封面上有磨損時，兩密封面間液膜厚度明顯增厚，從而導(dǎo)致了油漿大量泄漏。

（二）摩擦副表面熱裂紋

拆撿發(fā)現(xiàn)摩擦副的硬質(zhì)合金環(huán)出現(xiàn)由硬面中心向外發(fā)散的許多粗細(xì)不一的徑向裂紋。焊接波紋管的硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座兩種材料的膨脹系數(shù)存在差別，在機械密封冷卻水壓力不穩(wěn)定或溫度發(fā)生較大變化時容易產(chǎn)生局部高溫，從而導(dǎo)致局部熱應(yīng)力過大，合金環(huán)表面熱裂引起密封失效。

（三）波紋管內(nèi)側(cè)波谷部位的軟焦塊

溫度高、密度大、含有固體顆粒是油漿生成軟焦塊主要原因。該泵在370℃的工況下使用，油漿會慢慢沉淀或凝固在波紋管的縫隙中形成軟焦塊。隨著時間的推移，波紋管縫隙內(nèi)的軟焦塊使得波紋管不能進行軸向拉伸、壓縮，失去彈性。這樣，波紋管就無法提供隨介質(zhì)壓力變化的軸向作用力，起不到補償作用，使端面液膜壓減小，造成液膜反壓系數(shù)下降， 以致于端面比壓下降， 引起密封失效。

（四）軸套密封墊易發(fā)生泄漏

DBM90密封傳動方式為鍵傳動，軸套密封是靠葉輪壓緊軸套內(nèi)的軸套墊來實現(xiàn)的。造成軸套密封墊泄漏的原因主要有：a. 葉輪發(fā)生反轉(zhuǎn)或泵體預(yù)熱溫度過快造成葉輪鎖緊螺母松動，使得密封墊無法壓緊而泄漏；b.在安裝過程中，軸套密封墊內(nèi)進入雜質(zhì)，使其密封性能失效而泄漏。

二、解決措施

（一）開槽斜面擠緊軸套式密封結(jié)構(gòu)

針對密封軸套墊的泄漏，采取了開槽斜面擠緊軸套式密封結(jié)構(gòu)。這種定位傳動可靠，安裝、拆卸方便且不傷軸。另外，還設(shè)置了限位板，便于泵外調(diào)整密封的壓縮量。波紋管內(nèi)徑一處設(shè)一45°斜角，以分散應(yīng)力，延長波紋管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代其他密封材料，可以承受高達(dá)425℃的高溫。

（二）采用耐磨摩擦副材料

由于油{泵介質(zhì)含有固體顆粒， 所以在摩擦副動環(huán)表面噴涂了氧化鉻（Cr2O3） ，靜環(huán)材料選用YG6，該配合屬于“硬質(zhì)合金-硬質(zhì)合金”形式。由于二者硬度不同，既可防止動靜環(huán)密封面同時損傷，又避免了產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象。針對高溫環(huán)境下密封環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)容易脫落的現(xiàn)象，改用整體結(jié)構(gòu)密封環(huán)。密封壓縮量定為3.4mm，有效降低了密封面過多的摩擦熱。

（三）金屬波紋管作為旋轉(zhuǎn)動環(huán)

原來所用的機械密封為靜止式結(jié)構(gòu)，油漿極易在波紋管縫隙生成焦塊。為了防止機械密封波紋管縫隙結(jié)焦，筆者將金屬波紋管設(shè)計成旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)式波紋管密封在旋轉(zhuǎn)離心力作用下可以自身清洗波紋管，減少波紋管沉積和內(nèi)側(cè)結(jié)焦，并能防止因急冷造成的波紋管變形。

（四）改善密封的冷卻、沖洗效果

高溫油漿泵由于介質(zhì)溫度高，加之短時間的機械負(fù)荷或熱負(fù)荷的作用，使得密封面間穩(wěn)定液膜轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麪顟B(tài)，這轉(zhuǎn)變過程中的溫差產(chǎn)生了輻射狀徑向小裂紋。為了改善密封摩擦副的冷卻效果，將循環(huán)水冷卻改用輕柴油冷卻并將原來密封壓蓋的進、出冷卻孔直徑增加2mm，這樣避免了冷卻介質(zhì)的汽化且流量增加一倍，大大改善了冷卻效果。為了避免催化劑顆粒粘結(jié)，堵塞沖洗管通道，將沖洗孔直徑由5mm增大到7mm，沖洗壓力控制在0.5MPa。通過自沖洗的改進，有效地控制了密封端面溫升，增大液相面積，改善了摩擦狀態(tài)。

三、結(jié)束語

通過對油漿泵機械密封的失效原因分析，從其材料及結(jié)構(gòu)等方面進行了有效改進。目前，改造后的油漿泵已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。改造前該泵有效運行時間平均為4個月左右，改造后，該泵連續(xù)運行最長可達(dá)8000h，期間經(jīng)過長周期高負(fù)荷運行和頻繁的切換運行而無泄漏故障。通過對油漿泵機械密封的改造及應(yīng)用，不僅解決了影響裝置穩(wěn)定運行的難題，而且還產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益。由此可見，催化裝置油漿泵機械密封的改造是成功的。

參考文獻

[1]顧永泉.機械密封實用技術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.

篇6

[關(guān)鍵詞]污水泵填料密封機械密封改造

污水處理工程是環(huán)境保護的重要項目，而污水泵作為污水處理工程的主要配套設(shè)備被廣泛應(yīng)用于城市排污、礦山、冶金、電力以及石化等污水處理作業(yè)，發(fā)展前景廣闊。污水泵產(chǎn)品除了要求技術(shù)性能好之外，密封是污水泵的關(guān)鍵，必須可靠性高，污水泵無故障運行時間長。污水泵在工作中，密封一旦失效，外部介質(zhì)或油室中的油便會進入電機腔，引起潛水電機缺相、短路、漏電、燒壞電機，甚至影響人身安全。因此，為了進一步提高污水泵使用的安全性、運行可靠性以及提高污水泵無故障運行時間，有必要對污水泵通常使用的機械密封進行結(jié)構(gòu)分析，實行改進。

一、常用的密封形式及不足

目前，污水泵產(chǎn)品常用的密封形式有兩種：填料密封和機械密封。填料密封，如圖1所示，是最古老的一種密封結(jié)構(gòu)，發(fā)源于工業(yè)革命之前的傳統(tǒng)密封裝置，有著100年的材料工藝、劑系統(tǒng)和制造方法，并保持持續(xù)進步，目前很多的應(yīng)用場合。經(jīng)分析，該軟填料密封結(jié)構(gòu)存在如下缺陷：

1.密封介質(zhì)含有的雜質(zhì)嚴(yán)重影響密封性能。雜質(zhì)進入軟填料密封內(nèi)部，進一步增大了填料密封和軸套之間的摩擦、磨損。雖然材料耐磨性較好，但是使用效果仍然不佳，泄漏頻繁。另外由于沒有采用封液對填料密封進行冷卻，也加劇了填料與軸套之間的磨損。

2.工作狀態(tài)不穩(wěn)定需頻繁調(diào)整和更換填料。由于軟填料自身具有的粘彈特性，在工作狀態(tài)下會出現(xiàn)明顯的應(yīng)力松弛。為保持其正常的密封功能，需不斷地通過壓緊壓蓋來增大填料與軸的徑向接觸力，同時也增大了軟填料與軸的磨損，因此不得不經(jīng)常更換(或添加)填料，維修工作量和費用大大增加。

3.磨損嚴(yán)重致使能耗量大。根據(jù)軟填料密封的工作機理，填料密封與軸(或軸套)之間必須保持較大的徑向接觸壓力以維持密封，因此填料和軸(或軸套)的摩擦、磨損都很嚴(yán)重，在密封很快失去工作能力的同時，造成相當(dāng)大的能耗浪費。

機械密封具有摩擦功率損失小、壽命長、不泄漏等諸多優(yōu)點，目前已在水泵上廣泛應(yīng)用。要把填料密封結(jié)構(gòu)的水泵改造成機械密封結(jié)構(gòu)需從設(shè)計、結(jié)構(gòu)和加工幾方面考慮。

文獻討論了污水泵工況時軟填料密封的失效原因，并提出了改進的方案，有一定的借簽和實用價值；機械密封亦稱端面密封，其有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，該端面在流體壓力及補償機械外彈力的作用下，依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合，并相對滑動，從而防止流體泄漏。

污水泵中常用的機械密封結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種方案是在潛水污水泵的油室里安裝一套雙端面機械密封；另一種方案是在污水泵油室里設(shè)置一套單端面機械密封，而另一套設(shè)置在泵腔，使用在所抽送的污水介質(zhì)中。

1—軸套；2—動環(huán)輔助密封圈；3—動環(huán)；4—密封墊片；5—靜環(huán)；6—靜環(huán)輔助密封圈圖機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。圖2所示為雙端面機械密封，水泵側(cè)與電機側(cè)兩道密封端面都是靠彈性構(gòu)件-彈簧和密封介質(zhì)的壓力在旋轉(zhuǎn)的動環(huán)和靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使這兩個密封端面緊密貼合，端面間維持一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。其中水泵側(cè)密封端面與電機側(cè)密封端面結(jié)合處B，是密封點，防止所抽介質(zhì)進入油腔，防止油腔內(nèi)的油進入電機腔；6為靜環(huán)與壓蓋端面之間密封點，A處是動環(huán)與軸配合面之間的密封點，C是箱體間的密封。

A、B、C所示結(jié)構(gòu)機械密封最容易出現(xiàn)泄露現(xiàn)象，由于使用介質(zhì)的復(fù)雜性，易使抱軸橡膠老化，一旦出現(xiàn)老化就直接影響彈簧傳動而使得密封失效，同時，兩端面密封都得靠同一個彈簧產(chǎn)生壓力，若其中一邊端面接觸失效，整套密封也就失效。因此，這種機械密封一直存在失效快、返修率高的不足之處，直接影響到泵使用壽命。

機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，同時通過其基本原理可以看出，機械密封的正常運行是有條件的，例如：泵軸的竄量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；機械密封處的泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件，再加上良好的機械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。

因此，在實際應(yīng)用中，以機械密封來代替填料密封的情況越來越多。

二、填料密封的機械密封改造

1.改裝方法

污水泵填料筒的徑向尺寸和軸向尺寸較小，影響了機械密封的安裝。在滿足強度的情況下，將填料筒的內(nèi)徑相應(yīng)地擴大；若有軸套，可將軸套的外徑相應(yīng)地縮小或?qū)⑤S套拆除。

2.主要尺寸確定

(1)確定傳動套或彈簧座在軸套上的位置。如圖3所示。為了防止傳動套或彈簧座同填料內(nèi)套端面碰，把安裝機械密封的起點尺寸定為[H-K=5～15mm]。

(2)確定軸套總長度。軸套的總長度一般比原來的總長度稍稍長一點。因為考慮到軸套尾端部分要伸出密封壓蓋5～10mm左右，以利于安裝方便。尺寸根據(jù)設(shè)計的密封壓蓋厚度而定。

(3)確定傳動套或彈簧座在軸套上的定位尺寸D：D=L-[H-K-(5-10)+l]。

1.填料箱平面2.填料箱殼體3.填料內(nèi)套4.軸套5.軸6.密封圈E.內(nèi)套端面H.填料箱深度L.套筒長度

(4)軸套與軸的密封。軸套與的形圈軸的密封可采用聚四氟乙烯車制成直徑為3mm的O形圈來進行密封。安裝機械密封的軸套，要求具有良好的抗腐蝕性和耐磨性，對于放置動環(huán)密封圈的軸套表面要求鍍鉻處理，表面粗糙度為0.8。

(5)密封壓蓋結(jié)構(gòu)尺寸的確定。機械密封的靜環(huán)裝在壓蓋上。壓蓋上安裝靜環(huán)的各種配合尺寸均按靜環(huán)的幾何尺寸進行設(shè)計，結(jié)構(gòu)可參照機械密封有關(guān)資料。

3.改造技術(shù)要求

(1)安裝機械密封部位的軸或套。軸或套的徑向跳動0.04～0.06mm；表面粗糙度不低于0.8，軸或套外徑尺寸公差為h7；密封軸套端部必須做倒角并修光滑。

(2)密封壓蓋。密封壓蓋應(yīng)有足夠的厚度，防止在液體壓力作用下產(chǎn)生變形；密封壓蓋固定螺栓不少于3個；與靜環(huán)密封圈接觸部位的表面粗糙度不低1.6，其接觸面對軸中心線跳動允差±0.04mm；安裝靜環(huán)密封圈的端部必須做倒角并修光滑。

(3)轉(zhuǎn)子。瞬時軸向竄動量不超過±0.15mm；軸向游動量不超過±0.1mm軸振動量不超過±0.05mm。

(4)密封腔。密封腔與密封壓蓋配合的止口跳動允差為0.04～0.08mm；密封腔與密封壓蓋配合的端面跳動允差為0.06～0.08mm。

三、機械密封結(jié)構(gòu)改造

將圖2中C處密封面是機械密封最容易發(fā)生泄露處，而錐面機械密封特別適合于含有固體懸濁物的泵送設(shè)備，因此將C處改為錐面密封，如圖4所示。靜環(huán)材料為填充聚四氟乙烯，動環(huán)材料為不銹鋼，錐面噴涂碳化鎢。其主要特點為：

錐面機械密封的動環(huán)為一錐環(huán)，其半錐角為α；靜環(huán)的內(nèi)徑。在設(shè)計中注意G與接觸母線T的關(guān)系，當(dāng)錐面機械密封的靜環(huán)磨損后，接觸母線長度T不斷增加，使得載荷系數(shù)G不斷減小。所示為接觸母線長度T與載荷系數(shù)G的關(guān)系曲線，運轉(zhuǎn)過程中，靜環(huán)磨損和G值降低所造成的卸載，使密封比壓pc降低。由此而產(chǎn)生泄漏時，必須通過調(diào)節(jié)彈簧壓縮量(彈簧加載)來維持足夠的密封比壓。

機械密封在運轉(zhuǎn)中，彈簧一般不再進行調(diào)整。彈簧在錐面機械密封中起著補償密封環(huán)磨損卸載和G值降低卸載雙重作用，設(shè)計中正確確定彈簧比壓是保證密封性能和使用壽命的重要一環(huán)。

四、結(jié)束語

改造后的密封結(jié)構(gòu)，密封可靠，泵在運轉(zhuǎn)中基本不漏，調(diào)節(jié)維護方便。提高了密封性能，延長了運行周期，節(jié)省了檢修費用。經(jīng)過上述改造之后的污水泵運行良好，延長了設(shè)備的連續(xù)運行時間。

參考文獻：

[1]郝木明，顧永泉.密封填料的粘彈特性及其對密封性能的影響[J].化工機械，1995，22(5)：277–282.

[2]趙丹峰.污水泵用軟填料密封改造[J].化工機械，2008，35(4)：244-245.

[3]田應(yīng)雄，徐德東.關(guān)于液下污水泵軸封結(jié)構(gòu)的改造[J].通用機械，2008.73-74.

篇7

摘要：離心泵是目前國內(nèi)外化工企業(yè)最常用的設(shè)備之一，離心泵最主要采用的密封方式為機械密封，本文介紹了機械密封的作用及工作原理，對機械密封的泄漏原因分析和預(yù)防措施進行了重點討論。

關(guān)鍵詞：離心泵；機械密封；設(shè)備；泄漏；預(yù)防；彈性元件；靜環(huán)；動環(huán)

Improvement of Piston system and Lubricate system for TZP 2000 lye Pump

LIU Fei

(No.2 Aluminum Oxide Plant, Zhongzhou Branch, China Aluminum Industry Co., Jiaozuo, Henan 454100, China)

【Abstract】At present，centrifugal pump is one of the most commonly used equipment at home and abroad,mechanical seal is the most popula sealed for centrifugal pump, describes the role of mechanical seal and works, mechanical seal leakage reasons analysis and prevention measures for the focus of discussions.

【Key words】centrifugal pump、mechanical seal、equipment、 leak、 prevent、elastic background、stationary seal ring、Rotary Face

前言：

離心泵是目前國內(nèi)外化工企業(yè)最常用的設(shè)備之一，它兼有流量大、連續(xù)性強、揚程和工作效率高等優(yōu)點，離心泵為企業(yè)立下了汗馬功勞。據(jù)我國石油化工行業(yè)統(tǒng)計，80%以上的離心泵采用的密封方式為機械密封。由于工況條件的不同，離心泵在輸送物料過程中，經(jīng)常出現(xiàn)機械密封處物料的泄漏，給環(huán)境造成污染，并造成能源的浪費。目前，如何控制機械密封的泄漏，成了本企業(yè)急需解決的重大難題。

一、離心泵工作原理及機械密封裝置的作用

離心泵通過電機、聯(lián)軸器，使其葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在葉片之間的液體受到葉片的推動，在離心力的作用下，不斷地從中心被甩向四周，當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向邊緣時，中心處形成了低壓區(qū)，由于進泵前的液體壓強大于泵吸入口處的壓強，在壓強差的作用下，液體便經(jīng)吸入管連續(xù)地吸入泵內(nèi)，以補充被排出液體的位置，只要葉輪不停地旋轉(zhuǎn)，液體便不斷地吸入和排出。

泵軸穿過泵殼時，動靜之間有間隙存在時，泵內(nèi)的液體就會從間隙漏至泵外，我廠離心泵的主要工作介質(zhì)為含有高濃度苛堿的礦漿，如果泄漏則會污染環(huán)境，若吸入端是真空，則外界空氣會漏入泵內(nèi)，嚴(yán)重影響泵的工作，為了減少泄漏，一般在動靜間隙處裝有軸端密封裝置。軸封裝置是離心泵的重要部件，它直接關(guān)系到離心泵能否正常工作。現(xiàn)在軸封裝置一般采用機械密封。

二、機械密封原理

機械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而達(dá)到密封的軸向端面密封裝置。(如下圖)

l靜環(huán) 2動環(huán) 3動環(huán)密封圈 4推環(huán) 5彈簧 6傳動座 7靜環(huán)密封圈 8壓蓋 9墊片

機械密封通常由靜環(huán)、動環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封圈起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運行的。

三、機械密封泄漏的原因分析

新安裝(或更換)的機械密封投入運轉(zhuǎn)時泄漏量應(yīng)在允許范圍內(nèi)。如果密封本身的結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量、安裝和使用等方面都無問題，其壽命要超過 8oooh。實際工作中，不少密封的使用壽命遠(yuǎn)沒有達(dá)到該值前就失效了，這是由于工藝條件、設(shè)備運行狀況和操作存在一定的問題造成的。我廠離心泵主要的運輸介質(zhì)是：溫度為95°左右的礦漿； 240g/L的苛堿；固體顆?！?mm。根據(jù)近幾年來機械密封運行工況和失效后的拆檢情況來看，其常見原因如下：

1、密封環(huán)熱裂紋

機械密封拆開時可發(fā)現(xiàn)，硬環(huán)表面有過熱回火色，石墨環(huán)表面有環(huán)狀溝紋、橡膠圈老化等。

主要原因是：①由于介質(zhì)溫度過高泵體內(nèi)形成汽蝕，汽蝕發(fā)生后，水力沖擊帶動密封做迅速的軸向振蕩，使動靜環(huán)及輔助密封圈等零件嚴(yán)重的磨損，使機械密封裝置損壞。②不良，密封環(huán)端面沒有形成液體膜或密封環(huán)端面間液膜汽化，形成干摩擦；③冷卻系統(tǒng)散熱不良；

2、離心泵的振動

由于制造和安裝精度等原因，所有的離心泵都存在著振動。振動的原因主要為轉(zhuǎn)子不平衡、機泵不同心、滾動軸承故障等。從軸承箱表面測到的最大振幅不能大于0.06mm，超過該值就要停泵處理。振動可分解為三個方向：垂直、水平和軸向，其中以軸向振動對密封的危害最大。當(dāng)泵振動加劇時，動靜環(huán)之間發(fā)生分離。瞬間的分離在液膜壓力作用下致使密封面開啟，出現(xiàn)大量泄漏，如果這時介質(zhì)中固體顆粒含量超過5%時，由于振動引起端面分離，顆粒嵌入較軟的石墨環(huán)端面，造成硬質(zhì)環(huán)密封面的過度磨損。拆卸檢查時可發(fā)現(xiàn)，在硬密封面上有清晰的摩擦痕跡，進入固體顆粒時有劃痕。

3、彈性元件失彈

篇8

關(guān)鍵詞：離心泵 機械密封 失效 措施

機械密封是一種應(yīng)用廣泛的旋轉(zhuǎn)軸動密封，具有密封性好、使用壽命長、運轉(zhuǎn)中不用調(diào)整、功率損耗小、密封參數(shù)高等優(yōu)點，是旋轉(zhuǎn)設(shè)備上最主要的軸封方式。因此機械密封的運行好壞直接影響泵的可靠運行及裝置的連續(xù)生產(chǎn)。

一、機械密封工作原理及基本結(jié)構(gòu)

機械密封是由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補償機構(gòu)彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。（圖1）

1—靜環(huán)；2—動環(huán)；3—彈性元件；4—彈簧座；5—緊定螺釘；6—動環(huán)密封圈；7—防轉(zhuǎn)銷；8—靜環(huán)密封圈；9—壓蓋

機械密封主要由靜環(huán)、動環(huán)、彈性元件及輔助密封機構(gòu)組成。靜環(huán)和動環(huán)組成一對密封端面（摩擦副），動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其壓緊在靜環(huán)端面上，并在動環(huán)與靜環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液膜而達(dá)到密封的目的。彈性元件產(chǎn)生壓力，可使泵在非運轉(zhuǎn)情況下也保持密封端面貼合。保證密封介質(zhì)不泄漏，并防止異物進入密封面。輔助密封起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙及壓蓋與殼體間隙的作用，同時對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機封在實際運行中是與泵其它零件一起組合運行的。通過機械密封原理看出，機封的正常運行是有條件的。只有消除如：泵抽空或者氣蝕，摩擦副端面不能形成正常的液膜或者液膜的穩(wěn)定性不好；機械密封處的軸振動過大，密封端面受力不均等原因。才能達(dá)到良好的密封效果。

二、機械密封失效原因分析

機封投入正常運轉(zhuǎn)時，機封的泄漏量應(yīng)該在允許范圍內(nèi)。在其本身結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、安裝和使用等方面無問題的條件下，其使用壽命應(yīng)該在24000小時左右。在實際工作中，機封的使用壽命在沒達(dá)到該值的情況下就已失效，這是由于工藝條件、設(shè)備運行狀況、操作條件和安裝質(zhì)量存在一定問題造成的。

1.泵抽空或汽蝕

抽空現(xiàn)象是由于泵在啟動前沒有灌泵或者灌泵不充分、不滿液或介質(zhì)大量汽化，在性能上表現(xiàn)為出口壓力趨近于零，摩擦副因干或半干摩擦而產(chǎn)生磨損失效。拆卸時發(fā)現(xiàn)動靜環(huán)表面有環(huán)狀溝紋、密封圈老化等現(xiàn)象。

由于介質(zhì)溫度過高，介質(zhì)在葉輪入口的低壓區(qū)氣化或氣泡逸出，當(dāng)氣泡隨液體流至高壓區(qū)時又產(chǎn)生凝聚或氣泡破裂，瞬間內(nèi)周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占的空間，造成液體互相撞擊，在沖擊點處形成極大的壓強。這種現(xiàn)象稱為汽蝕。其特點是離心泵運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生激烈的水力沖擊，表現(xiàn)泵出口壓力有較大幅度的波動。汽蝕發(fā)生后，水力沖擊帶動密封做迅速的軸向振動，使動靜環(huán)及輔助密封等零件嚴(yán)重磨損。拆卸檢查時發(fā)現(xiàn)，彈簧卡住、靜環(huán)離位、輔助密封圈損壞、密封端面嚴(yán)重磨損及石墨環(huán)斷裂的現(xiàn)象。

2.泵振動過大

由于制造和安裝精度等原因，所有離心泵都存在著振動。振動原因主要為轉(zhuǎn)子不平衡、泵與電機不同心等振動可分解為垂直、水平和軸向，其中以軸向振動對機封的危害最大。當(dāng)振動加劇時，動靜環(huán)之間分離。瞬間的分離在液膜壓力作用下致使密封面開啟，出現(xiàn)大量泄露，如果在這瞬間摩擦副附近介質(zhì)中含有固體顆粒，進入密封端面間，會導(dǎo)致密封端面損壞。

3.泵軸彎曲

機封是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封。它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸線的密封端面緊密貼合、相對旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封效果，因此要求兩個密封面之間要受力均勻。如泵軸彎曲，運轉(zhuǎn)時在機械密封安裝處產(chǎn)生較大的撓度，使密封面之間的受力不均勻，導(dǎo)致密封發(fā)生泄漏。

4.輔助系統(tǒng)方面

機封的輔助沖洗系統(tǒng)可以有效地保護密封面，起到冷卻、等作用。如果泵運行后，沖洗系統(tǒng)沒有進行投用或者密封沖洗液水量不足，密封端面處于干摩擦狀態(tài)，導(dǎo)致機封嚴(yán)重?fù)p壞。

5.操作方面原因

啟動離心泵時，如果沒有灌泵或者排氣不充分，沖洗系統(tǒng)不正常投用，都將會導(dǎo)致機封失效損壞。

三、采取的措施

1.消除泵抽空和汽蝕的措施

1.1降低介質(zhì)溫度保證介質(zhì)不大量汽化。

1.2對于凝結(jié)水泵，提高泵入口靜壓，保持不低于凝結(jié)水罐液位的1/3。

2.消除泵振動過大的措施

2.1轉(zhuǎn)子部分

轉(zhuǎn)子徑向跳動量不超過0.03～0.05mm.

2.2與電機的同心度

電機單獨運轉(zhuǎn)時振幅不超過0.03mm；工作溫度下泵與電機的同心度。軸向≦0.08mm，徑向≦0.10mm.

2.3泵運轉(zhuǎn)時振動值最大不超過0.06mm。

2.4操作維修調(diào)節(jié)時，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)程，消除振動源。

3. 消除泵軸彎曲的措施

3.1轉(zhuǎn)子做動平衡，無法校正的更換新軸。

3.2及時更換磨損軸套，避免加劇軸彎曲。

4. 消除輔助系統(tǒng)方面的措施

4.1對于沒有沖洗系統(tǒng)的泵，經(jīng)過長期停用，在再次啟動前，應(yīng)拆卸檢查機封有無卡阻現(xiàn)象，清洗后在使用。

4.2有自沖洗的機械密封，應(yīng)定期檢查沖洗管路，如有堵塞情況，及時清理。

5.消除其他方面的措施

5.1嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備操作規(guī)程，按照規(guī)程進行操作。

5.2有外沖洗的機械密封，在啟泵前一定要打開冷卻水，保證流量和壓力。

四、結(jié)語

機械密封失效，除自身原因外還有工況條件、運行狀態(tài)和操作安裝等其他方面的原因，在實際生產(chǎn)中，通過觀察機封的運行及磨損情況，詳細(xì)分析原因，逐一消除，這樣才能保證密封長期可靠地運轉(zhuǎn)。

參考文獻

[1]袁周 黃志堅主編.工業(yè)泵常見故障及維修技巧.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

篇9

【關(guān)鍵詞】離心泵；機械密封；泄漏

在化工生產(chǎn)中，常常需要將流體從低處輸送到高處、從低壓輸送至高壓，或沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。為達(dá)到此目的，必須對流體加以外功，以克服流體輸送過程中的阻力。為流體提供能量的機械成為流體輸送機械，根據(jù)工作原理的不同通常分為四類，即離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式及流體動力作用式。而離心泵即為流體輸送機械中最為常見的一種動力機械。離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單、流量大而均勻、操作方便的優(yōu)點。而機械密封則是這種流體輸送機械的軸封裝置，具有泄漏量小和壽命長等優(yōu)點。

1 機械密封故障現(xiàn)象及分析

泵用機械密封種類繁多、型號各異，但泄漏點主要有五處：軸套與軸間的密封；動環(huán)與軸套間的密封；動、靜環(huán)之間的密封；靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；密封端蓋與泵體間的密封。

一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決，但需細(xì)致觀察，特別是當(dāng)工作介質(zhì)為液化氣體或高壓、有毒有害氣體時，相對困難些。其余的泄漏直觀上很難辨別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎(chǔ)上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結(jié)論。

1.1 安裝靜試時泄漏

機械密封安裝調(diào)試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。

1.2 試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏

泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。

引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；

（2）對安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；

（3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；

1.3 正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏

離心泵在運轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達(dá)到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當(dāng)引起的。主要有：

（1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；

（2）對泵實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；

（3）回流量偏大，導(dǎo)致吸人管側(cè)容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封。

2 機械密封失效原因分析與維修

2.1 周期性滲漏

（1）泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大， 動環(huán)不能在軸上靈活移動。在泵翻轉(zhuǎn)，動、靜環(huán)磨損后，得不到補償位移。

對策：在裝配機械密封時， 軸的軸向竄動量應(yīng)小于0.1mm ， 輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適中， 在保證徑向密封的同時， 動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來）。

（2）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

對策：油室腔內(nèi)油面高度應(yīng)加到高于動、靜環(huán)密封面。

（3）轉(zhuǎn)子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損） ，這種情況會縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。

對策：可根據(jù)維修標(biāo)準(zhǔn)來糾正上述問題。

2.2 由于壓力產(chǎn)生的滲漏

高壓和壓力波造成的機械密封滲漏由于彈簧比壓力及總比壓設(shè)計過大和密封腔內(nèi)壓力超過3MPa時，會使密封端面比壓過大，液膜難以形成，密封端面磨損嚴(yán)重，發(fā)熱量增多，造成密封面熱變形。

對策：在裝配機封時， 彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行， 不允許有過大或過小的現(xiàn)象， 高壓條件下的機械密封應(yīng)采取措施。為使端面受力合理， 盡量減小變形， 可采用硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強度高的材料， 并加強冷卻的措施， 選用可用的傳動方式，如鍵、銷等。

2.3 由于介質(zhì)引起的滲漏

大多數(shù)潛污泵機械密封拆解后， 靜環(huán)和動環(huán)的輔助密封件無彈性， 有的已經(jīng)腐爛， 造成了機封的大量滲漏甚至有磨軸的現(xiàn)象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對靜環(huán)和動環(huán)輔助橡膠密封件的腐蝕作用，造成了機械滲漏過大， 動、靜環(huán)橡膠密封圈材料為丁腈―40 ，不耐高溫，不耐酸堿，當(dāng)污水為酸性堿性時易腐蝕。

對策：對腐蝕性介質(zhì)， 橡膠件應(yīng)選用耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。

3 結(jié)論

以上總結(jié)了機械密封比較常見的泄漏原因以及維修對策。機械密封本身是一種要求較高的精密部件， 對設(shè)計、機械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。在實際使用過程中，應(yīng)綜合考慮機械密封失效的各種因素，使裝配的機械密封適用于離心泵的技術(shù)要求和工藝要求，保證機械密封長期可靠地運轉(zhuǎn)。

【參考文獻】

[1]顧永泉.機械密封實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

篇10

關(guān)鍵詞 改造;機械密封;節(jié)能;降耗

中圖分類號TH311 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2010)25-0158-02

1 泵結(jié)構(gòu)簡介

目前,上海市自來水閔行有限公司第二水廠所用的RDL500-700A2出水泵是由凱士比生產(chǎn)的,此類泵是RDL型單級雙吸離心清水泵,主要零部件有泵體、泵蓋、葉輪、軸、雙吸密封環(huán)、軸套、聯(lián)軸器等組成。主要性能參數(shù)為:流量2 300m3/h,額定揚程40m水柱,軸徑130mm,額定功率400kW。上海市自來水閔行有限公司第二水廠二期41號機組原配為機械密封軸封形式,同樣為RDL系列臥式離心泵,其機械密封形式值得借鑒,從側(cè)面也能證明21號機組機械密封改造能夠獲得成功。

2 泵的現(xiàn)場運行介紹

該泵是為閔行區(qū)內(nèi)的自來水管網(wǎng)提供送水作用。工作介質(zhì)為自來水,無固體雜質(zhì),水質(zhì)的PH值為7左右,常溫。此種泵在機組里裝有3臺,1臺備用,平日工作時揚程在28m~32m。

3 RDL500-700A2出水泵的改造過程

3.1 軸封改造的背景

隨著機械密封技術(shù)不斷創(chuàng)新,新材料、新工藝、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),機械密封在高速、正壓、非生水水泵應(yīng)用較為普遍和成熟,機械密封的壽命由1年延長到2年,甚至更長。填料密封已不能滿足較高的密封要求,而機械密封技術(shù)的快速發(fā)展,加快了填料密封的淘汰速度。再者目前的大環(huán)境也要求技術(shù)改造的同時充分考慮節(jié)能降耗效果。

3.2 機械密封選型設(shè)計

目前,市面上廣泛被離心泵采用的機械密封有兩類,一類是集裝式機械密封,另一類為分離式機械密封,兩類機械密封的區(qū)別見表1。

根據(jù)上表的比較,我們確定選取集裝式機械密封作為21號機組軸封改造的選型。同時,根據(jù)上海市自來水閔行有限公司第二水廠出水泵的實際運行工況和工作介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù),選配上海博格曼有限公司生產(chǎn)并應(yīng)用比較廣泛的CARTEX型機械密封。CARTEX型機械密封的性能如下:

1)應(yīng)用工況:清水介質(zhì);

2)運行參數(shù):溫度為常溫;

轉(zhuǎn)速為1 000RPM以下;

壓力為0.5MPa以內(nèi)。

可以看出, CARTEX型機械密封完全適合我廠出水機組的運行工況。

CARTEX型機械密封的結(jié)構(gòu)特點:彈簧內(nèi)置式集裝型機械密封,介質(zhì)與彈簧隔離,有效地提高了機械密封在惡劣工況的使用壽命,進一步擴大了機械密封的適用領(lǐng)域,采用小彈簧,使密封斷面受力均勻。集裝式設(shè)計,大大減少了安裝、調(diào)試難度,便于安裝?？筛鶕?jù)客戶具體連接尺寸設(shè)計,平衡設(shè)計可使用在壓力較高場合。CARTEX型機械密封的簡單易用,也是我們選擇它作為改造所用機械密封的原因之一。

3.3 改造加工過程

3.3.1 加工機械密封

根據(jù)軸套和盤根室尺寸及壓蓋螺栓孔中心距確定機械密封的形式為靜止、非平衡、單端面、多彈簧型,各部件材質(zhì)應(yīng)用如下:

1)靜環(huán):碳化硅;特點:高硬度,使用壽命長;

2)動環(huán):石墨;特點:硬度適中,導(dǎo)熱及性能良好;

3)輔助密封:乙丙橡膠;特點:耐磨、抗撕裂,使用壽命長(忌油);

4)彈簧:1Cr18Ni9;

5)金屬部件:304不銹鋼;

6)墊片:V氟橡膠。

3.3.2 加工軸套

材質(zhì)選用的是1Cr17鋼。(由KSB提供官方配件)。

3.3.3 安裝

詳細(xì)安裝步驟如下:

1)對泵體本身結(jié)構(gòu)不做任何改動;

2)將填料腔外端面的壓蓋螺栓孔由2個增加至4個,以保證機械密封安裝時壓蓋受力均勻;

3)在填料腔和壓蓋直接增加一層墊片,確保壓蓋的密封性能;

4)取消填料、分水環(huán)、填料壓蓋;

5)保留原有的外部循環(huán)管路系統(tǒng),該系統(tǒng)僅在啟動時使用,正常運行時可關(guān)斷填料腔冷卻水;

6)從機械密封內(nèi)沖洗口接一根公稱通徑8mm管子并入原卸壓孔,并安裝球閥進行控制。

整個安裝過程簡單,實際安裝時間僅僅兩工作日,加上調(diào)試以及機組解體、組合的時間,在1周內(nèi)完成所有改造工作。

4 效果分析

4.1 設(shè)備經(jīng)過機械密封改造后,明顯具備以下優(yōu)點

1)不再需要調(diào)節(jié)冷卻水,機械密封靠內(nèi)循環(huán)水冷卻,降低了操作工的操作強度,節(jié)約了冷卻水;

2)不再會因為填料老化而出現(xiàn)設(shè)備故障,設(shè)備運行安全性得以提高;

3)水泵日常保養(yǎng)周期大大延長,每兩年更換密封圈即可,檢修工作量和難度大為減少;

4)不再存在填料的二次污染;

5)生產(chǎn)現(xiàn)場不再出現(xiàn)盤根甩水造成的臟亂現(xiàn)象。

4.2 設(shè)備改造后節(jié)能效果分析:

4.2.1 節(jié)能效果驗證方法

水泵軸封經(jīng)過改造成機械密封形式,節(jié)能角度從原理上講僅僅避免(減少)了泵殼泄漏以及填料和泵軸之間摩擦所造成的能量損耗,節(jié)能效果不會特別明顯。為了檢驗機械密封改造的節(jié)能效果,我們對21號機組運行數(shù)據(jù)進行了詳細(xì)統(tǒng)計,取了100組數(shù)據(jù),改造前后各50組,統(tǒng)計的數(shù)據(jù)包括:流量(m3)、壓力水量(m3/MPa)、電量(kwh),通過計算出水單耗(kwh/Kt),配水單位電耗(kwh/KtMPa)來驗證效果。

4.2.2 節(jié)能效果驗證過程

從圖1和圖2可以看出,機械密封安裝前后,機組的出水單耗和配水單位電耗沒有顯著的變化,數(shù)據(jù)均在基本相同的區(qū)間來動。為了進一步明確節(jié)能效果,我們對統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行了平均化處理(以壓力為參照物),并作對比,如圖3。

從圖3可以明顯看出,機械密封安裝以后,在相同的壓力條件下,機組的出水單耗變化在1%左右,節(jié)能效果如預(yù)期,并不明顯。

4.2.3 改造經(jīng)濟效益核算

雖然通過統(tǒng)計,21號機組經(jīng)過軸封改造,節(jié)能效果并不明顯,但是積水成淵,在機械密封的使用壽命內(nèi),累計下來節(jié)約的費用仍然是一筆不小的費用:

1)通過更換機械密封,顯而易見將省下原先更換填料的費用。以目前的填料使用情況來計,機組每年至少系統(tǒng)更換1次盤根填料, 重量在3kg左右,加上日常保養(yǎng)所更換的數(shù)量,一年合計在大約4kg。目前,采購的GFO材質(zhì)填料每公斤價格為0.1萬元左右,由此可計算出每年節(jié)約的填料費用為0.4萬元。

2)更換機械密封的同時也更換了水泵的軸套,等于節(jié)約了一套不銹鋼軸套的費用。KSB原產(chǎn)不銹鋼軸套,材質(zhì)為1Cr17,價格在2萬左右,使用壽命為3年(根據(jù)官方手冊),這樣折算下來每年可節(jié)約軸套費用0.7萬元。同時更換了機械密封,軸套基本不存在磨損,長遠(yuǎn)來看節(jié)約的成本更高。

3)節(jié)約電費:以節(jié)約用電1%為標(biāo)準(zhǔn),一期出水設(shè)備情況為2用1備,同時考慮到調(diào)度的關(guān)系導(dǎo)致一期出水系統(tǒng)不是24h滿負(fù)荷運行,如果以70%負(fù)荷計,則該機組一年運行時間為365x24x0.66x0.7=4 047.12小時,取4 000h計算。機組配套功率為400kW,通常耗電量為每小時360度左右,取360kW為軸功率,如此一年可節(jié)約用電360x4 000x0.01=14 400kwh,目前工業(yè)用電的平價單價為0.67元/度,以此計則每年可節(jié)約電費約1萬元。

4)其它費用:軸封改造后節(jié)省的降低工人勞動強度及降低設(shè)備檢修難度和工程量的隱性成本。

目前,行業(yè)上機械密封的壽命一般以3年做計算,3年的話,可節(jié)約成本6萬余元,已經(jīng)和更換機械密封的投資金額相當(dāng),其中還不包括節(jié)約的隱性成本。此外21號機組運行環(huán)境好,采用的機械密封為國際一線品牌、質(zhì)量好,相對來說使用壽命將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3年,以41號機組為例,至今已經(jīng)使用4年,還未發(fā)生任何軸封故障。3年后該機械密封繼續(xù)運行的話,就等于是直接為企業(yè)降低了運行成本。