机械密封课件全解

机械密封
湖北华电电力工程有限公司 -----赵胜华
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CHENLI
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目录
• 一、机封原理 • 二、机封结构 • 三、机封特点 • 四、机封分类 • 五、密封材料 • 六、机封安装 • 七、失效分析 • 八、机封维护 • 九、机封检修 • 十、检修案例
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一、机械密封的工作原理
以达到很少泄漏量，
甚至肉眼看不到泄露。
与填料、迷宫、浮环、
螺旋等密封相比，泄
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漏量小得多。
CHENLI
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三、机封特点
• 使用寿命长。在机
械密封中，只要磨损部分 是密封摩擦副端面。一般 可以连续使用1～2年，个 别场合下也有用到5～10 年。日本甚至规定最低使 用一年。
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三、机封特点
功率损耗小。由于机械密封的端面接触面 积小，摩擦功率损耗小，仅为填料密封 的20％～30％
轴或轴套表面不易磨损。由于机械密封与 轴或轴套的接触部位几乎没有相对运动 ，因此对轴或轴套的损伤很小。
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三、机封特点
结构较复杂；
装配较难，更 换不便；
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二、机封结构
• 传动件（如传
动销、传动螺
钉和传动突
耳）：作用是
将轴的转矩传
给动环。材料
要求耐磨和耐
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腐蚀。 CHENLI
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二、机封结构
• 防转件：它起到防止静环 转动和脱出的作用。要求有 足够的长度，防止静环在负 压下脱出，并要求正确定位， 防止静环随动环旋转。

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）忽然停电或故障停机等。离心泵在正常运转 中忽然泄漏，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。
机封的弹性元件
4）集装式机械密封
所谓集装式机械密封就是通过密封自带轴套和端盖 将单（双）端面机械密封组合在一起，为整体安装形 式。将其安装到泵上后，不做任何调整（包括弹簧的 压缩量），只需固定轴套和压盖再把剖分式卡环（见 下图中的A）取下，即可投入使用。集装式机械密封在 设计上还有一个特点：卡环的（轴向）宽度就等于弹 簧的压缩量，因此，从外部就可以知道该值的大小。
5）其他分类
按密封腔温度分 t＞150℃ 80＜t≤150℃ -20≤t≤80℃ t＜-20℃ 按密封腔压力分 p＞15MPa 3＜p≤15MPa 1＜p≤3MPa 常压≤p≤1MPa 负压
高温机械密封 中温机械密封 普温机械密封 低温机械密封 超高压机械密封 高压机械密封 中压机械密封 低压机械密封 真空机械密封
3、弹性元件材料
1）弹簧材料 对弹簧材料的要求是：弹性好，耐介质 腐蚀。常用弹簧材料有不锈弹簧钢(1Cr18Ni9Ti等)、铬钢 (3Cr13、4Cr13等)、碳索弹簧钢(60si2Mn等)和磷青铜。 2）波纹管材料 对波纹管材料的要求是：良好的焊接 性能、较大的弹性、一定的耐腐蚀性。常用的波纹管材料 有铁基、铜基和镍基合金以及钛材等，一般以钛基中的镍 铬奥氏体带材为主，尤以1Cr18Ni12Mo2Ti用得最多。高 镍弹性合金被认为是制作波纹管较理想的材料，含铝的材 料用一般焊接技术时会遇到困难。目前国外用得最多的波 纹管材料有AM350（近似Cr16Ni45MnMo3N ）属于固溶 体、低强度、低硬度、高延伸率。

❖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。
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（十四）波纹管机械密封
❖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。
泄漏点2—补偿环密封圈，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，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，静密封点，密封圈与相配合件之间相 对静止.
2、传动关系
轴或轴套───紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3─补偿环1 压盖──防转销8─非补偿环6
不行，只有用同一光源发出的光设法分成两束，才 满足相干条件）
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满足相干条件的两束光的叠加效果是：在波程差为波长 整数倍的地方，光强度加强；在波程差为半个波长的奇数倍 的地方，光强度减至零（变暗）。这就是光的干涉原理。
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（2）平面度检测原理 设入射角i=0，e为气膜厚度（即是被检测面上点到平
2.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; 3.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
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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。）

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两套密封面对面或背对背安装在一起。
用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、 低温，或气体、高真空度等场合。
两套密封之间形成一个密封腔，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。
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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。
（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。（泄漏量大，
只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中 用（）九）多弹簧和单弹簧机械密封
（1）多弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均
匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。
（2）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不
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一、机械密封原理 二、机械密封的基本零件 三、机械密封的计算 四、机械密封用材料 五、机械密封辅助系统 六、机械密封性能的影响因素 七、石化行业典型泵的密封 八、机械密封的安装和使用 九、机械密封故障分析 十、补充内容
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（一）定义与组成（图1-1）
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（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速）
2019，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）
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（一般和内装式、外装式一致）
组成:
1.密封端面： 动环、静环─摩擦副 2.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; 3.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

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配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。
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（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端面紧密接触，且 是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而引 起的摩擦面不贴合。 把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧 比压ps，那么ps的作用有两点：①起动停车或介质压 力波动时，使密封面维持足够的比压；②克服密封圈 与轴的摩擦力，保持动环沿轴向移动，以补偿端面的 磨损。 因此有人把机械密封定义为：机械密封是一种带有缓 冲机构，并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封 端面进行密封的装置。
⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；
⑦ 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各
种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
① 结构较复杂，对制造加工要求高；
缺 ② 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平； 点 ③ 发生偶然事故时，处理比较困难；
④ 一次性投资高。
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表3-1机械密封与填料密封的比较
机械密封知识
何兵
2014年3月26日
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第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
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1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈
4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座
9-紧定螺钉
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（2）固定
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• 密封环要容易加工制造
安装和维修要方便，价格要低廉
六、密封端面的平面度要求
• 平面度是密封环很重要的质量指 标，要求在0.0009mm以内， 需要使用光干涉法进行测量，一 般用钠光灯检测，一条干涉条纹 为0.3um，也叫一条光带。密 封环平面度要求在三条光带内， 才能保证不泄漏。
两条光带
一条光带
• 有良好的耐热冲击能力
为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受热冲 击时不至于开裂。
• 较小的摩擦系数
密封环匹配应有较小的摩擦系数。
• 良好的自润滑性
工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封环要 有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸润性。
• 结构简单
密封环结构应力求简单对称，优先考虑用整体型结构，也可采用组 合式(如镶装式)密封环，尽量避免用密封端面喷涂式结构。
压力增减成正比增减，这样当介质压力高时，端面上产生很大比压，
会加速摩擦面的磨损、发热、破坏端面的液体膜而形成干摩擦。一般 非平衡型介质压力不超过656kPa。
B>A 非平衡型
• 平衡型：当介质压力高时，需要从密封结构上设法消除一部分压力对
摩擦面的作用，这种形式的密封成为平衡型机械密封。在这种密封中
，介质作用在动环上的有效面积B小于动静环的接触面积A。密封端 面上的比压可以自行控制，介质压力增减对端面比压的影响较小。
B<A，平衡型
2）单弹簧和多弹簧
• 机械密封按弹簧个数分为单弹簧和多弹簧。多弹簧是沿圆周装有多个小弹簧
，优点是弹簧受力比但弹簧（一个大弹簧）均匀，缓冲性好，便于调节（改 变弹簧数目），轴向尺寸也小。一般来说，小轴径宜用大弹簧，大轴径宜用 小弹簧。

对安装机械密封部位的轴或轴套的径向圆跳动、表面粗 糙度、外径公差、运转时轴的轴向窜动等都有一定的要求。
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安装普通机械密封部位轴或轴套的精度要求
密封腔体与密封端盖定位端面对轴（或轴套）表面的跳动要求
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2. 安装前的准备工作及安装注意事项
（1）检查要进行安装的机械密封的型号、规格是否正确无误，零件是
4பைடு நூலகம்
按介质在端面引起的卸载情况可分为：平衡式和非平
衡式 非平衡式密封，仅适用于密封腔压力<1.0MPa 平衡式密封，适用于中高压力条件，最高可达10MPa 能使介质作用在密封端面上的压力卸荷的为平衡 以上 式，不能卸荷的为非平衡式。
平衡式：密封端面上所受的作用力随介质压力的 升高而变化较小，因此适用于高压密封； 非平衡式：密封密封端面所受的作用力随介质压 力的变化较大，因此只适用于低压密封。 平衡式密封能降低端面上的摩擦和磨损，减小摩 擦热，承载能力大，但其结构较复杂，一般需在 轴或轴套上加工出台阶，成本较高。
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按密封端面的对数可分为：单端面和双端面
由一对密封端面组成的为单端面密封，由二 对密封端面组成的为双端面密封。 单端面：密封结构简单，制造、安装容易， 一般于介质本身润滑性好和允许微量泄漏的 条件。 双端面：密封有轴向双端面密封和径向双端 面密封。沿径向布置的双端面密封结构较轴 向双端面密封紧凑。双端面密封适用于介质 本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易挥发、 含磨粒及气体等。轴向双端面密封有面对面 或背靠背布置的结构，工作时需在两对端面 间引入高于介质压力0.05～0.15MPa的封液 以改善端面间的润滑及冷却条件，并把介质 与外界隔离，有可能实现介质零泄漏
磨、耐高温、耐腐蚀，线膨胀系数低，
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