水泵填料密封改为机械密封的研究

关于机械密封的调研报告2013年5月29日胡振广一、机封简介(1)定义及简介机封，全名机械密封，在行业内一般人习惯称为机封。

它是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。

由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成防止流体泄漏的装置，常用于泵、压缩机、反应搅拌釜等旋转式流体机械，也用于齿轮箱、阀门、旋转接头、船舶尾轴等密封。

因此，机械密封是一种通用的轴封装置。

机封的结构多种多样，常用结构一般包含如下部件，如图：机封典型结构示意图1.锁紧装置(锁紧螺钉)2.锁紧环3.弹性元件(弹簧)4.传动机构(传动套)5.补偿环6.摩擦副 7辅助密封(O形圈) 8.非补偿环1.补偿环与非补偿环：补偿环是具有轴向补偿能力的密封环，它可以是旋转环(动环)，也可以是非旋转环(静环);非补偿环是不具有轴向补偿能力的密封环，同样可以是旋转环(动环)，也可以是非旋转环(静环)2.摩擦副：在补偿环和非补偿环的顶端镶嵌有一对密封端面，起机封的主要密封作用。

一般情况下补偿环用软质材料制造，端面较窄;非补偿环用硬质材料制造，端面较宽。

3.弹性元件与锁紧环：它们构成了加载、补偿和缓冲机构，以保证机械密封在安装后端面贴合;在磨损时及时补偿;在受振动、窜动起缓冲作用。

弹性元件可以是弹簧、波纹管、波簧等。

锁紧环用于弹性元件的轴向和径向定位，通常还兼备传递转矩或克服转矩的功能。

4.辅助密封圈;起辅助密封作用，分补偿环辅助密封和非补偿环辅助密封。

它可以是O形圈、V形圈、楔形圈、矩形圈等，用来密封轴和机封、机封和壳体之间的密封。

5.传动机构：起传递转矩的作用。

常用传动方式有传动套、拨叉、柱销、键或弹簧的并圈(2)机械密封与软填料密封比较有如下优点：1.密封可靠，2.使用寿命长3.摩擦功率消耗小4.轴或轴套基本上不受摩损；5.维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；6.抗振性好对旋转轴的振动、偏摆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低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。

离心泵机械密封改造成果摘要上海市自来水闵行有限公司第二水厂一期出水泵在基建安装时轴封为填料密封,经过几年的运行,轴套的磨损现象日益严重,压盖处的泄漏现象也越来越明显。

超出限量的冷却水四处喷溅影响了机组现场环境;老化的填料盘根还增加了机组的泄漏,造成能耗上升,机组运行震动增大等隐患;填料盘根对清水的二次污染也严重和公司目前三标合一工作相违背,所以对机组的轴封进行改造刻不容缓。

2010年对其中的21号机组进行水泵轴封改造,将填料密封更换成机械密封。

计划通过改造,杜绝机组冷却水四处喷溅问题,减少设备现场操作以及检修的工作量,提高生产效率,一定程度节约能源,提高设备运行安全可靠性。

关键词改造;机械密封;节能;降耗1 泵结构简介目前,上海市自来水闵行有限公司第二水厂所用的RDL500-700A2出水泵是由凯士比生产的,此类泵是RDL型单级双吸离心清水泵,主要零部件有泵体、泵盖、叶轮、轴、双吸密封环、轴套、联轴器等组成。

主要性能参数为:流量2 300m3/h,额定扬程40m水柱,轴径130mm,额定功率400kW。

上海市自来水闵行有限公司第二水厂二期41号机组原配为机械密封轴封形式,同样为RDL系列卧式离心泵,其机械密封形式值得借鉴,从侧面也能证明21号机组机械密封改造能够获得成功。

2 泵的现场运行介绍该泵是为闵行区内的自来水管网提供送水作用。

工作介质为自来水,无固体杂质,水质的PH值为7左右,常温。

此种泵在机组里装有3台,1台备用,平日工作时扬程在28m~32m。

3 RDL500-700A2出水泵的改造过程3.1 轴封改造的背景随着机械密封技术不断创新,新材料、新工艺、新产品不断涌现,机械密封在高速、正压、非生水水泵应用较为普遍和成熟,机械密封的寿命由1年延长到2年,甚至更长。

填料密封已不能满足较高的密封要求,而机械密封技术的快速发展,加快了填料密封的淘汰速度。

再者目前的大环境也要求技术改造的同时充分考虑节能降耗效果。

凝结水泵机械密封改造分析发布时间：2022-02-15T08:52:03.066Z 来源：《电力设备》2021年第12期作者：杜书谋[导读] 凝结水泵是火力发电厂热力循环的重要设备，其能否安全运行关系到机组安全稳定运行，凝结水泵轴封采用机械密封，传统机械密封密封水长期外漏，浪费除盐水和影响现场文明生产，找出解决方案并进行改造，对改造效果进行。

（商洛发电责任公司陕西省商洛市 726000）摘要：凝结水泵是火力发电厂热力循环的重要设备，其能否安全运行关系到机组安全稳定运行，凝结水泵轴封采用机械密封，传统机械密封密封水长期外漏，浪费除盐水和影响现场文明生产，找出解决方案并进行改造，对改造效果进行。

关键词：凝结水泵；机械密封；密封水外漏；改造，效果分析一、概述：水泵是工、农业生产中一种常用设备，几乎每个厂矿企业都能用到，水泵结构由泵轴、叶轮、泵壳、轴封等组成，轴封密封形式有盘根密封和机械密封，机械密封相对于盘根密封有以下有优点：1、密封可靠，在长期运转中密封状态稳定，泄露量很小或无泄漏；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、功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%左右；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。

机械密封有以上优点，在近代水泵得到广泛应用，机械密封一般由动环、静环、动环密封圈、静环密封圈、弹簧、弹簧座、紧定螺钉、防转销等组成。

机械密封工作时，由密封流体的压力和弹性元件的弹力等引起的轴向力使动环和静环互相贴合并相对运动，由于两个密封端面的紧密配合，使密封端面之间的交界（密封界面）形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，产生阻力，阻止介质泄漏，同时液膜又使得端面得以润滑，获得长期密封效果。

新型机械密封模组在水泵上的应用摘要：文章分析了填料密封和传统机械密封的原理及优、缺点，介绍了一种新型的机械密封及其在水泵上的应用关键词：填料密封；机械密封；RTMF机械密封水泵是输送液体或使液体增压的机械。

它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。

离心泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。

继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。

由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。

在离心泵的工作过程中，因离心泵的泵轴、叶轮是运动的，而泵壳是静止的。

这样，在旋转的叶轮轴和静止的泵壳内壁会有环形间隙，外部气体便会由此间隙进入水泵内，导致泵的容积效率降低，严重的造成吸不上水。

常用的轴封装置有填料密封和机械密封二种。

填料密封又称为压紧填料密封，俗称盘根。

填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。

与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。

由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未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，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。

这就是填料密封的机理。

1、填料密封的优点：1)有一定的弹塑性。

当水泵填料受轴向压紧时能产生较大的径向压紧力，以获得密封；当机器和轴有振动或偏心及填料有磨损后能有一定的补偿能力(追随性)。

2)有一定的强度。

使水泵填料不至于在未磨损前先损坏。

3)化学稳定性高。

即其与密封流体和润滑剂的适应性要好，不被流体介质腐蚀和溶胀，同时也不污染介质。

离心泵填料密封的缺陷分析及技术改进摘要：本文分析了离心泵填料密封存在的不足之处，提出了采用组合密封和改为机械密封的方法来改进密封缺陷结构，改善密封效果，提高运行周期，增加经济效益。

关键词：离心泵填料密封机械密封一、密封的结构离心泵轴向密封的作用是防止输送介质从轴与泵壳之间漏出泵外和防止外界空气进入泵内。

它是离心泵的重要部件，它的好坏直接影响着离心泵能否正常工作。

目前通常采用的是填料密封。

填料密封又叫盘根箱，填料是浸油的石棉绳，又称之为盘根。

它以螺旋状填装在填料函和轴套之间。

它是通过填料与轴套之间紧密结合形成的一层很薄的环状润滑油膜来实现密封。

填料密封中涉及液封结构。

它是由液封管、液封环等零件组成。

液封管一端接泵体的高压区，另一端接填料函，它将泵体内高压介质引入填料环。

填料环夹装在填料中间。

填料环上有引液槽和液封孔，它将液封管引来的液体分布到轴套和填料之间，起冷却和密封作用。

二、缺陷分析1.填料压盖压力不易控制在填料函中，盘根数目一般为6-7根，中间有填料环。

在正常工作时，必须拧紧填料压盖两侧的螺栓，通过产生预紧力压紧填料，使泄漏减少。

由于螺栓的松紧程度只能凭手感判断，压力大小难以控制且沿圆周方向分布不均，这便造成填料的侧向压力沿轴向分布不均，过小达不到密封要求，过大造成填料严重磨损，影响密封的稳定性和可靠性。

2.液封结构不合理用于液封的介质来自泵的高压区，比其他各处泄漏进填料函的液压高，填料函上部的液封孔离填料压盖较近，一般间隔3圈填料，数量较少，防隔高压密封液外泻的难度大。

当部分填料腐蚀需添加填料时，新加的填料把旧的填料环和液封推向填料函内部，使液封环与泵盖上液封孔错位而失去布液作用。

密封液未经充分扩散而导致处于液封孔外侧的填料承受的压力较大，密封难度增大。

另外，由于填料环安装在填料的中间，且填料上的液封环要求与液封孔相对，增大了更换填料的难度和工作量。

.3.适应性受到限制传统的填料密封结构不允许转轴有较大的径向偏摆量，设计要求一般小于0.5mm，实际上，由于操作工况发生变化，泵在偏离设计工况下工作时，泵轴在密封处的偏摆量相当大，过大的偏摆量，必然造成填料与轴套之间较大的间隙，从而加大泄漏，难以保证密封长期处于稳定或可靠的工作状态，缩短了设备运行周期。

填料密封改机械密封的分析报告一、填料密封装置存在弊端盘根表面粗糙，摩擦系数大，有渗漏现象。

另外使用一段时间后，浸入的润滑剂容易流失。

盘根膨胀系数大，摩擦力较大，在生产使用过程中，经常会出现这样的状况：新修好的设备开始运行时轴封状况良好，但使用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就磨成了花瓶状。

严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。

盘密封的缺点：1、盘根填料与轴直接接触，且相对转动。

造成轴或轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套；2、为了使盘根与轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制，这样造成对现场环境的污染；3、摩擦系数大，造成电机有限功率降低，消耗电能，有时在5%~10%的比例；4、漏泄量大，在运转和停车时均有大量漏泄。

二、机械密封的优点我公司针对渣浆泵盘根填料密封改机械密封装置时，根据泵的结构、现在工况的实际情况采用专用集装式密封设计，使密封质量得到根本性的改善。

确保泵在运转和停车时无漏泄。

1、机械密封密封性能安全可靠，基本实现零漏泄；2、机械密封端面密封摩擦系数低，极大的降低摩擦消耗的电能；3、机械密封使用寿命长，延长了生产周期，从而提高了生产效率；4、现场环境得到很大的改善，减轻了维修人员的负担，从根本上解决了生产的困扰。

三、水泵机械密封改造后的结果预测我们将对原有渣浆泵的工作参数（介质压力、温度、轴径、转速）、介质特性（浓度、粘度、腐蚀性、有无固体颗粒及纤维杂质）、主机工作特点与环境条件、主机对密封结构尺寸的限制及生产工艺的稳定性进行分析，根据实际工况要求设计合适的密封结构，并采用高硬度、高强度、抗磨性能强的优质密封环及壳体材料、辅助密封圈等，使机械密封完全能满足现在工况的要求。

我公司设计、制造的渣浆介质机械密封使用寿命根据不同介质及工况达到3至8个月.四、机械密封具有很高的精密性，对安装、泵本身的质量具有很高的要求，以保证机封长期有效的工作。

水泵机械密封的工作原理是
水泵机械密封是用于防止水泵泵水部分与外界环境发生泄漏的装置。

其工作原理包括以下几个方面：
1. 主要构成：水泵机械密封主要由固定环、活动环、填料、密封环、弹簧以及密封壳体等组成。

2. 承受作用力：当水泵工作时，液压的作用会使得泵内部产生压力，压力作用在固定环和活动环之间。

同时，由于水泵的旋转运动，活动环会形成一种离心力，从而对密封环施加压力。

3. 密封原理：水泵机械密封通过填料在固定环和活动环之间形成一个密封环境。

填料需具备一定的弹性，能够在泵内压力作用下产生一定的压力，从而使得填料与活动环之间形成密封。

4. 调节密封间隙：通过弹簧的力量，可以调节固定环和活动环之间的密封间隙。

当泵在运行过程中，由于泵的磨损或工作条件变化，会导致泄漏现象增加。

此时，通过调整弹簧力的大小，可以使得固定环和活动环之间的间隙发生变化，从而实现对密封效果的调控。

5. 密封防护：密封壳体的作用是保护密封件免受外部环境的侵蚀和损坏，同时起到密封效果的支撑和固定作用。

综上所述，水泵机械密封通过填料在固定环和活动环之间形成一定密封环境，利用填料的压力、离心力以及弹簧的力量实现密封效果，并通过密封壳体的保护起到固定和防护作用。

循环水泵密封改进和安装研究摘要：循环水泵是炼油厂生产过程中的不可缺少的重要设备，在没有特殊要求的情况下，循环水泵会利用普通的填料密封，密封时间不长且经常出现泵汽蚀问题，维修难度和成本大。

应用普通的填料密封时，通常采取自冲洗的方式冷却密封腔，对泄漏量有一定要求，致使现场环境不佳，甚至会严重浪费水资源。

鉴于此，对炼油厂循环水泵密封改进和安装深入分析，尝试提出一种新的密封方式。

关键词：炼油厂；循环水泵；密封改进；安装引言炼油厂循环水泵在生产过程中发挥重要作用，用于输送循环水以冷却设备。

但是，由于循环水泵在应用期间，存在泄漏和能耗高的问题，不仅会导致资源浪费和环境污染，还会对设备的运行效率和稳定性产生不利影响。

因此，在炼油厂生产中，应该对循环水泵密封加强改进和优化，促进生产效率的提升。

1炼油厂循环水泵密封改进方法与优势1.1炼油厂循环水泵密封情况在本次研究中，将某炼油厂汽水间循环水泵P-301A/B/C（型号：500S-59）为研究对象。

设备在初期运行期间，密封材质选择的是普通的石墨盘根，出现泄露问题的概率较高。

虽然油浸石墨盘根的优点较多，诸如强度大、柔性好等，但表面粗糙，有渗漏且摩擦系数大，在长时间的应用下，浸入的润滑剂容易出现流失问题[1]。

并且，由于长期浸泡在水中，石墨盘根会逐渐变硬，膨胀系数和摩擦力大。

因此在应用时，新修好的设备在运行一段时间后，会出现泄漏量增加的情况，密封作用失效，加大了维修的难度和成本。

1.2炼油厂循环水泵密封改进方法基于炼油厂循环水泵密封情况，决定采取软硬填料组合密封设计方案，对炼油厂循环水泵密封进行改进。

在循环水泵密封改进期间，填料盖两端应用艾志填料412SC盘根20.6mm×20.6mm，形成密封骨架。

填料腔体内中间用艾志CMS-2000软填料密封。

这种密封材料的耐热性好，一般在18℃～200℃之间，最大线速度8m/s，有良好的耐腐蚀性，适用于水介质。

软填料为胶泥状，黑色CMS-2000的组成材料较多，包括KEVLAR纤维、高纯度石墨等，密封性良好[2]。

泵的密封方案泵是一种常用的工业设备，用于输送液体或气体。

在泵的运行过程中，泵的密封方案起着至关重要的作用，直接决定了泵的性能和安全性。

本文将介绍几种常见的泵的密封方案。

一、填料密封填料密封是最早、最常见的一种泵密封方案。

在填料密封中，泵轴与泵壳之间通过填料进行密封。

填料通常由柔软的纤维材料制成，如石墨、聚四氟乙烯等，并通过填料室进行固定。

填料密封的优点是成本低廉，适用于各种压力和温度条件，并且密封效果较好。

然而，填料密封也存在一些缺点，如易磨损、泄漏以及需要不断加润滑剂等。

二、机械密封机械密封是一种通过机械零件实现密封的方案。

机械密封逐渐取代了填料密封，成为泵的主流密封方案。

机械密封通常由固定环、活动环、弹簧和密封面等部件组成。

机械密封的优点是密封效果好，能够有效防止泄漏，使用寿命较长。

同时，机械密封对填料要求较低，不需要外部加润滑剂。

但机械密封也有一些问题，如制造成本较高，对泵的轴和泵壳材料要求较高。

三、磁力密封磁力密封是一种通过磁力实现密封的方案。

磁力密封将传统的填料密封和机械密封与现代磁力技术相结合，具有密封性能好、耐腐蚀、无泄漏等优点。

磁力密封利用静磁和动磁之间的相互作用，实现轴向的密封。

它由静环、动环、磁体和密封面等部件组成。

在运行过程中，磁体的磁力作用下，实现了无接触的轴封。

磁力密封的优点是能避免填料泄漏和机械密封磨损等问题，延长泵的使用寿命，同时具有节能、环保等特点。

但磁力密封的制造成本较高，技术要求较高，维护和保养也更为复杂。

四、气体密封气体密封是一种通过气体形成密封层的方案。

气体密封通常应用于高速旋转设备，如离心泵。

在气体密封中，通过气体流动阻挡介质的渗漏，实现了泵的密封。

气体密封的优点是转速较高时密封效果好，不易泄漏，对轴和泵壳磨损小。

但在低温和高温环境下，气体密封的性能可能下降。

综上所述，泵的密封方案有填料密封、机械密封、磁力密封和气体密封等。

每种密封方案都有其独特的优缺点，应根据具体的使用环境和需求进行选择。

64研究与探索Research and Exploration ·改造与更新中国设备工程 2018.05 (上)某公司多级离心式轻烃泵密封装置原设计为填料密封和机械密封两种形式，装置开工时使用填料密封，由于轻烃介质自身的特点，密封效果很不理想。

据统计安装一次填料最长可运行21天，最短只运行l 天。

所以，某年大检修对轻烃泵的密封进行了改造，将填料密封改为机械密封。

改造后密封失效率大幅度降低，如B-101/b 65Y Ⅱ-50×6机械密封运行了8个月还在使用，B-208/b DY-25×5机械密封由于间歇使用开停也运行了3个月，从使用效果可以看出，改造还是成功的。

1 填料密封的失效分析某装置二台泵的工作条件见表1。

其压盖填料密封结构如图1所示。

所用填料为夹心编结石棉盘根，封液为润滑油。

1.轴2.壳体3.盘根4.压盖5.孔环图1 压盖填料密封结构这种结构压盖填料的压紧力沿轴向分布不均匀，靠近压盖的压紧力最大，远离压盖的压紧力逐渐减小，因此盘根磨损不均匀，靠近压盖处的盘根易损坏，这种损坏主要表现在高温下盘根中有机物及结晶水分解、磁化、挥发，造成失重，产生渗漏的缝隙，致使填料密封失效。

从介质的角度来说，轻烃介质具有饱和蒸汽压高、渗透性强、润滑性差、易汽化及结霜等特点，能促使石棉盘根更快失效，因为填料内部渗漏是填料密封不好的主要原因，如各种纤维编结的填料，纤维间存在微观间隙，成为细小的毛细管，介质因此渗漏出来，这时即使加大填料的压紧力往往也无法获得良好的密封反而增加填料的摩擦力。

扭转作用对填料密封也有很大的影响，采用转动轴时，轴的扭转是常见的。

轴的径向跳动、挠曲、偏斜和一定值的偏心度都会引起振动效应，通常称为轴的扭转。

轴的扭转在轴的填料处会造成较大间隙。

为了说明轴的扭转对密封效果的影响，如泵101/b 以2950r/min 的转速运转，沿径向产生0.003mm 的扭转，轴每转一次就使填料内径加大0.006mm。