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712023年6月下 第12期 总第408期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview0 引言机械密封是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的作用下，以及在辅助密封的配合下，保持贴合，并相对滑动，构成的防止流体泄漏的装置。
公司所辖输油站场输油泵配套使用的机械密封为国外一厂家生产的QB 多弹簧单端面机械密封，在设备投产初期就出现机械密封泄漏量过大、甩油等故障，给现场带来了油品泄漏的风险，并且泵体保温壳内超高的油气浓度形成易燃易爆环境，严重影响了输油生产工作，给关键设备的安全运行带来了极大风险。
为此，通过机械密封解体研究，原油油品物性检测分析、机封动静环磨损检测及弹性元件抗疲劳性能对比，结合机械密封最新应用技术，将该机械密封由QB 结构改造为BX 金属波纹管结构，经过5年多的实践应用，效果得以验证，BX 金属波纹管机械密封的性能较好，有效地解决了原机械密封动态补偿失效带来的机封泄漏量大、甩油等问题，BX 型波纹管机械密封的应用提升了输油泵运行的稳定性，提高了关键设备的安全性，保障了长输管道的安全平稳运行。
1 概述机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏效果的轴封装置。
常见的有QB、BX、UO 等形式的机械密封。
QB 结构形式机械密封具有泄漏量少和寿命长等特点，是最常见的轴密封方式，主要由静止环(静环)、旋转环(动环)、弹性元件、弹簧座、紧定螺钉、旋转环辅助密封圈和静止环辅助密封圈等元件组成，但目前在一种在高压多级离心泵上配套使用的QB 机械密封运行中发现存在泄漏量大、机封甩油等多种故障，严重影响了输油泵的平稳运行，给现场带来了安全风险。
2 机封出现泄漏超标及甩油的原因2.1 机封出现泄漏超标的原因输油泵机械密封在运行过程中因泄漏量较大导致停泵，经过对现场多台泄露量较大的QB 结构机械密封拆卸返厂解体检测后发现，机械密封内部动态O 型圈、弹性元件（小弹簧）处存在杂质、结蜡和焦质物堆积较多的情况[1]，动态O 型圈也在焦质物的包裹下黏连在轴套上，密封面之间还会因发热引起介质的结晶、结焦，造成滑动部件被黏住和密封面被凝结的现象。
ＤＢＭＢ－１系列焊接金属波纹管机械密封安装使用说明书一、产品介绍DBM B 一1焊接金属波纹管机械密封是丹东克隆集团有限责任公司于1988年开发的国内首创用于高温机泵轴封法兰平垫连接结构的机械密封产品，当年在抚顺石油二厂进口西德180泵试用成功，在该厂北蒸馏车间减二线泵采用DBM70B-1机封连续运转四年多；在苯乙烯车间使用的DBM90B-1机封平均寿命达三年。
该产品经过克隆集团技术人员的不断标准化、系列化改进，已经成为国内外独具特色的，具有优良密封综合性能的产品之一，尤其在密封高温热油方面有突出特性。
该系列产品结构已经收录在由丹东克隆集团有限责任公司主导编撰的JB ／T8723-1998《泵用焊接金属波纹管机械密封》行业标准中。
该系列产品为静止型结构，配用专用的冷却水套，适应能力强，使用范围广，动态性能优良，是高温油泵轴封的最佳选择。
DBM B-l 系列焊接金属波纹管机械密封已在石油开采、石油炼制、石油化工、煤化工、冶金、造纸、核能、发电、制药等领域的高低温机泵设备上有着大量的应用，性能稳定、安装方便密封可靠。
二、产品应用DBM B-1系列焊接金属波纹管机械密封如图一所示，为静止型结构平衡型机械密封，动、静环都采用镶嵌端面，非集装部分主要由动环、波纹管组件(静环)及密封垫和螺钉、弹垫组成，集装部分包括非集装部分的全部零件、轴套及传动件、压盖、水套、水封、轴封垫和压盖止口垫等。
根据密封所使用的材料不同而适用于不同的介质工况，常规材料的DBM B-1焊接金属波纹管机械密封的各规格零件我公司都有库存备件，可以随订随发，方便客户使用。
40、45、50、55、60、65、70、90八种规格的波纹管组件有长(II)、短(I)两个长度，使用时需注意，不能换用。
常规材料：DBM B-1系列焊接金属波纹管机械密封规格范围为30～100，由铬钢做结构件材料，由定膨胀合金做镶嵌环座材料，奥氏体不锈钢做波纹管材料，动环端面材料为硬质合金(或陶瓷)，波纹管组件(静环)端面材料有浸树脂石墨、浸金属石墨和硬质合金，根据介质工况的不同而选用不同的动静环端面组对，通常在高温工况下选用浸金属石墨静环端面与硬环配对使用，在介质中有颗粒时，选用硬对硬的端面配对使用，一般腐蚀介质工况选用浸树脂石墨与硬环配对使用，密封垫片以柔性石墨为主要常备材料，还可以提供其它材料，如铝、聚四氟乙烯等。
金属波纹管机械密封与普通机械密封的区别
焊接金属波纹管机械密封具有良好的浮动性和随机补偿性，可以补偿密封环因磨损、轴向窜动及振动等原因而造成的泄漏。
焊接金属波纹管本身既作弹性元件又起到密封的作用，因此无需设计一般推环型弹簧式机封的动态辅助密封圈，从而避免了因动态辅助密封圈而造成的细微颗粒阻塞，动态辅助密封不耐高温以及有因其产生轴向摩擦阻力而降低密封补偿能力的问题。
金属波纹管机械密封中间没有辅助密封圈，减少了一个泄漏点；同时减少了补偿机构的摩擦阻力，改善了追随性；在石化行业中，焊接波纹管密封使用温度不受辅助密封圈的限制；对于四氟波纹管密封可用于腐蚀介质中。
其缺点是有的波纹管弹力较小，需加辅助弹簧。
焊接金属波纹管是由每一个波片内、外径交错紧密焊接而成的，因此不论其作为静止或旋转式使用时均无须考虑旋向问题。
焊接金属波纹管可以选择沉淀硬化型不锈钢，高温镍基材料和铬镍型耐蚀材料等制造，因此焊接金属波纹管可适用于较广泛的温度范围（-117℃―426℃），及各种酸、碱、盐介质中。
选择不同的波片厚度、层数使其在特殊的泵中承受高达7MPa左右的压力。
焊接金属波纹管机封的设计一般为平衡型，因此其承受压力对端面比压的影响很小，焊接金属波纹管机械密封不仅适用于非烃类介质，也适用于闪蒸烃类介质。
与普通机械密封相比其使用寿命也得到大大提高，因此其具有较高的性能价格比。
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单端面波纹管式机械密封一、波纹管式机械密封的工作原理波纹管式机械密封是通过波纹管的弹性变形实现密封效果的。
波纹管是一种薄壁的金属管，其特点是具有很强的弹性和变形能力。
当波纹管受到外力作用时，其内外壁产生相对的位移，从而形成对旋转轴的密封作用。
波纹管式机械密封的结构主要包括波纹管、固定环、活动环、填料、端面密封环等部件。
波纹管通过活动环连接在轴上，填料填充在波纹管内外壁之间，端面密封环安装在波纹管末端，用于防止填料流出。
波纹管式机械密封的工作原理可以简单地分为两种情况：当轴相对于静环产生轴向位移时，填料将填充在波纹管内外壁之间形成密封作用；当轴相对于静环产生旋转运动时，填充在波纹管内外壁之间的填料不断受到环的挤压作用，从而形成有效的密封。
二、波纹管式机械密封的结构和特点1. 结构简单、便于安装和维护波纹管式机械密封由少量的零件组成，安装和维护都非常方便。
一般情况下，波纹管式机械密封只需要在轴上安装好波纹管和静环，然后通过螺丝固定即可，不需要进行繁琐的调整工作。
同时，波纹管式机械密封没有传统机械密封中的弹簧、密封面垫片等易损部件，因此使用寿命较长，减少了维护成本。
2. 密封性能好，适用范围广波纹管式机械密封的波纹管结构决定了其具有很好的密封性能。
波纹管的弹性变形能力使得密封在高温、高压、低温、低压等环境下依然可以保持良好的密封效果。
因此，波纹管式机械密封适用于各种工况下的旋转轴密封需求，如泵、压缩机、搅拌器、离心机等设备中都能得到广泛应用。
3. 抗干扰性能好波纹管式机械密封由于没有弹簧、密封面垫片等易受到外界干扰的部件，因此抗干扰性能较好。
对于振动、冲击、轴偏移等干扰因素能够有较好的稳定性。
4. 耐磨损，使用寿命长波纹管式机械密封的波纹管具有极其耐磨损的特性，因此使用寿命相对较长。
波纹管的弹性变形保证了其在工作时不易产生塑性变形，同时波纹管的表面经过特殊处理，具有较好的耐磨性。
三、波纹管式机械密封的应用范围和发展趋势波纹管式机械密封作为一种高性能、高可靠性的旋转轴密封装置，已经得到了广泛的应用。
机械密封安装使用指导一．适用范围适用于旋转轴用机械密封安装，以卧式离心泵用机械密封安装为基准，机械密封为内装、接触式，转速不超过5000转/分或端面速度≤25米/秒，密封工作温度在-40℃~260℃或介质温度低于400℃，其它设备用机械密封安装可参考使用。
二．安全建议安装机械密封前，必须保证相关设备、系统均已停用和处于非工作状态，并且已达到环境温度，有压部分已泄到常压，保证机械密封安装过程中人身安全。
三．安装步骤：准备1．顺序。
拆泵，将旧的填料或机封拆除。
2．检查泵上与轴套、压盖相接触的金属件表面是否完好。
3．为了避免非金属元件（如"○"圈）的损伤，应在有非金属元件滑过的所有台肩部位加工出2x30度Ra应小于0.8μm，静密封圈处的金属表面粗糙度Ra应小于3.2μm4．清洁密封腔体，并检查各安装表面是否有损伤痕迹。
5．检查与机械密封相关的安装连接尺寸是否与机械密封工作图相符。
6．校核密封腔体中旋转件及静止件的轴向及径向跳动，定极限值。
轴端部跳动小于0.1mm, （如图二）轴径向跳动小于0.03-0.05mm., （如图三）密封腔止口端面与轴的垂直度小于0.05mm。
（如图四）如果达不到上述要求，应更换轴承或调整相关部件。
7、擦净各部件，对滑移部位添加润滑剂，该润滑剂要与密封材料及介质相容。
型机械密封为例）(见图五）。
3-1、密封弹性组件（包括动环）的工作长度是经过计算的，即在规定的运行寿命内能保持合适的端面比压及弹性补偿量的长度。
工作长度与其自由状态的长度差值，即是密封的压缩量，安装中，需计算得出实际压缩量。
可根据使用经验对密封压缩量进行少量增减，否则必须保证密封工作图尺寸。
盲目或过大增减压缩量、不按密封工作图尺寸安装将导致密封不能工作或过早失效。
4、测量压盖尺寸A（含止口垫）后(见图六)，将静环及静环密封圈装至压盖内，并注意静环后部的槽对入压盖上的防转销。
如果静环密封圈是“O”形圈，可将密封圈表面涂润滑剂后，套到静环上，再将静环放平用手压入压盖。
波纹管机械密封应用分析摘要：机械密封又称端面密封。
用于泵、反应釜、压缩机、液压传动及其它类似设备的旋转轴的密封。
它是此类机械设备的重要构件，对其正常运转安全生产影响极大，企业中此类设备很多，运行可靠，装置连续生产具有重大意义，并且有着不可替代的作用。
密封从大的方面可分为：机械密封和填料密封。
很早以前人们采用填料一类的多种密封材料，使液体从液泵壳体沿着主轴的向外泄漏量不断减少。
尽管现代工艺流程中采用的液泵，仍然广泛地沿用最古老的密封设计——填料盒，因为其起步费用低，而且又为工厂的工作人员所熟悉。
然而，由于环境问题的关系，采用填料密封的方法已逐渐不能被人们所接受，特别是针对现代工艺流程中比较普遍的、腐蚀性较强的液体而言。
而机械密封由于其泄漏量很小，密封可靠，摩擦功耗低，使用周期长，对轴(或轴套)磨损很小，能满足多种工况要求等特点被广泛应用于泵、压缩机、反应釜等旋转设备中，目前大多数的工业用泵配备机械密封。
机械密封的形式很多，分类的方式不相同。
按其结构可分为：单端面和双端面；单弹簧和多弹簧；内装式和外装式；旋转式和固定式。
按端面上载荷情况可分为非平衡性，部分平衡性和全平衡性等。
在这里我就以常用的波纹管式机械密封（DBM-90）为例向大家简单的介绍一下机械密封。
关键词：机械密封填料密封波纹管式密封一、机械密封的原理及材料1、机械密封的原理：机械密封又称端面密封（Mechanical Seal），是旋转轴用动密封。
机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗低，毋须经常维修，且能适应于生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。
机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置.如下图所示。
工业泵常用的机械密封结构如图1所示。
它是由动环6（旋转环）、静环10、传动加荷的装置（1弹簧座、3弹簧、4传动销）和动、静密封圈组成。
0引言近几年，石油、天然气、化工等行业由于机械密封泄漏，由此引发的减产、误工损失严重，维修费、设备更新费明显增加，使得用户对安全系数的要求逐渐提高，双端面密封的应用变得极为普遍，机械密封很多原有的单端面密封随之升级为双端面结构。
其实，API682中早已对温度高、压力大、易燃易爆、有毒或输送危险工况下使用的密封型式、布置方式、管道配置等做了推荐，意图减少向大气的泄露、保障操作者人身健康和环境安全，同时降低密封周期性成本。
密封由一对端面增至两对端面，设计因素的改变可能带来新的问题。
本文就公司常减压装置减低渣油泵所配密封，详细叙述了单端面密封升级双端面结构所遇到的问题及其解决方案，介绍设计因素在单端面密封改双端面设计中的应用。
1密封的应用环境减低渣油泵为两端支撑，介质温度较高，属于高温油泵，泄漏会引起火灾。
1.1泵的主要参数（见表1）2原始单端面密封配置及其应用性能2.1原始单端面密封配置原始单端面密封使用时间为2008年8月份至2011年10月份，具体配置见表2。
2.2原始单端面密封结构及其工作原理该密封工作原理：螺钉拧紧卡环、传动环时，挤压力使轴套抱紧传动轴并随之旋转；动环靠螺钉紧固在轴套上，并与轴套一起随轴旋转；静环、水套、挡水盖安装在压盖上，随压盖紧固于泵腔上，保持静止。
动环与静环两端面实现动密封，压盖垫、动静环密封垫、轴封垫实现静密封。
2.3 原始单端面密封辅助系统及其工作原理Plan32工作原理：外部冲洗液经过清洁、调控后，由管道输送到Plan32冲洗入口并注入密封腔。
Plan62工作原理：外部冷却液经过滤，输送至Plan62急冷入口并由此注入到密封端面的大气侧，将端面聚集机械密封单端面密封改双端面的应用设计胡庆球（中国石化镇海炼化分公司 浙江 宁波 315207）摘要：机械密封单端面密封改为双端面，看似简单的结构调整却内含很多设计因素的变化，包括密封选型、布置空间、密封材料、设计参数、辅助系统方案、监测系统等。
焊接金属波纹管机械密封的应用与存在的问题杨宝亮,王汝美(齐鲁石化公司胜利炼油厂,山东淄博 255434) 摘 要:分析了波纹管机械密封在使用中出现的问题,并针对提高机械密封的可靠性,降低成本等方面提出了几点看法,以期对密封研究、制造、使用者有所帮助。
关键词:波纹管机械密封;弹簧密封;故障分析中图分类号:T B42 文献标识码:B 文章编号:100628805(2002)0520064203 焊接金属波纹管机械密封(以下简称波纹管密封)是机械密封的一个分支。
它的出现比推压式弹簧机械密封(以下简称弹簧密封)晚几十年。
高温下弹簧密封的辅助密封圈多用聚四氟乙烯(PTFE)制造,最高使用温度在200℃左右,满足不了高温泵密封的要求。
柔性石墨虽耐高温,但其强度低、易破损,不能适应弹簧密封动环密封圈沿轴向滑动的工况。
而波纹管密封则将辅助密封圈的滑动结构改为静密封结构,不仅消除了一个动密封点,同时消除了动环辅助密封圈所产生的迟滞作用,波纹管具有较好的追随性。
这种密封是美国一个厂商于1957年为美国航空航天管理局(NAS A)研制开发的,两年后应用于工业领域,为解决高温泵的轴密封问题开辟了一条新路。
现在该技术日益成熟和完善,市场逐渐扩大。
但是,波纹管密封在应用中也存在一些不容忽视的问题。
胜利炼油厂自1993年初开始在高温重油泵上试用波纹管密封,经过近10年的实践,积累了一定的经验。
1 焊接金属波纹管111 波纹管的焊接与选材凡是焊接的金属,在焊缝两侧都有热影响区,在该区域内的强度和耐腐蚀性均低于母材,波纹管的焊接也不例外。
波纹管的工作条件是高温并带一定的腐蚀性(包括应力腐蚀),同时承受多种外力,如密封流体的径向压力、弹性力引起的轴向压力并传递扭矩。
波纹管的断面应力状态复杂而不均匀,波片本身又很薄(0115mm～0130mm),在应力与介质腐蚀的共同作用下,往往会产生破裂〔1〕。
波纹管常用的材料AM350还有一个缺点,在315℃以上长期使用时,由于金属间化合物不断沉淀使材料变脆而容易开裂。
波纹管机械密封原理
波纹管机械密封是一种常用的密封装置，其原理是通过波纹管的变形来实现密封效果。
波纹管是一种具有弹性的金属管，其具有良好的弹性恢复性能和较高的耐腐蚀性。
波纹管机械密封的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 波纹管的变形：当密封系统的压力增大时，波纹管受到压力的作用而发生变形。
波纹管由于具有良好的弹性，能够承受较大的压力变化而不会破裂。
波纹管的变形使得其与密封面之间产生了紧密的接触，从而实现了有效的密封。
2. 波纹管的弹性恢复：当密封系统的压力减小时，波纹管的变形也会随之减小。
这是因为波纹管具有较好的弹性恢复性能，即在去除压力后能够恢复到原先的形状。
波纹管的弹性恢复使得密封面能够及时分离，从而防止泄漏。
3. 波纹管的自适应性：由于波纹管具有较大的变形能力，它能够适应不同尺寸和形状的密封面。
这使得波纹管机械密封在不同密封条件下都能够有效地实现密封效果。
4. 波纹管的耐腐蚀性：波纹管通常采用耐腐蚀性能较好的材料制成，如不锈钢等。
这使得波纹管具有较好的耐腐蚀性，能够在腐蚀性介质中长期使用而不受损。
综上所述，波纹管机械密封通过波纹管的变形、弹性恢复和自
适应性等特点，实现了有效的密封效果，并具有较好的耐腐蚀性能。
这使得波纹管机械密封在各种工业领域中得到广泛应用。
