1、機械密封基礎知識 什么是機械密封？ 機械密封也稱端面密封，其至少有一對垂機械密封也稱端面密封，其至少有一對垂直于旋轉軸線的端面，該端面在流體壓力直于旋轉軸線的端面，該端面在流體壓力及補償機械彈力的作用下，加之輔助密封及補償機械彈力的作用下，加之輔助密封的配合，與另一端面保持貼合并相對轉動，的配合，與另一端面保持貼合并相對轉動，從而防止流體泄漏。從而防止流體泄漏。2022-7-73序序 言言 機械密封最早于1885年在英國發明并獲得專利，首先獲得應用是在20世紀20年代的冷凍機裝置上，同時出現了研究和生產機械密封的專業公司。 我國在20世紀60年代才相繼出現研究和生產機械密封的專業機構（天津克蘭

2、），目前已有四十年歷史，在普通機械密封領域技術及產品日趨成熟，大部分地方已能替代進口產品，性能接近國外產品。目前國內具有規模的研究、生產廠家已有十余個，并在高參數密封及新技術方面取得一定突破。 機械密封廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、醫療、電力、紡織、環保等諸多領域。 機械密封具有性能好、使用壽命長、運轉可靠等特點，是現代企業流體輸送機械應用最廣、最有前途的密封形式，對于減少環境污染、節約能源具有重大意義。 機械密封的組成12344 A. 由靜環和動環組成的一對密封端面，由靜環和動環組成的一對密封端面，也稱摩擦副。也稱摩擦副。 B.以彈性元件為主的補償緩沖機構以彈性元件為主的補償緩沖機構

3、（彈簧、波紋管）。（彈簧、波紋管）。 C.輔助密封圈輔助密封圈(O形、形、V形、橡膠皮碗形、橡膠皮碗等）等） D.使動環和軸一起旋轉的傳動機構。使動環和軸一起旋轉的傳動機構。 E.其它零部件（軸套、壓蓋、定位銷、其它零部件（軸套、壓蓋、定位銷、墊片等）墊片等）機械密封結構機械密封結構2022-7-76傳動關系軸或軸套傳動螺釘1傳動座2彈簧3動環（補償環）6壓蓋防轉銷9靜環（非補償環）7傳動螺釘傳動座彈簧推環動環密封圈動環防轉槽靜環密封圈靜環機械密封優點機械密封優點l 密封性能好密封性能好 在長周期的運行中，密封狀態穩定，泄露量很小，粗略統計，其泄露量在長周期的運行中，密封狀態穩定，泄露量很小，

4、粗略統計，其泄露量一般僅為軟填料密封的一般僅為軟填料密封的1/100l 使用壽命長使用壽命長 在油、水介質中一般可達在油、水介質中一般可達1-2年或更長時間，在化工介質中通常也能達年或更長時間，在化工介質中通常也能達到半年以上。到半年以上。l 軸或軸套無磨損軸或軸套無磨損（端面磨損）（端面磨損）l 不需經常調整不需經常調整。端面磨損后可自動補償，一般情況下，無需經常性的維。端面磨損后可自動補償，一般情況下，無需經常性的維修。修。l 應用范圍廣應用范圍廣。對現今許多工廠的。對現今許多工廠的“零泄漏零泄漏”需要，軟填料無法達到此需要，軟填料無法達到此要求；軟填料適應范圍廣，隨意性更大，但對于工廠，

5、經常更換或維護要求；軟填料適應范圍廣，隨意性更大，但對于工廠，經常更換或維護將對工廠造成很大損失。將對工廠造成很大損失。機械密封分類機械密封分類 單端面和單端面和 雙端面雙端面 內裝式和外裝式內裝式和外裝式 機械密封動環外圓周表面與介質接觸的密封形式稱為內裝式機械密封,而動環內圓周表面與介質接觸的密封形式稱為外裝式機械密封 外裝式機械密封彈簧不與介質接觸 ,可以用于強腐蝕、高粘度、易結晶以及含有固體顆粒的介質等工況條件。但其動環端面在介質壓力的作用下存被打開的趨勢,因此使用壓力比較低,一般應不大于1Mpa。內裝式機械密封則可以滿足較高壓力的工況要求。 一般情況下 ,外流式機械密封泄漏量較大 平

6、衡型與非平衡型平衡型與非平衡型 彈簧內置式和彈簧外置式彈簧內置式和彈簧外置式 彈簧式和彈簧式和 波紋管式波紋管式 普通兩部件式和普通兩部件式和 集裝式集裝式 多（小）彈簧型和單（大）彈簧型多（小）彈簧型和單（大）彈簧型2022-7-712 兩套密封面對面或背對背安裝在一起。 用于工作介質有毒、易燃、易爆、易揮發、易結晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場合。 兩套密封之間形成一個密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質。 雙端面機械密封雙端面機械密封（圖1-4）2022-7-713 去掉了動環密封圈及其摩擦阻力，動環密封圈改至彈簧座處，動環追隨性提高，而且避免了動

7、環密封圈因軸串、振動所產生的磨損。 金屬波紋管用于高溫介質，聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質。 波紋管機械密封波紋管機械密封2022-7-714 將機械密封、軸套、壓蓋組合成一個整體。安裝時只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。安裝方便，排除了安裝不良的影響。（一般擋塊厚度為彈簧壓縮量，從外部易于觀測） 集裝式機械密封集裝式機械密封（圖1-6）機械密封原理機械密封原理 工藝流體 動環 靜環密封腔體 依靠介質壓力和彈簧力使動靜環之間的依靠介質壓力和彈簧力使動靜環之間的密封端面緊密貼合密封端面緊密貼合. 防止介質通過軸向泄漏裝有動環密封圈防止介質通過軸向泄漏裝有動環密封圈.而靜環密封圈阻止了沿靜環和

8、壓蓋之間而靜環密封圈阻止了沿靜環和壓蓋之間的泄漏的泄漏;機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析一、泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：一、泵用機械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點主要有五處：（l l）軸套與軸間的密封；）軸套與軸間的密封；（2 2）動環與軸套間的密封；）動環與軸套間的密封；（3 3）動、靜環間密封；）動、靜環間密封；（4 4）對靜環與靜環座間的密封；）對靜環與靜環座間的密封；（5 5）密封端蓋與泵體間的密封。）密封端蓋與泵體間的密封。機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析 1. 1. 安裝靜試時泄漏安裝靜試時泄漏 根據泄漏量和泄漏情況

9、來判斷根據泄漏量和泄漏情況來判斷泄漏位置泄漏位置 2. 2. 試運轉時出現的泄漏試運轉時出現的泄漏 泵用機械密封經過靜試后，運轉時高速旋轉產生泵用機械密封經過靜試后，運轉時高速旋轉產生離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本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、靜環摩擦副受破壞所致。引起摩上都是由于動、靜環摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有以下這些原因：擦副密封失效的因素主要有以下這些原因：機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析（l l）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓

10、等異常現象，引起較大的軸向力，使動、）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現象，引起較大的軸向力，使動、 靜環接觸面分離；靜環接觸面分離；（2 2）對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；）對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；（3 3）動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量；）動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量；（4 4）靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座；）靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座；（5 5）工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進人摩擦副，探傷動、靜環密封端面）工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進人摩擦副，探傷動

11、、靜環密封端面（6 6）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。上述現象）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。上述現象 在試運轉中經常出現，有時可以通過適當調整靜環座等予以消除，但多在試運轉中經常出現，有時可以通過適當調整靜環座等予以消除，但多 數需要重新拆裝，更換密封。數需要重新拆裝，更換密封。機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析 3. 3. 正常運轉中突然泄漏正常運轉中突然泄漏 離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已經達到使用壽命，而大離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已經達到使用壽命，而大多數是由于工況變化較大或操作維護不當引起的

12、。多數是由于工況變化較大或操作維護不當引起的。 1. 1. 抽空、氣蝕或長時間憋壓，導致密封破壞。抽空、氣蝕或長時間憋壓，導致密封破壞。 2. 2. 泵實際輸出量偏小，大量介質泵內循環，熱量積聚，引起汽化，導致泵實際輸出量偏小，大量介質泵內循環，熱量積聚，引起汽化，導致 密封失效。密封失效。 3. 3. 長時間停運，重新起動沒有手動盤車，摩擦副因粘結而此扯壞密封面。長時間停運，重新起動沒有手動盤車，摩擦副因粘結而此扯壞密封面。 4. 4. 介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多。介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多。 5. 5. 環境溫度急劇變化。環境溫度急劇變化。 6. 6. 工況頻繁變化或調

13、整。工況頻繁變化或調整。機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析由于腐蝕而引起的機械密封失效由于腐蝕而引起的機械密封失效a a）密封面點蝕，甚至穿透。）密封面點蝕，甚至穿透。b b）由于碳化鎢環與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產生晶間腐蝕；）由于碳化鎢環與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產生晶間腐蝕；c c）焊接金屬波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下易發生破裂。）焊接金屬波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下易發生破裂。機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析由于高溫效應而產生的機械密封失效由于高溫效應而產生的機械密封失效熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回煉油泵

14、、常減壓塔底泵等最常見的失效現象，熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回煉油泵、常減壓塔底泵等最常見的失效現象，在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質進入密封面、抽空等情況下，在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質進入密封面、抽空等情況下，都會導致環面出現徑向裂紋；都會導致環面出現徑向裂紋； b b） 石墨炭化是使用碳石墨炭化是使用碳石墨環時密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環時密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環一旦超過許用溫度（一般在石墨環一旦超過許用溫度（一般在-105-105250250）時，其表面會析出樹脂，摩）時，其表面會析出樹脂，摩擦面附近樹脂會發生炭化，當

15、有粘結劑時，會發泡軟化，使密封面泄漏增加，擦面附近樹脂會發生炭化，當有粘結劑時，會發泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效；密封失效； c c） 輔助密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后，將會迅速老輔助密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后，將會迅速老化、龜裂、變硬失彈。現在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回化、龜裂、變硬失彈。現在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時容易損壞。彈性差。而且易脆裂，安裝時容易損壞。機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析由于密封端面的磨損而造成的密封失效：由于密封端面的磨損而造成的

16、密封失效：a a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數大、端面比壓（包括彈簧比壓），過）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數大、端面比壓（包括彈簧比壓），過 大等大等, ,都會縮短機械密封的使用壽命，都會縮短機械密封的使用壽命，b b）對于含有固體顆粒介質，密封面進入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因）對于含有固體顆粒介質，密封面進入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因 。固體顆粒進入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發生劇烈磨損而失效。密。固體顆粒進入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發生劇烈磨損而失效。密 封面合理的間隙，以及機械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都封面合理的間隙，以及機械密封的平

17、衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都 是造成端面打開而使固體顆粒進入的主要原因。是造成端面打開而使固體顆粒進入的主要原因。 c c）機械密封的平衡程度）機械密封的平衡程度也影響著密封的磨損。也影響著密封的磨損。 機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析因安裝、運轉或設備本身所產生的誤差而造成機械密封泄漏因安裝、運轉或設備本身所產生的誤差而造成機械密封泄漏a a）由于安裝不良，造成機械密封泄漏。主要表現在以下幾方面：）由于安裝不良，造成機械密封泄漏。主要表現在以下幾方面：1 1）動、靜環接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞；）動、靜環接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞；2 2）動、靜環密封圈尺寸

18、有誤、損壞或未被壓緊；）動、靜環密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊；3 3）動、靜環表面有異物；）動、靜環表面有異物；4 4）動、靜環）動、靜環V V型密封圈方向裝反，或安裝時反邊；型密封圈方向裝反，或安裝時反邊；5 5）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；6 6）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；7 7）密封腔端面與軸垂直度不夠；）密封腔端面與軸垂直度不夠；機械密封的密封失效原因分析機械密封的密封失效原因分析b b）設備在運轉中，機械密封發生泄漏的原因主要有：）設備在運轉中，機械密封發生泄漏的原因主要有

19、：1 1）泵葉輪軸向竄動量超過標準，轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定，）泵葉輪軸向竄動量超過標準，轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定， 密封腔內壓力經常變化等均會導致密封周期性泄漏；密封腔內壓力經常變化等均會導致密封周期性泄漏；2 2）摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏；）摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏；3 3）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈；）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈；4 4）大彈簧轉向不對；）大彈簧轉向不對；5 5）設備運轉時振動太大；）設備運轉時振動太大；6 6）動、靜環與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損；）動、靜環與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損；7 7）密封環發生龜裂等。）密封環發生龜裂等。c c）泵在停一段時間后再啟動時發生泄漏，這主要是因為摩擦副附近介質的）泵在停一段時間后再啟動時發生泄漏，這主要是因為摩擦副附近介質的 凝固、結晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。凝固、結晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。d d）泵軸擾度太大。）泵軸擾度太大。機械密封安裝機械密封安裝以一臺單級臥式雙吸泵為例：機械密封安裝機械密封安