1、機械密封基礎知識寧夏石化化肥二廠2022/7/171一、機械密封原理（一）定義2022/7/172 機械密封是一種用于旋轉流體機械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機、反應釜、壓縮機等設備，軸和設備腔體間存在一個圓周間隙，設備介質從中泄漏，因此必須設一道阻漏裝置。因機械密封具有泄漏少、壽命長等優點，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。） 在國家有關標準中的定義：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面組成,在流體壓力及補償機構彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對端面保持貼合并相對滑動，而構成的防止流體泄漏的裝置。 2022/7/1731、 密封端面：動環、靜環摩擦副2、 緩沖補償機構：

2、由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、 波片彈簧、波紋管等）構成。（使貼合）3、 輔助密封圈：包括動環密封圈、靜環密封圈等，有各 種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等 （二）組成2022/7/174 通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進行冷卻和潤滑，從而改善密封的工作環境，減少密封的泄漏量，延長使用壽命。應當把它看作機械密封的組成部分。 （三）輔助設施2022/7/175（1）單端面機械密封（四）機械密封分類 由一對密封端面組成的為單端面密封。單端面密封結構簡單，制造、安裝容易，一般于介質本身潤滑性好和允許微量泄漏的條件，是常用的密封型式，當介質有毒、易燃、易爆以及對泄漏量有嚴格要求時，不宜使用。202

3、2/7/176 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。 （2）雙端面機械密封2022/7/177 兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低，用于高壓場合。 （3）串聯式機械密封2022/7/178 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） （4）集裝式機械密封2022/7/179二、機械密封輔助系統（一

4、）為什么機械密封要采用輔助系統1、機封工作條件的苛刻性 在流體機械中（如泵、壓縮機、攪拌釜、離心機等），工作條件最苛刻的部件要算機械密封。（1）象推力軸承那樣承受軸向力（2）象散熱器那樣把產生的熱量導出（3）在高溫高壓易腐蝕情況下，靜密封已經很困難，還要在高速旋轉中，在幾毫米寬的密封面上實現動密封就更加困難。 2022/7/1710 2、輔助系統可以改善密封工作環境（1）無輔助系統，就只能改進密封結構，提高材質。 （代價高，不能從根本上解決問題。）（2）實際工作中，不用任何輔助設施的機械密封幾乎沒 有。如高壓使用的串聯機械密封、高溫泵機械密封 都必須采用相應輔助設施。（3）（通過輔助系統）苛刻

5、工況變為密封可接受工況 （機械密封效果大大提高，使用范圍更加廣泛，對 密封本身材料要求降低，機械密封成本下降。）2022/7/17113、采用輔助系統的目的（1）減小溫升，保持端面良好潤滑（使機械密封各零件良 好、正常地工作）。（2）（在易汽化介質中）保持密封腔壓力高于飽和蒸氣 壓，使之不汽化。（3）在低溫泵中保溫和供熱。（4）對于有固體顆粒出現的結晶和強腐蝕介質的密封，能 保持密封不受損壞。（5）較好工況下，采用輔助系統，會提高密封穩定性和使 用壽命。2022/7/17121、定義 為改善密封工作環境，采用許多元件和設施組成一個系統，通過沖洗、冷卻、過濾、分離和保溫的方式，實現對密封的潤滑、

6、冷卻或調溫、沖洗、凈化，稀釋和沖掉泄漏介質，改善密封的工作環境。這種用來改善機械密封工作條件的輔助設施被稱為機械密封的輔助系統。它由許多元件組成，包括過濾器、旋液分離器、限流孔板、冷卻器、壓力罐、增壓罐、各種監測儀表、管路、管件等組成。實際工作中可用一種或幾種，根據工作條件而定。（二）什么是輔助系統2022/7/1713 用于隔離流體循環系統。（可采用氣體加壓，也可加蛇管換熱裝置。）上面有液位計。（可裝上手動補液裝置） ）平衡罐：與釜內氣相空間相連與釜內壓力平衡的儲罐。 ）加壓罐：與高壓氣體鋼瓶（或高壓氣體源）通過減壓閥相連加壓的儲罐。（1）儲罐 2、輔助系統元件介紹2022/7/1714（2

7、）換熱器調節沖洗液溫度2022/7/1715（3）磁性過濾器 適用于固體密度接近或小于流體密度，分離精度10100m，并能除去磁性微粒。 易堵塞，兩套并聯使用以便清洗。2022/7/1716（4）旋液分離器 沖洗液由圓筒部分以切線方向進入，作旋轉運動而產生離心力，下行至圓錐部分更加劇烈。沖洗液中的固體粒子受離心力的作用被拋向器壁，并沿器壁按螺旋線下流至出口（底流）。澄清的液體或液體中攜帶的較細粒子則上升，由中心的出口溢流而出。適用于壓差0.150.8MPa，固體成分10wt%（重量百分比）。2022/7/1717用于流體沖洗過程中的降壓、控制流量。（5）限流孔板2022/7/1718（6）泵送

8、環旋轉時產生泵效作用，使流體流動循環。 2022/7/1719（1）主要作用是沖洗 將沖洗流體注入到密封腔中，完成潤滑、冷卻、凈化等功能，將不利的環境改變為密封能接受的環境。沖洗的種類很多，按沖洗方式和沖洗流體的不同可分為三種：）自沖洗（或介質沖洗） 依靠泵本身產生的壓差（或密封腔內的泵送裝置產生 的壓差）使密封介質通過密封腔形成閉合回路，介質 在當中循環實現沖洗。）循環沖洗 通過產生壓差的設施（泵送環、外加油站、熱虹吸） 使外加封液進行循環，達到沖洗的目的。 3、輔助系統主要功能 2022/7/1720）注入式沖洗（簡稱沖洗） 被密封介質不宜作沖洗流體時，從外部注入另一種液 體到密封腔內，改

9、善密封工作條件。（2）溫度調節（冷卻、保溫） 用溫度適當的流體，對密封腔、靜環及其他零部件進行冷卻或保溫（或加熱），以提高密封穩定性，延長使用壽命。（這些設施不與被密封流體接觸（或混和），沖洗也具有冷卻作用。）（3）過濾和分離 在沖洗管路中，用過濾器和旋液分離器將沖洗液中雜質濾掉，以保證密封面不受損傷。 2022/7/1721圖注：1、來自泵的出口2、沖洗接口（F）3、急冷接口/排液口（Q/D）4、密封腔從泵的出口通過限流孔板到密封的循環過程。沖洗液進入密封腔靠近機械密封端面處沖洗端面，然后穿過密封腔回流到泵。1）、沖洗方案114、常用沖洗方案介紹2022/7/1722舉例：如下圖P117C2

10、022/7/1723圖注：1、來自泵的出口2、沖洗接口（F）3、急冷接口/排液口（Q/D）4、密封腔從泵的出口通過過濾器和限流孔板到密封腔。本方案和11號方案相似，只是增設過濾器來過濾偶爾夾帶的顆粒。一般情況下不推薦使用過濾器，因為過濾器堵塞會導致密封失效。2）、沖洗方案122022/7/1724圖注：1、到泵的入口2、沖洗接口（F）3、急冷接口/排液口（Q/D）4、密封腔從泵的密封腔通過限流孔板然后回到泵入口的循環過程。 3）、沖洗方案132022/7/1725舉例：如下圖124J2022/7/1726圖注：1、到泵的入口 2、來自泵的出口3、沖洗入口（FI） 4、沖洗出口（FO）5、急冷接

11、口/排液口（Q/D） 6、密封腔從泵的出口通過限流孔板到密封腔，并同時從密封腔通過限流孔板（如果需要）到泵入口的循環過程。這使得液體進入密封腔提供冷卻，同時排氣而減小密封腔內的壓力。14號布置方案是11號和13號布置方案二者的結合。4）、沖洗方案142022/7/1727舉例：如下圖P31052022/7/1728圖注：1、來自泵的出口2、沖洗接口（F）3、急冷接口/排液口（Q/D）4、密封腔TI 溫度計從泵的出口通過限流孔板和冷卻器然后進入密封腔的循環過程。 5）、沖洗方案212022/7/1729舉例：如下圖P39022022/7/1730圖注：1、來自泵的出口2、沖洗/接口（F）3、急冷

12、接口/排液口（Q/D）4、密封腔TI 溫度計從泵的出口通過過濾器、限流孔板和冷卻器進入到密封腔的循環過程。一般情況下不推薦使用過濾器，因為過濾器堵塞會導致密封失效。6）、沖洗方案222022/7/1731圖注：1、沖洗出口（FO）2、沖洗入口（FI）3、急冷接口/排液口（Q/D）4、密封腔5、排氣口TI 溫度計從密封腔內的輸液環通過冷卻器回到密封腔的循環。本沖洗布置方案能用在溫度較高的環境中，通過只冷卻小部分循環液體來最大限度減少冷卻器的熱負荷。7）、沖洗方案232022/7/1732舉例：如下圖P80012022/7/1733圖注：1、來自泵的出口2、到泵的入口3、沖洗/接口（F）4、急冷接

13、口/排液口（Q/D）5、密封腔從泵的出口通過旋液分離器把潔凈液體輸送到密封腔的循環過程。固體顆粒被送到泵的入口管線。8）、沖洗方案312022/7/1734圖注：1、來自外源 2、沖洗接口3、急冷接口/排液口（Q/D） 4、密封腔FI 流量計 PI 壓力計 TI 溫度計外來的沖洗液注入到密封腔內。必須正確選擇沖洗液，以消除液體蒸發的隱患并避免泵送液與引入的沖洗液不相容。9）、沖洗方案322022/7/1735舉例：如下圖P102D2022/7/1736圖注：1、從泵的出口2、到泵的入口3、沖洗接口（F）4、急冷接口/排液口（Q/D）5、密封腔TI 溫度計從泵的出口通過旋液分離器把潔凈液體輸送到

14、冷卻器然后再到密封腔的循環。固體顆粒則被送到泵的入口管線。10）、沖洗方案412022/7/1737圖注：1、去蒸氣收集系統 2、儲液罐 3、沖洗緩沖液 4、沖洗接口（F）5、緩沖液出口（LBO） 6、緩沖液入口（LBI） 7、密封腔LSH 液位開關高位 LSL 液位開關低位 LI 液位計PI 壓力計 PSH 壓力開關高位外部儲液罐為外側密封提供緩沖液。正常操作時，由內部輸液環來保持循環。儲液罐通常連續排放蒸氣至蒸氣回收系統，并保持比密封腔小的壓力。11）、沖洗方案522022/7/1738舉例：如下圖P38032022/7/1739圖注： 1、來自外部壓力源 2、儲液罐 3、補充隔離液4、沖

15、洗液（F）5、隔離液出口（LBO）6、隔離液入口（LBI）7、密封腔 LSH 高位液位開關 LSL 低位液位開關LI 液位計 PI 壓力計 PSL 低位壓力開關外設加壓隔離液儲罐提供潔凈的液體給密封腔。循環由內部輸液環完成。隔離液儲罐的壓力大于被密封的工藝液體的壓力。12）、沖洗方案53A2022/7/1740圖注：1、補充隔離液 2、囊式蓄能器 3、囊式蓄能器充氣接頭 4、沖洗接口（F） 5、隔離犆出口（LBO） 6、隔離液入口（LBI）7、密封腔 8、排氣口 PI 壓力計 PSL 低位壓力開關 TI 溫度計由外部管道系統為加壓雙面密封裝置的外側密封提供液體。預先加了壓的囊式蓄能器提供壓力給

16、循環系統。流動由內部輸液環來保持。循環系統中的熱量由空氣冷卻或水冷卻熱交換器除去。 13）、沖洗方案53B2022/7/1741舉例：如下圖P19012022/7/1742圖注：1、補償隔離液 2、活塞蓄壓器 3、沖洗液 4、隔離液出口（LBO） 5、隔離液入口（LBI） 6、密封腔 7、放氣口 LI 液位計 LSL 低位液位開關 PI 壓力計 PRV 安全閥 PSL低位壓力開關 TI 溫度計外部管道給系統加壓雙密封裝置的外側密封提供隔離液。從密封腔到活塞蓄壓器的參比管線提供壓力給循環系統。流動是由內部輸液環來保持。循環系統產生的熱量用空氣冷卻或水冷卻熱交換器除去。 14）、沖洗方案53C20

17、22/7/1743圖注：1、來自外部液源2、去外部液源3、沖洗接口4、隔離液出口（LBO）5、隔離液入口（LBI）6、密封腔外設加壓隔離液儲罐或系統提供潔凈的液體給密封腔。循環用外部泵或壓力系統來完成。儲液罐的壓力大于被密封的工藝介質壓力。 15）、沖洗方案542022/7/1744舉例：如下圖P101E2022/7/1745圖注：1、急冷接口（Q）2、排液口（D）3、沖洗接口（F）4、密封腔由外部提供急冷液。所以需要急冷是為了防止固體顆粒在密封的大氣側積聚。通常配合間隙很小的節流襯套使用。17）、沖洗方案622022/7/1746舉例：如下圖P34012022/7/17475、沖洗方案實例分

18、析123JA兩向沖洗PLAN11+13例12022/7/17485、沖洗方案實例分析例2P3105貫穿沖洗PLAN142022/7/17495、沖洗方案實例分析例3P105PLAN11+522022/7/17505、沖洗方案實例分析例4P3801沖洗方案：PLAN21+522022/7/17515、沖洗方案實例分析例5沖洗方案：13+53B 冷氨泵 P1901 2022/7/1752三、機械密封日常維護 (一)密封性的影響因素 1、密封件本身方面：結構、材料、制造等。（取決于制造廠） 2、使用條件方面：安裝、介質性質、操作使用等（取決于用戶）。這里只討論密封件本身的影響因素。 2022/7/1753據國內某煉油廠的一份密封失效統計數據表明：密封本身問題（鑲環不佳14，動環硬度不夠9，K太大6，材質不對3，靜環墊太緊3，密封面不平2，密封面太窄2）占34.5%。輔助設施問題（沒有沖洗23，沖洗管堵塞1，冷卻水結垢3）占23.9%。介質及工作條件不好(腐蝕加磨損10，有固體顆粒6，抽空4，密封面結冰4，密封面結晶3,粘度太大2)占25.7%。泵的問題(串軸4，振動大3，壓蓋墊壞2，密封箱面不平1)占