機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)講座PPT幻燈片課件

1、機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)寧夏石化化肥二廠2022/7/171一、機(jī)械密封原理（一）定義2022/7/172 機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機(jī)械密封具有泄漏少、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。） 在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義：由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對(duì)端面保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。 2022/7/1731、 密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)摩擦副2、 緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：

2、由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、 波片彈簧、波紋管等）構(gòu)成。（使貼合）3、 輔助密封圈：包括動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)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(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分離等方式進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長(zhǎng)使用壽命。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封的組成部分。 （三）輔助設(shè)施2022/7/175（1）單端面機(jī)械密封（四）機(jī)械密封分類 由一對(duì)密封端面組成的為單端面密封。單端面密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝容易，一般于介質(zhì)本身潤(rùn)滑性好和允許微量泄漏的條件，是常用的密封型式，當(dāng)介質(zhì)有毒、易燃、易爆以及對(duì)泄漏量有嚴(yán)格要求時(shí)，不宜使用。202

3、2/7/176 兩套密封面對(duì)面或背對(duì)背安裝在一起。 用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場(chǎng)合。 兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的封液介質(zhì)。 （2）雙端面機(jī)械密封2022/7/177 兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低，用于高壓場(chǎng)合。 （3）串聯(lián)式機(jī)械密封2022/7/178 將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一個(gè)整體。安裝時(shí)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(cè)） （4）集裝式機(jī)械密封2022/7/179二、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)（一

4、）為什么機(jī)械密封要采用輔助系統(tǒng)1、機(jī)封工作條件的苛刻性 在流體機(jī)械中（如泵、壓縮機(jī)、攪拌釜、離心機(jī)等），工作條件最苛刻的部件要算機(jī)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(chǎn)生的熱量導(dǎo)出（3）在高溫高壓易腐蝕情況下，靜密封已經(jīng)很困難，還要在高速旋轉(zhuǎn)中，在幾毫米寬的密封面上實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封就更加困難。 2022/7/1710 2、輔助系統(tǒng)可以改善密封工作環(huán)境（1）無(wú)輔助系統(tǒng)，就只能改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)，提高材質(zhì)。 （代價(jià)高，不能從根本上解決問(wèn)題。）（2）實(shí)際工作中，不用任何輔助設(shè)施的機(jī)械密封幾乎沒(méi) 有。如高壓使用的串聯(lián)機(jī)械密封、高溫泵機(jī)械密封 都必須采用相應(yīng)輔助設(shè)施。（3）（通過(guò)輔助系統(tǒng)）苛刻

5、工況變?yōu)槊芊饪山邮芄r （機(jī)械密封效果大大提高，使用范圍更加廣泛，對(duì) 密封本身材料要求降低，機(jī)械密封成本下降。）2022/7/17113、采用輔助系統(tǒng)的目的（1）減小溫升，保持端面良好潤(rùn)滑（使機(jī)械密封各零件良 好、正常地工作）。（2）（在易汽化介質(zhì)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(duì)于有固體顆粒出現(xiàn)的結(jié)晶和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封，能 保持密封不受損壞。（5）較好工況下，采用輔助系統(tǒng)，會(huì)提高密封穩(wěn)定性和使 用壽命。2022/7/17121、定義 為改善密封工作環(huán)境，采用許多元件和設(shè)施組成一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分離和保溫的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)密封的潤(rùn)滑、

6、冷卻或調(diào)溫、沖洗、凈化，稀釋和沖掉泄漏介質(zhì)，改善密封的工作環(huán)境。這種用來(lái)改善機(jī)械密封工作條件的輔助設(shè)施被稱為機(jī)械密封的輔助系統(tǒng)。它由許多元件組成，包括過(guò)濾器、旋液分離器、限流孔板、冷卻器、壓力罐、增壓罐、各種監(jiān)測(cè)儀表、管路、管件等組成。實(shí)際工作中可用一種或幾種，根據(jù)工作條件而定。（二）什么是輔助系統(tǒng)2022/7/1713 用于隔離流體循環(huán)系統(tǒng)。（可采用氣體加壓，也可加蛇管換熱裝置。）上面有液位計(jì)。（可裝上手動(dòng)補(bǔ)液裝置） ）平衡罐：與釜內(nèi)氣相空間相連與釜內(nèi)壓力平衡的儲(chǔ)罐。 ）加壓罐：與高壓氣體鋼瓶（或高壓氣體源）通過(guò)減壓閥相連加壓的儲(chǔ)罐。（1）儲(chǔ)罐 2、輔助系統(tǒng)元件介紹2022/7/1714（2

7、）換熱器調(diào)節(jié)沖洗液溫度2022/7/1715（3）磁性過(guò)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(lián)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(jìn)入，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)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(xì)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(guò)程中的降壓、控制流量。（5）限流孔板2022/7/1718（6）泵送

8、環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生泵效作用，使流體流動(dòng)循環(huán)。 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(rùn)滑、冷卻、凈化等功能，將不利的環(huán)境改變?yōu)槊芊饽芙邮艿沫h(huán)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(zhì)沖洗） 依靠泵本身產(chǎn)生的壓差（或密封腔內(nèi)的泵送裝置產(chǎn)生 的壓差）使密封介質(zhì)通過(guò)密封腔形成閉合回路，介質(zhì) 在當(dāng)中循環(huán)實(shí)現(xiàn)沖洗。）循環(huán)沖洗 通過(guò)產(chǎn)生壓差的設(shè)施（泵送環(huán)、外加油站、熱虹吸） 使外加封液進(jìn)行循環(huán)，達(dá)到?jīng)_洗的目的。 3、輔助系統(tǒng)主要功能 2022/7/1720）注入式?jīng)_洗（簡(jiǎn)稱沖洗） 被密封介質(zhì)不宜作沖洗流體時(shí)，從外部注入另一種液 體到密封腔內(nèi)，改

9、善密封工作條件。（2）溫度調(diào)節(jié)（冷卻、保溫） 用溫度適當(dāng)?shù)牧黧w，對(duì)密封腔、靜環(huán)及其他零部件進(jìn)行冷卻或保溫（或加熱），以提高密封穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。（這些設(shè)施不與被密封流體接觸（或混和），沖洗也具有冷卻作用。）（3）過(guò)濾和分離 在沖洗管路中，用過(guò)濾器和旋液分離器將沖洗液中雜質(zhì)濾掉，以保證密封面不受損傷。 2022/7/1721圖注：1、來(lái)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(guò)限流孔板到密封的循環(huán)過(guò)程。沖洗液進(jìn)入密封腔靠近機(jī)械密封端面處沖洗端面，然后穿過(guò)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(lái)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(guò)過(guò)濾器和限流孔板到密封腔。本方案和11號(hào)方案相似，只是增設(shè)過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾偶爾夾帶的顆粒。一般情況下不推薦使用過(guò)濾器，因?yàn)檫^(guò)濾器堵塞會(huì)導(dǎo)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(guò)限流孔板然后回到泵入口的循環(huán)過(guò)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(lái)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(guò)限流孔板到密封腔，并同時(shí)從密封腔通過(guò)限流孔板（如果需要）到泵入口的循環(huán)過(guò)程。這使得液體進(jìn)入密封腔提供冷卻，同時(shí)排氣而減小密封腔內(nèi)的壓力。14號(hào)布置方案是11號(hào)和13號(hào)布置方案二者的結(jié)合。4）、沖洗方案142022/7/1727舉例：如下圖P31052022/7/1728圖注：1、來(lái)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(jì)從泵的出口通過(guò)限流孔板和冷卻器然后進(jìn)入密封腔的循環(huán)過(guò)程。 5）、沖洗方案212022/7/1729舉例：如下圖P39022022/7/1730圖注：1、來(lái)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(jì)從泵的出口通過(guò)過(guò)濾器、限流孔板和冷卻器進(jìn)入到密封腔的循環(huán)過(guò)程。一般情況下不推薦使用過(guò)濾器，因?yàn)檫^(guò)濾器堵塞會(huì)導(dǎo)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(jì)從密封腔內(nèi)的輸液環(huán)通過(guò)冷卻器回到密封腔的循環(huán)。本沖洗布置方案能用在溫度較高的環(huán)境中，通過(guò)只冷卻小部分循環(huán)液體來(lái)最大限度減少冷卻器的熱負(fù)荷。7）、沖洗方案232022/7/1732舉例：如下圖P80012022/7/1733圖注：1、來(lái)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(guò)旋液分離器把潔凈液體輸送到密封腔的循環(huán)過(guò)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(lái)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(jì) PI 壓力計(jì) TI 溫度計(jì)外來(lái)的沖洗液注入到密封腔內(nèi)。必須正確選擇沖洗液，以消除液體蒸發(fā)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(jì)從泵的出口通過(guò)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(huán)。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(tǒng) 2、儲(chǔ)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(kāi)關(guān)高位 LSL 液位開(kāi)關(guān)低位 LI 液位計(jì)PI 壓力計(jì) PSH 壓力開(kāi)關(guān)高位外部?jī)?chǔ)液罐為外側(cè)密封提供緩沖液。正常操作時(shí)，由內(nèi)部輸液環(huán)來(lái)保持循環(huán)。儲(chǔ)液罐通常連續(xù)排放蒸氣至蒸氣回收系統(tǒng)，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(lái)自外部壓力源 2、儲(chǔ)液罐 3、補(bǔ)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(kāi)關(guān) LSL 低位液位開(kāi)關(guān)LI 液位計(jì) PI 壓力計(jì) PSL 低位壓力開(kāi)關(guān)外設(shè)加壓隔離液儲(chǔ)罐提供潔凈的液體給密封腔。循環(huán)由內(nèi)部輸液環(huán)完成。隔離液儲(chǔ)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(bǔ)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(jì) PSL 低位壓力開(kāi)關(guān) TI 溫度計(jì)由外部管道系統(tǒng)為加壓雙面密封裝置的外側(cè)密封提供液體。預(yù)先加了壓的囊式蓄能器提供壓力給

16、循環(huán)系統(tǒng)。流動(dòng)由內(nèi)部輸液環(huán)來(lái)保持。循環(huán)系統(tǒng)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(bǔ)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(jì) LSL 低位液位開(kāi)關(guān) PI 壓力計(jì) PRV 安全閥 PSL低位壓力開(kāi)關(guān) TI 溫度計(jì)外部管道給系統(tǒng)加壓雙密封裝置的外側(cè)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(huán)系統(tǒng)。流動(dòng)是由內(nèi)部輸液環(huán)來(lái)保持。循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)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(lái)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(shè)加壓隔離液儲(chǔ)罐或系統(tǒng)提供潔凈的液體給密封腔。循環(huán)用外部泵或壓力系統(tǒng)來(lái)完成。儲(chǔ)液罐的壓力大于被密封的工藝介質(zhì)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(cè)積聚。通常配合間隙很小的節(jié)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(shí)例分

18、析123JA兩向沖洗PLAN11+13例12022/7/17485、沖洗方案實(shí)例分析例2P3105貫穿沖洗PLAN142022/7/17495、沖洗方案實(shí)例分析例3P105PLAN11+522022/7/17505、沖洗方案實(shí)例分析例4P3801沖洗方案：PLAN21+522022/7/17515、沖洗方案實(shí)例分析例5沖洗方案：13+53B 冷氨泵 P1901 2022/7/1752三、機(jī)械密封日常維護(hù) (一)密封性的影響因素 1、密封件本身方面：結(jié)構(gòu)、材料、制造等。（取決于制造廠） 2、使用條件方面：安裝、介質(zhì)性質(zhì)、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(jù)國(guó)內(nèi)某煉油廠的一份密封失效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：密封本身問(wèn)題（鑲環(huán)不佳14，動(dòng)環(huán)硬度不夠9，K太大6，材質(zhì)不對(duì)3，靜環(huán)墊太緊3，密封面不平2，密封面太窄2）占34.5%。輔助設(shè)施問(wèn)題（沒(méi)有沖洗23，沖洗管堵塞1，冷卻水結(jié)垢3）占23.9%。介質(zhì)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(jié)冰4，密封面結(jié)晶3,粘度太大2)占25.7%。泵的問(wèn)題(串軸4，振動(dòng)大3，壓蓋墊壞2，密封箱面不平1)占