機械密封的工作原理精選(九篇)

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第1篇：機械密封的工作原理范文

關(guān)鍵詞 機械密封；工作原理；泄漏

中圖分類號TH45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）55-0064-02

高密度聚乙烯裝置的低壓溶劑回收壓縮機K-5001為立式四列往復(fù)式迷宮型壓縮機，規(guī)格為ZW-71.43/0.23~16，由XXX設(shè)計院設(shè)計， XXX壓縮機制造廠制造，屬于國產(chǎn)攻關(guān)的第一臺壓縮機。此設(shè)備為裝置的核心設(shè)備，一旦壓縮機停機，提供反應(yīng)環(huán)境的溶劑異丁烷物資將不能正?；厥眨瑢?dǎo)致整個裝置停車，更嚴(yán)重的將影響上游裝置的停車，直接影響裝置乃至公司的經(jīng)濟效益。

1 機械密封結(jié)構(gòu)與原理

1.1 機械密封結(jié)構(gòu)

圖1為此壓縮機機械密封結(jié)構(gòu)圖，與其他機械密封類似，都是由動環(huán)、靜環(huán)、彈簧、彈簧座、緊定螺釘、防轉(zhuǎn)銷、傳動銷組成的，從圖上可以看出，機械密封泄漏的途徑主要有六處；

泄漏一：墊片（序號7）作為機身與靜環(huán)（序號1）之間的密封，此處密封為靜密封，發(fā)生泄漏的可能性較小，墊片材質(zhì)、尺寸滿足要求，正常安裝即可；

泄漏二：動環(huán)（序號2）與靜環(huán)（序號1）之間：此處密封為動密封，發(fā)生泄漏的可能性最大。動、靜環(huán)摩擦副是一對相對加工精度要求較高的產(chǎn)品，設(shè)備運行時，動靜環(huán)之間形成油膜，摩擦副表面出現(xiàn)的任何微小的變化都會導(dǎo)致機械密封的泄漏；

泄漏三：O型圈（序號4）與曲軸之間，此O型圈防止油沿軸向泄漏。一旦O型圈出現(xiàn)故障，油將沿著軸向外泄漏，其中兩次導(dǎo)致機械密封的泄漏都是由于此處的O 型圈發(fā)生斷裂造成的，第一次O型圈備件采用瞬干膠粘結(jié)，長時間在油的浸泡作用下，瞬干膠溶解導(dǎo)致O型圈斷裂，第二次新加工制作的O型圈不能滿足耐油要求，最終變形斷裂。

泄漏四：O型圈與軸之間，同泄漏三相同；

泄漏五：同泄漏點二，端蓋側(cè)動環(huán)與靜環(huán)之間；

泄漏六：同泄漏點一，是靜環(huán)與外側(cè)端蓋之間的密封。

1.2 機械密封的工作原理

機械密封工作時，由密封流體的壓力和彈性元件的彈力等引起的軸向力使動環(huán)和靜環(huán)互相貼合并相對運動，由于兩個密封端面的緊密配合，使密封端面之間的交界（密封界面）形成一個微小間隙，當(dāng)有壓介質(zhì)通過此間隙時，形成極薄的液膜，產(chǎn)生阻力，阻止介質(zhì)泄漏，同時液膜又使得端面得以，獲得長期密封效果。

2 機械密封失效原因分析

2.1 機械密封失效經(jīng)過

高密度聚乙烯裝置在2010年9月22日停車檢修過程中，發(fā)生了五次機械密封泄漏現(xiàn)象。

第一次，在啟動回收壓縮機數(shù)小時后，機械密封大量泄漏，打開檢查，發(fā)現(xiàn)機械密封動環(huán)斷裂，檢修人員更換新機械密封。

第二次，壓縮機啟動幾分鐘后，機械密封又發(fā)生了泄漏。打開檢查，發(fā)現(xiàn)機械密封外側(cè)動環(huán)和靜環(huán)均發(fā)生斷裂。

第三次，在廠家技術(shù)人員指導(dǎo)下，進行第二套機械密封的安裝。在壓縮機啟動幾分鐘后，機械密封就發(fā)生泄漏，打開檢查，發(fā)現(xiàn)外側(cè)動環(huán)和靜環(huán)斷裂，外側(cè)軸瓦局部發(fā)生脫落。此次對軸瓦進行了更換，并且對機械密封系統(tǒng)進行了改造，從供油總管與機械密封腔內(nèi)增加管線，保證機械密封腔內(nèi)供油充足，重新更換了機械密封。啟動壓縮機，運行正常，裝置按照程序開車。

第四次，在壓縮機正常運行兩個星期后，機械密封發(fā)生泄漏，打開檢查發(fā)現(xiàn)O型圈斷裂（此O型圈為安裝前粘接），機械密封動靜環(huán)只是發(fā)生了偏磨，并無斷裂破損現(xiàn)象，重新更換新的機械密封和O型圈，啟動壓縮機，正常運行。

第五次，壓縮機運行一星期后，機械密封發(fā)生了泄漏，打開檢查發(fā)現(xiàn)機械密封動靜環(huán)完好，但新加工的O型圈嚴(yán)重變形并且斷裂，發(fā)現(xiàn)此種O型圈不滿足耐油的要求。更換原廠新O型圈，壓縮機運行正常。

2.2 原因分析及改進措施

2.2.1 機械密封失效原因

此次機械密封失效主要原因如下：

1）備件質(zhì)量，元件制造精度不能滿足要求，從第一套機械密封來看，圓柱銷加工粗糙，不能保證動環(huán)在彈簧力的作用下及時補償變形量，雖然在安裝前對其進行了打磨，但是其精度不能保證。第四次更換的O型圈不是整體加工，而是粘接的，造成機械密封在更換不久就發(fā)生O型圈在粘結(jié)處斷裂；

2）設(shè)計缺陷，在壓縮機機械密封設(shè)計過程中，也存在問題，此機械密封為雙端面機械密封，外側(cè)的動靜環(huán)在長周期運行過程中，機組內(nèi)部不能為其提供充足的，也是導(dǎo)致機械密封損壞的原因；

3）工藝條件，密封圈加工未考慮工藝條件，廠家制造的靜密封O型圈在加工過程中未考慮現(xiàn)場實際工況，造成了機械密封的泄漏。

2.2.2 機械密封失效解決措施

1）從設(shè)備本身講，首先，對原廠采購的機械密封備件嚴(yán)格把關(guān)，將上述不足之處反饋給機械密封制造廠家，以便對其進行改進；其次，對設(shè)備進行改進，從供油總管上向外側(cè)動靜環(huán)腔內(nèi)加引油管，連續(xù)向動靜環(huán)摩擦副供油，給摩擦副提供沖洗、冷卻和的條件，并且將軸承座的回油孔減小，保證密封腔內(nèi)有一定的壓力。此外，廠家在加工過程中必須按照現(xiàn)場實際工況加工備件；

2）從工藝操作方面講，在啟動前按照啟動步驟對設(shè)備進行盤車，設(shè)備運行過程中，盡量減小生產(chǎn)的波動，設(shè)備振動越小對機械密封長周期運行越有利；

3）從現(xiàn)場安裝方面講，首先檢查機械密封各組件是否齊全；其次，密封表面粗糙度達(dá)到設(shè)計要求；第三，保證軸套表面光滑；第四，保證機械密封的壓縮量；最后每次盡量更換靜密封圈[1]。

3 結(jié)論

通過以上分析，我們了解了機械密封失效的原因。通過改進，壓縮機恢復(fù)了正常運行。在以后的工作中，多總結(jié)經(jīng)驗以保證設(shè)備的正常運行。

第2篇：機械密封的工作原理范文

關(guān)鍵詞：密封；機械密封；TRIZ理論；磁力

機械密封是一種至少有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸的端面，在補償元件和介質(zhì)壓力的作用下而防止流體泄露的密封裝置，也稱為端面密封。它是流體機械和動力機械中不可缺少的零部件[1]。由于機械密封具有泄漏量少、功率損耗小、壽命長等優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用于離心泵、離心機以及反應(yīng)釜等設(shè)備[2]。機械密封按密封端面接觸狀態(tài)可分為接觸式機械密封和非接觸式機械密封，本文主要針對非接觸式機械密封進行研究。非接觸式機械密封的基本原理是介質(zhì)通過相對轉(zhuǎn)動的動環(huán)和靜環(huán)間的間隙時，形成一極薄的流體膜，從而產(chǎn)生阻力，阻止泄漏[3]。流體膜壓力由流體動壓效應(yīng)產(chǎn)生的流體動壓型機械密封和流體膜壓力由流體靜壓力效應(yīng)產(chǎn)生的流體靜壓型機械密封都屬于非接觸式機械密封。其中流體動壓型機械密封能較好的滿足高PV工況，且具有省工、泄漏小、工作壽命長等優(yōu)勢，因此廣泛應(yīng)用于宇航、海洋、核能利用等工業(yè)[4]。但對于反應(yīng)釜、攪拌機等主軸轉(zhuǎn)速較低的設(shè)備，過低的轉(zhuǎn)速難以形成足夠的流體膜開啟力和剛度，無法保證密封的正常運轉(zhuǎn)[5]。在近年來的機械密封設(shè)計中，研究人員對摩擦副、材料、密封動靜環(huán)的結(jié)構(gòu)方面進行了很多研究，但缺乏對密封裝置整體機構(gòu)改變的創(chuàng)新。本文主要針對非接觸式機械密封現(xiàn)研究階段所存在的問題，以TRIZ理論為指導(dǎo)，以實現(xiàn)非接觸式機械密封端面間隙可主動調(diào)控為目標(biāo)，進行創(chuàng)新設(shè)計。

1.TRIZ理論簡介

TRIZ的含義是發(fā)明問題的解決理論， 其拼寫是由“發(fā)明問題解決理論”俄語含義的單詞置換成英語單詞的字頭組成的。該理論是前蘇聯(lián)G.S.Altshuler及其領(lǐng)導(dǎo)的一批研究人員，在分析研究世界各國250萬件專利的基礎(chǔ)上，提出的由解決技術(shù)問題和實現(xiàn)創(chuàng)新開放的各種方法、算法組成的綜合理論體系。TRIZ是一種基于知識的、面向人的、系統(tǒng)化的解決發(fā)明問題的理論[6， 7]。TRIZ解決問題的流程：首先，將領(lǐng)域問題應(yīng)用39個工程參數(shù)轉(zhuǎn)化為TRIZ標(biāo)準(zhǔn)問題；然后，應(yīng)用TRIZ的40條原理得到TRIZ的標(biāo)準(zhǔn)解；最后，針對實際問題，應(yīng)用專業(yè)知識，通過類比思維將標(biāo)準(zhǔn)解轉(zhuǎn)化為解決實際問題的領(lǐng)域解。

2.機械密封創(chuàng)新設(shè)計過程

2.1 問題分析

傳統(tǒng)的非接觸式機械密封結(jié)構(gòu)如圖1所示，它存在兩個問題：其一是無法主動調(diào)整密封端面間隙。因受密封系統(tǒng)本身及外界干擾，如密封環(huán)端面劃痕、軸向竄動、力（熱）變形、端面磨損、壓力波動、操作不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致工況發(fā)生波動時，由于無法對密封間隙進行主動控制，密封穩(wěn)定性可能會受到影響。其二是密封間隙大小及端面流體膜穩(wěn)定性嚴(yán)重依賴于機組工況及介質(zhì)條件，特別是機組轉(zhuǎn)速。密封面間較高的相對轉(zhuǎn)速有利于獲得更大的流體膜承載力和剛度，但給定機組的轉(zhuǎn)速往往是不可改變或只能在一定范圍內(nèi)變化的，這極大限制了高性能端面流體膜的形成，導(dǎo)致機械密封的性能和使用范圍受到了限制?，F(xiàn)欲設(shè)計一種機械密封結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)密封端面間隙的主動調(diào)節(jié)，使密封的穩(wěn)定性不再與機組轉(zhuǎn)速直接相關(guān)和受其約束，能適用于轉(zhuǎn)速更加廣泛的場合。

圖1傳統(tǒng)動壓非接觸式機械密封結(jié)構(gòu) 圖2 非接觸式磁力密封結(jié)構(gòu)

2.2 應(yīng)用TRIZ解決技術(shù)矛盾

首先，將機械密封中的問題抽象成TRIZ中的39個標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)。由分析問題的結(jié)果，我們可知希望改進的參數(shù)是：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、適應(yīng)性或多用性，惡化的參數(shù)為：監(jiān)控與測試的困難性、裝置的復(fù)雜性。由TRIZ矛盾矩陣查得發(fā)明原理號為35、22、39、23和15、29、37、28。經(jīng)過分析，選取23（反饋原理）、28（置換機械系統(tǒng)原理）。

利用TRIZ的第23（反饋原理）、28（置換機械系統(tǒng)原理）發(fā)明原理，對傳統(tǒng)非接觸式機械密封結(jié)構(gòu)進行改進，在傳統(tǒng)非接觸式機械密封中加入傳感器，實時檢測密封間隙的變化情況，實現(xiàn)密封端面間隙的主動可調(diào)。用電磁驅(qū)動系統(tǒng)置換機械系統(tǒng)，以電磁力代替?zhèn)鹘y(tǒng)非接觸式機械密封的流體膜動、靜壓力來獲得開啟力和閉合力，使密封間隙大小及端面流體膜穩(wěn)定性不再依賴機組工況。改進后的非接觸式機械密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。同軸設(shè)置有旋轉(zhuǎn)密封環(huán)和靜止密封環(huán)，并以其軸向端面實現(xiàn)密封。動環(huán)為可作軸向位移且兩軸向端面均為密封面的鐵磁材料或永磁材料結(jié)構(gòu)，兩個靜環(huán)分別設(shè)置于動環(huán)的軸向兩側(cè)，與動環(huán)相對的端面為密封面。動環(huán)與兩靜環(huán)之間存在一定大小的間隙，分別為h1和h2。兩個靜環(huán)分別開有一個大小相同的環(huán)形槽，槽內(nèi)纏繞面積相等的線圈組。在兩靜環(huán)的邊緣分別裝有一個傳感器，以便檢測動環(huán)的偏移量信號。

2.3 非接觸式磁力機械密封工作原理

圖3 密封控制系統(tǒng)工作原理

上述非接觸式磁力機械密封工作時，動環(huán)隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，由通電控制結(jié)構(gòu)向兩靜環(huán)中的線圈通電，兩靜環(huán)分別對動環(huán)產(chǎn)生方向相反的電磁吸引力，該電磁作用力與密封端面間介質(zhì)流體壓力綜合后形成對動環(huán)的大小相等、方向相反的吸引力，使動環(huán)懸浮于兩靜環(huán)之間的平衡位置，兩側(cè)密封端面間隙處于設(shè)計狀態(tài)，實現(xiàn)密封環(huán)間的非接觸式機械密封。運行過程中，當(dāng)出現(xiàn)擾動，導(dǎo)致動環(huán)發(fā)生軸向位移偏離了平衡位置，即其動環(huán)兩側(cè)的密封間隙發(fā)生了增大/減小的改變，設(shè)置在各密封間隙部位的傳感器結(jié)構(gòu)即可將相應(yīng)的位置偏移量信號反饋到其所連接的通電控制結(jié)構(gòu)，與預(yù)設(shè)范圍進行比較運算和放大處理后，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)增大或減小的控制電流，分別加載到兩靜環(huán)中的對應(yīng)電磁線圈上，改變其兩側(cè)電磁鐵對動環(huán)的磁性作用力，通過兩側(cè)電磁鐵的合力使動環(huán)重新恢復(fù)到設(shè)定的平衡位置。

以上是基于TRIZ理論完成的一種非接觸式磁力機械密封設(shè)計，體現(xiàn)了TRIZ理論在創(chuàng)新設(shè)計中應(yīng)用的高效性。該裝置改善了非接觸式機械密封運行的穩(wěn)定性，使其能夠適用于轉(zhuǎn)速更加廣泛的場合。

3.結(jié)論

本文運用TRIZ理論對非接觸式機械密封進行了創(chuàng)新設(shè)計，在分析實際問題的基礎(chǔ)上，確定了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和監(jiān)控與測試的困難性、適應(yīng)性或多用性和裝置的復(fù)雜性之間的沖突領(lǐng)域，用TRIZ中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)來描述沖突，查找矛盾矩陣，確定發(fā)明原理，設(shè)計出非接觸式磁力機械密封。此設(shè)計解決了一直困擾傳統(tǒng)非接觸式機械密封的問題，即無法主動調(diào)整密封端面間隙和密封端面間隙大小及端面流體膜穩(wěn)定性嚴(yán)重依賴于機組工況的問題，使密封的穩(wěn)定性不再受機組轉(zhuǎn)速的約束和影響，因此適用于轉(zhuǎn)速更加廣泛的場合且都能具有良好的動態(tài)性能，增強了非接觸式機械密封運行的可靠性和穩(wěn)定性，具有良好的可實施性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

第3篇：機械密封的工作原理范文

關(guān)鍵詞：機械密封 潛水泥漿泵 端面開槽 CFD

1前言

礦用潛水泥漿泵是水下輸送磨蝕性固液混合物離心泵的一種，是泥漿泵和潛水電機技術(shù)相結(jié)合的機電一體化產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用于礦山、冶金、電廠等各個領(lǐng)域，礦山泥漿砂石泵送是各種介質(zhì)泵送工況要求最為惡劣，過流件磨損快，腐蝕性強，頻繁地故障會影響生產(chǎn)而造成的經(jīng)濟損失非常嚴(yán)重。近年來，國內(nèi)礦山行業(yè)迅速發(fā)展，響應(yīng)環(huán)境保護的迫切需要，綠色礦山建設(shè)成為未來發(fā)展的一種趨勢。礦山生產(chǎn)、生活污水沉淀處理是礦山環(huán)境保護的重要項目之一，而潛水泥漿泵作為輸送清理泥漿設(shè)備，根據(jù)國內(nèi)外專家意見，這種泵型在提高泵送效率、降低能耗以及改善環(huán)境保護的最有發(fā)展前途和最進步的方向之一。

潛水泥漿泵作為沉淀泥漿泵送的主要設(shè)備，不僅要求其高耐磨、穩(wěn)定高效，機械密封也更是其關(guān)鍵，它是水泵的心臟，必須可靠性高，保證無故障長期運行。潛水泥漿泵是在水下工作，一旦失效，外部介質(zhì)或油室中的油便會進入電機腔，引起潛水電機故障，甚至影響人身安全。此新型機械密封應(yīng)用在礦用潛水泥漿泵在使用的安全性、運行可靠性以及提高無故障運行時間，有必要對其機械密封進行結(jié)構(gòu)分析，研究其技術(shù)的先進性。

2 機械密封的結(jié)構(gòu)及其原理

2.1機械密封的結(jié)構(gòu)

在礦用潛水泥漿泵中使用的是整體式機械密封，將內(nèi)機封和外機封裝配成為一個單元，主要由靜密封環(huán)、動密封環(huán)、密封圈、支架、彈簧、等構(gòu)成。機械密封在潛水泥漿泵中分為上下兩個端面密封：上密封在油室與電機之間，下密封在泵殼與油室之間，都由一個靜環(huán)和一個旋轉(zhuǎn)的動環(huán)組成，上下兩個密封的分界面由彈簧系統(tǒng)和支架相連接，圖1為機械密封結(jié)構(gòu)示意圖。

2.2機械密封的原理：

機械密封旋轉(zhuǎn)工作時，由密封室內(nèi)流體的壓力和彈性元件的彈力等引起的軸向力使動環(huán)和靜環(huán)互相貼合并相對運動，由于兩個密封端面的緊密配合，使密封端面之間的交界（密封界面）形成一微小間隙，當(dāng)有壓介質(zhì)通過此間隙時，形成極薄的液膜，產(chǎn)生阻力，阻止介質(zhì)泄漏，同時液膜又使得端面得以充分，獲得更長期密封效果。

多年以來，從現(xiàn)場采集整理地使用情況來看，這種新型的機械密封相對于同類泵型的機械密封有著更明顯的性能優(yōu)勢：

（1）適用范圍更廣。機械密封可以在高溫、低溫、高壓、強磨蝕的環(huán)境下工作。

（2） 密封性更好。機械密封在正常工作使用中，端面處可以達(dá)到“零泄露”，比其他密封狀態(tài)更穩(wěn)定。

（3）壽命長。機械密封設(shè)計使用壽命3年以上，常規(guī)機械機械密封的使用壽命一般1到2年。

2.3機械密封的材質(zhì)

泵送介質(zhì)中含有大量固體顆粒，密封面的材質(zhì)需要極好的抗腐蝕性和耐磨性，動、靜環(huán)端面材料選用碳化鎢，它具有高硬度、摩擦系數(shù)小、強度高、耐腐蝕等等優(yōu)良的綜合性能，如下3機械密封的密封面

傳統(tǒng)的機械密封的端面為兩個平行的光滑平面，端面開槽技術(shù)就是通過在密封端面上開出各種形式的凹槽來改善端面間的和密封狀況，從而改善機械密封的密封狀態(tài)。礦用潛水泥漿泵中使用的機械密封端面開有螺旋流槽，圖2為密封端面示意圖。若動環(huán)外徑側(cè)為油室被密封液體，內(nèi)徑側(cè)為低壓流體，當(dāng)動環(huán)以圖示方向旋轉(zhuǎn)時，在螺旋槽流體動壓效應(yīng)的作用下， 動靜環(huán)端面之間產(chǎn)生一層厚度極薄的流體膜（ 圖3中h1，h2） ， 使動靜環(huán)端面保持分離即非接觸狀態(tài)。端面開設(shè)的螺旋槽既可以產(chǎn)生泵送效應(yīng)，又可以抵抗壓力梯度，在外徑與內(nèi)徑壓力差的作用下，被密封液體產(chǎn)生方向由外到內(nèi)的壓差流，而螺旋槽的流體動壓效應(yīng)所產(chǎn)生的粘性剪切流的方向由內(nèi)徑指向外徑，兩者的方向相反，最終得以平衡。

3.1機械密封端面性能參數(shù)

機械密封端面按著一元流動進行計算，一元流動的雷若方程：

根據(jù)上式，如果設(shè)h為常數(shù)，粘度也為常數(shù)，在內(nèi)徑側(cè)，膜厚h==常數(shù)；在外徑側(cè)，膜厚h==常數(shù)，對上式積分，壓力梯度也為常量，即壓力按三角形分布，最大壓力位于轉(zhuǎn)折處，顯然這兩個區(qū)域的壓力梯度為：

和

當(dāng)密封假設(shè)為無限寬時，無軸向流動，其各處的流量必定不變，在單位時間寬度內(nèi)的流量為：

將前式的壓力梯度代入上式，經(jīng)整理后可得：

設(shè)K=，可得到最大壓力為：

在單位寬度內(nèi)的承載能力就是三角形面積之和

經(jīng)整理得：

3.2 機械密封端面仿真研究

FLUENT是目前運用最廣泛地CFD仿真軟件之一，具有豐富的物理模型、先進的數(shù)值方法和強大的前后處理功能，對密封端面進行動力學(xué)可視化分析，仿真了密封端面壓力分布云圖，顏色的變化展示了密封面壓力的變化，如圖4：

4 機械密封發(fā)展趨勢：

（1）工業(yè)技術(shù)不斷創(chuàng)新 新技術(shù)、新理論、新材料、新工藝不斷創(chuàng)新發(fā)展，失效機理、失效分析和失效監(jiān)控更加深入地研究和應(yīng)用，要求使之快速轉(zhuǎn)換成實用性、高性能、高參數(shù)的密封產(chǎn)品。

（2）密封系統(tǒng)完善 從以往地單一密封零部件，發(fā)展到整個密封系統(tǒng)，并制定了新的密封系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）高效安全和環(huán)保性 隨著工業(yè)技術(shù)不斷地發(fā)展，環(huán)境保護地日益關(guān)注，人們對機械密封安全高效要求更加嚴(yán)格，過去從只注意眼睛可視的“泄露”，不注意易揮發(fā)物的“逸出”，發(fā)展到現(xiàn)今控制逸出零，從“零泄漏”到要求“零逸出”。

參考文獻(xiàn)：

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3. 彭旭東，楊慧霞，于恒聚.機械密封的新技術(shù)及其應(yīng)用【J】.石油化工設(shè)備技術(shù)，2001，22（1）：62～66

4. 李夢君，李浙昆，熊勇等.基于FLUENT滑移網(wǎng)格的浮選離心葉片泵內(nèi)流場的CFD分析【J】.科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（23）：5664～5668

第4篇：機械密封的工作原理范文

【關(guān)鍵詞】離心泵；機械密封；泄漏

在化工生產(chǎn)中，常常需要將流體從低處輸送到高處、從低壓輸送至高壓，或沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。為達(dá)到此目的，必須對流體加以外功，以克服流體輸送過程中的阻力。為流體提供能量的機械成為流體輸送機械，根據(jù)工作原理的不同通常分為四類，即離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式及流體動力作用式。而離心泵即為流體輸送機械中最為常見的一種動力機械。離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單、流量大而均勻、操作方便的優(yōu)點。而機械密封則是這種流體輸送機械的軸封裝置，具有泄漏量小和壽命長等優(yōu)點。

1 機械密封故障現(xiàn)象及分析

泵用機械密封種類繁多、型號各異，但泄漏點主要有五處：軸套與軸間的密封；動環(huán)與軸套間的密封；動、靜環(huán)之間的密封；靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；密封端蓋與泵體間的密封。

一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決，但需細(xì)致觀察，特別是當(dāng)工作介質(zhì)為液化氣體或高壓、有毒有害氣體時，相對困難些。其余的泄漏直觀上很難辨別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎(chǔ)上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結(jié)論。

1.1 安裝靜試時泄漏

機械密封安裝調(diào)試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。

1.2 試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏

泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機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(huán)摩擦副受破壞所致。

引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；

（2）對安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；

（3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；

1.3 正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏

離心泵在運轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達(dá)到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當(dāng)引起的。主要有：

（1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；

（2）對泵實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；

（3）回流量偏大，導(dǎo)致吸人管側(cè)容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封。

2 機械密封失效原因分析與維修

2.1 周期性滲漏

（1）泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大， 動環(huán)不能在軸上靈活移動。在泵翻轉(zhuǎn)，動、靜環(huán)磨損后，得不到補償位移。

對策：在裝配機械密封時， 軸的軸向竄動量應(yīng)小于0.1mm ， 輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適中， 在保證徑向密封的同時， 動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來）。

（2）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

對策：油室腔內(nèi)油面高度應(yīng)加到高于動、靜環(huán)密封面。

（3）轉(zhuǎn)子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損） ，這種情況會縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。

對策：可根據(jù)維修標(biāo)準(zhǔn)來糾正上述問題。

2.2 由于壓力產(chǎn)生的滲漏

高壓和壓力波造成的機械密封滲漏由于彈簧比壓力及總比壓設(shè)計過大和密封腔內(nèi)壓力超過3MPa時，會使密封端面比壓過大，液膜難以形成，密封端面磨損嚴(yán)重，發(fā)熱量增多，造成密封面熱變形。

對策：在裝配機封時， 彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行， 不允許有過大或過小的現(xiàn)象， 高壓條件下的機械密封應(yīng)采取措施。為使端面受力合理， 盡量減小變形， 可采用硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強度高的材料， 并加強冷卻的措施， 選用可用的傳動方式，如鍵、銷等。

2.3 由于介質(zhì)引起的滲漏

大多數(shù)潛污泵機械密封拆解后， 靜環(huán)和動環(huán)的輔助密封件無彈性， 有的已經(jīng)腐爛， 造成了機封的大量滲漏甚至有磨軸的現(xiàn)象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對靜環(huán)和動環(huán)輔助橡膠密封件的腐蝕作用，造成了機械滲漏過大， 動、靜環(huán)橡膠密封圈材料為丁腈―40 ，不耐高溫，不耐酸堿，當(dāng)污水為酸性堿性時易腐蝕。

對策：對腐蝕性介質(zhì)， 橡膠件應(yīng)選用耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。

3 結(jié)論

以上總結(jié)了機械密封比較常見的泄漏原因以及維修對策。機械密封本身是一種要求較高的精密部件， 對設(shè)計、機械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。在實際使用過程中，應(yīng)綜合考慮機械密封失效的各種因素，使裝配的機械密封適用于離心泵的技術(shù)要求和工藝要求，保證機械密封長期可靠地運轉(zhuǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]顧永泉.機械密封實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

第5篇：機械密封的工作原理范文

關(guān)鍵詞：機械密封 失效 措施

0引言

泵是各領(lǐng)域使用最廣泛的通用機械之一，其品種、規(guī)格繁多，絕大多數(shù)類型的泵存在一個基本的共性問題——“泄漏”，長期以來，人們主要致力于研究解決泵的密封泄漏問題。

在泵、風(fēng)機、攪拌釜等旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，機械密封件是防止泄漏的關(guān)鍵，它最早出現(xiàn)于19世紀(jì)末期，當(dāng)時的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，僅由一個橡膠彈性體和金屬（殼體）相摩擦，到二戰(zhàn)期間，美國開始在化工流程泵上使用機械密封，二戰(zhàn)后，隨著石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，機械密封在西方國家也發(fā)展迅速，至70年代，西方國家的煉油行業(yè)的流程泵80%采用機械密封，機械密封的應(yīng)用范圍也迅速擴大。其結(jié)構(gòu)類型、端面材料的使用也迅速增加。我國在50年代末期，開始進行機械密封的研究，至70年代，形成了我國標(biāo)準(zhǔn)的JB1472標(biāo)準(zhǔn)的泵用和HG5-748-78；HG5-751～756-78釜用兩大系列機械密封，奠定了我國機械密封行業(yè)的基礎(chǔ)。

機械密封具有密封性好、性能穩(wěn)定、側(cè)漏量少、對軸的磨損量少等優(yōu)點，其本身是一種要求較高的精密部件，在使用機械密封時，應(yīng)盡可能地分析使用機械密封的各種因素，使機械密封適用于各種泵的技術(shù)要求和使用介質(zhì)要求且有充分的條件，這樣才能保證密封長期可靠地運行。作者通過在學(xué)習(xí)和實踐中的不斷積累，對泵用機械密封失效的原因進行了總結(jié)和分析。

1 機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理

機械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置，該端面在流體壓力及機械彈簧的作用下，依靠輔助密封的配合與另一端面相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用，從而防止流體泄漏。

機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止介質(zhì)進入密封端面。密封元件的作用是密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙，同時緩沖對泵的振動、沖擊。機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，同時通過其基本原理可以看出，機械密封的正常運行是有條件的，例如：泵軸的竄動量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；機械密封處的泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件，再加上良好的機械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。

2 機械密封失效時的常見現(xiàn)象及分析

（1）工作時發(fā)生尖叫或嗡鳴

機械密封環(huán)所用材料，如不銹鋼、鋁、鉻合金等，其表面金屬環(huán)接觸腐蝕性介質(zhì)，而金屬自身又不耐腐蝕，就會表面腐蝕。在生產(chǎn)運行過程中，缺氧條件下新氧化膜很難形成，使電偶腐蝕加劇，造成表面均勻腐蝕，并破壞了靜動密封面。就會導(dǎo)致逐漸泄漏，并發(fā)出摩擦聲響。應(yīng)安裝旁路沖洗管路，加大管徑和相應(yīng)的節(jié)流裝置的尺寸，加強密封端面的冷卻，檢查密封平衡設(shè)計，精確測量密封腔內(nèi)的壓力，溫度及介質(zhì)壓力。

（2）波紋管發(fā)生徑向裂紋或斷裂

泵用機械密封選用堆焊硬質(zhì)合金、鑄鐵、碳化鎢、碳化鈦等密封環(huán)材料時，容易出現(xiàn)機械應(yīng)力破裂，因為材料在加工過程中，有本體應(yīng)力的存在，如焊加工時，有殘余應(yīng)力，在工作環(huán)境中，若存在旋轉(zhuǎn)離心力、摩擦熱應(yīng)力或運行過程中突然停電，系統(tǒng)配合不好，應(yīng)力破壞就很難避免。溫度越高，應(yīng)力機械破裂就越快。裂紋出現(xiàn)的原因是機械密封的冷卻水是循環(huán)水，在波紋管和軸之間有一個水夾套，波紋管與水夾套間隙直徑為2mm，冷卻循環(huán)水遇見高溫介質(zhì)后在波紋管內(nèi)結(jié)成水垢，使波紋管失去彈性，產(chǎn)生徑向裂紋。應(yīng)將原來的壓蓋冷卻水的進水和回水孔擴大，提高冷卻水流速，降低滯留時間，減少機械密封波紋管結(jié)垢。

（3）石墨環(huán)表面出現(xiàn)深且粗的環(huán)狀溝紋

在使用中，如果工作介質(zhì)溫度很高，再加上密封摩擦副端面的摩擦熱， 一旦沖刷系統(tǒng)發(fā)生故障， 使得端面溫度急劇升高，超過允許使用溫度（一般在－105～250℃）時，其表面會析出樹脂，摩擦面四周樹脂會發(fā)生炭化，石墨炭化是使用碳―石墨環(huán)時密封失效的主要原因之一。高溫還可使密封端面間的液膜汽化或閃蒸，產(chǎn)生殘留物質(zhì)，造成石墨環(huán)磨損，石墨環(huán)表面產(chǎn)生環(huán)狀溝紋， 碳化鎢 （動環(huán)）也易脫落。應(yīng)改善狀態(tài)，防汽化。

3機械密封泄漏點及泄漏形式

機械密封在泵類產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，而隨著節(jié)約能源的要求和產(chǎn)品技術(shù)水平的提高，機械密封地應(yīng)用前景將會變得更加廣泛，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，密封失效后隨即發(fā)生泄漏，將會嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常運行?？傮w而言機械密封的泄漏點主要有五處：第一個點在動環(huán)與靜環(huán)的接觸面上。機械密封主要靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上，以達(dá)到密封防止泄漏。而兩環(huán)的接觸面上總會有少量液體泄漏，它可以形成液膜，一方面起到防止泄漏的作用，另一方面又起到的作用。第二個點在靜環(huán)與壓蓋之間，屬于靜密封點。用有彈性的O形或V形密封圈壓于靜環(huán)和壓蓋之間，靠彈簧力使彈性密封圈變形而密封。第三個點在動環(huán)與軸套之間，此處也屬靜密封點。考慮到動環(huán)可以沿軸向竄動，可采用具有彈性和自緊性的V形密封圈來密封。第四個點在軸套與軸之間，屬于靜密封點，一般采用O形密封圈密封。第五個點在壓蓋和泵體之間，也是靜密封點，可采用密封圈或墊片作為密封元件。

3.1 機械密封泄露的檢測步驟

現(xiàn)場檢測密封泄漏的一般步驟是：首先判斷泄漏源、斷面密封問題產(chǎn)生的原因，由于密封介質(zhì)汽化或閃蒸密封端面，先確定問題是否出現(xiàn)在端面不平、裂紋、破碎或爆破，發(fā)生熱變形或機械變形、O型圈老化等。其次判斷發(fā)生變形可能的原因，其中包括密封零件結(jié)構(gòu)是否合理、強度不夠或因材料及加工原因產(chǎn)生的殘余變形等。然后檢查安裝，包括安裝尺寸是否正確，安裝時零件受力是否均勻，密封和材質(zhì)是否適于使用工況，密封墊是否壓緊，是否因螺栓力矩太大造成密封座變形，是否有安裝損傷，必要時應(yīng)予以更換。最后是啟動前的調(diào)整，檢查填料腔裝配面和其他有關(guān)元件對軸線的垂直度、管道以及設(shè)備安裝誤差，起動設(shè)備前應(yīng)將密封端面重新研磨以保證密封面的光滑平整。

3.2 機械密封泄漏形式

3.2.1在安裝靜試時出現(xiàn)的泄漏

機械密封安裝調(diào)試完成后，通常要進行靜態(tài)測試來觀察泄漏量，如果泄漏量較小，問題多出在動環(huán)或靜環(huán)密封圈上；如果泄漏量較大，則表明動、靜環(huán)的摩擦副之間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再進行手動盤車觀察，若泄漏量沒有明顯變化則說明動、靜環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可以斷定是動、靜環(huán)摩擦副之間存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則說明動環(huán)密封圈存在問題的可能性極大，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。

3.2.2 機械密封試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏

安裝靜試完成后，由于運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機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(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（1）操作中因抽空、汽蝕、憋壓等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離。

（2）對安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷。

（3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量。

（4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座。

（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中顆粒物質(zhì)進入摩擦副，損傷動、靜環(huán)密封端面。

（6）設(shè)計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封副材質(zhì)冷縮性較大等。

上述現(xiàn)象在試運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時條件允許，可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座的方式予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。

3.2.3 設(shè)備在運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏

（1）泵葉輪軸向竄動量超過標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化等導(dǎo)致的機械泄漏。

（2）設(shè)備運轉(zhuǎn)時振動太大，動、靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失去彈性而不能補償密封面的磨損。

（3）對泵實際輸出量測量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效。

（4）摩擦副損傷或變形而不能跑合。

（5）密封圈材料選擇不當(dāng)，溶脹失彈性。

（6）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導(dǎo)致密封破壞，密封環(huán)發(fā)生龜裂。

還有一種機械密封發(fā)生泄漏的情況是泵在停運一斷時間后再啟動時，這種情況主要是由于摩擦副附近介質(zhì)的凝固、結(jié)晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失去彈性造成的。

4 機械密封失效原因分析及措施

4.1失效原因分析

1、泵軸的軸向竄量大

機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。端面比壓的計算公式：

■

PC：端面比壓；PS：彈簧比壓；FS：彈簧力；ΔP：摩擦副內(nèi)、外兩側(cè)的差壓；λ：液膜反壓系數(shù)； d0：軸向滑移面直徑；d1：密封端面內(nèi)直徑；d2：密封端面外直徑

為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.5mm以內(nèi)。泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環(huán)不能在軸上靈活移動。動、靜環(huán)磨損后，得不到補償位移。但在實際設(shè)計當(dāng)中，由于設(shè)計的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在多級離心泵中，尤其是在泵啟動過程中，竄量比較大。

在多級離心泵中，采用平衡盤方法平衡軸向推力的工作原理：平衡盤工作時自動改變平衡盤與平衡環(huán)之間的軸向間隙，從而改變平衡盤前后兩側(cè)的壓差，產(chǎn)生一個與軸向力方向相反的作用力來平衡軸向力。由于轉(zhuǎn)子竄動的慣性作用和瞬態(tài)泵工況的波動，運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會靜止在某一軸向平衡位置。平衡盤始終處在左右竄動的狀態(tài)。平衡盤在正常工作中的軸向竄量只有0.105～0.11mm，滿足機械密封的允許軸向竄量0.15mm的要求，但平衡盤在泵啟動、停機、工況劇變時的軸向竄量可能大大超過機械密封允許的軸向竄量。

泵經(jīng)過長時間運行后，平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損，間隙隨著增大，機械密封軸向竄量不斷增加。由于軸向力的作用，吸入側(cè)的密封面的壓緊力增加，密封面磨損加劇，直至密封面損壞，失去密封作用。吐出側(cè)的機械密封，隨著平衡盤的磨損，轉(zhuǎn)子部件的軸向竄量大于密封要求的軸向竄量，密封面的壓緊力減小，達(dá)不到密封要求，最終使泵兩側(cè)的機械密封全部失去密封作用。

2、泵軸的撓度和軸向力偏大

機械密封是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封效果，因此要求兩個密封之間要受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計的不合理，泵軸運轉(zhuǎn)時，在機械密封安裝處產(chǎn)生的撓度較大，使密封面之間的受力不均勻，導(dǎo)致密封效果不好。

機械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力，對機械密封的影響是嚴(yán)重的。有時由于泵的軸向力平衡機構(gòu)設(shè)計的不合理及制造、安裝、使用等方面的原因，造成軸向力沒有被平衡掉。機械密封承受一個軸向力，運轉(zhuǎn)時密封壓蓋溫度將偏高，對于聚丙烯類的介質(zhì)，在高溫下會被熔融，因此泵啟動后很快就失去密封效果，泵靜止時則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象。

3、缺少輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理

機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。有時設(shè)計人員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達(dá)不到密封效果；有時雖然設(shè)計人員設(shè)計了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有固體顆粒雜質(zhì)，如果固體顆粒雜質(zhì)進入摩擦副端面起研磨劑作用，將會劃傷或加快密封端面的磨損而失效，水垢在軸套表面的堆積速度超過摩擦副的磨損速度，致使動環(huán)不能補償磨損位移，造成機械密封失效。沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計不合理等原因，也同樣達(dá)不到密封效果。

4、振動偏大

機械密封振動偏大，最終會導(dǎo)致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不是機械密封本身的原因，而是泵的其它零部件產(chǎn)生振動連帶機械密封振動，例如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因都會產(chǎn)生振動。

5、泵汽蝕的原因

由于裝置系統(tǒng)操作不合理以及泵進口汽蝕性能不好、泵的轉(zhuǎn)速偏高，在泵的入口處發(fā)生局部汽蝕，汽蝕發(fā)生后，水中會有氣泡，它一方面會沖擊機械密封面的外表面，使其表面出現(xiàn)破損；另一方面會使動靜環(huán)的吻合面的流動膜中也含有氣泡，不能形成穩(wěn)定的流動膜，另外泵在啟動、停止過程中，由于泵進口堵塞，抽送介質(zhì)中含有氣體等原因，有可能使密封腔出現(xiàn)負(fù)壓，造成密封端面的干摩擦，使機械密封裝置損壞。

6、安裝、檢修工藝不良

動、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞；動、靜環(huán)密封圈尺寸有誤差、損壞或未被壓緊；動、靜環(huán)表面有異物；動、靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時反邊；州套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠（彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，誤差±2mm，壓縮量過大增加端面比壓，摩擦熱量過多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過小動、靜環(huán)密封端面比壓不足，發(fā)生漏泄）。彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；密封腔端面與軸垂直度不夠；軸套上密封圈活動處有腐蝕點。

4.2 針對機械密封失效采取的措施

1、消除泵軸竄量大的措施

合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置能有效的消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，比較理想的設(shè)計方案有兩個：一個是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位；另一個是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān)，同時軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計平衡鼓，使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。兩種方案通過試驗觀測都能很好的削弱泵軸向竄量，見下圖趨勢：

對于其它單級泵、中開泵等產(chǎn)品，在設(shè)計時采取一些措施保證泵軸的竄量在機械密封所要求的范圍之內(nèi)。同時正確安裝軸向止推軸承。在裝配機械密封時，軸的軸向竄動量應(yīng)小于0.1mm，輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適當(dāng)，在保證徑向密封的同時，動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來）。

2、消除軸向力偏大的措施

合理地設(shè)計軸向力平衡機構(gòu)，使之能夠真正充分地平衡掉軸向力，給機械密封創(chuàng)造一個良好的條件。有些重要的泵可以在轉(zhuǎn)子上設(shè)計一個軸向測力環(huán)，對軸向力的大小進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

3、消除泵軸撓度偏大的措施

這種現(xiàn)象大多存在臥式多級離心泵中，在設(shè)計時采取的措施有：減少兩端軸承之間的距離；泵葉輪的級數(shù)不要太多，在總揚程要求較高的情況下，盡量提高每級葉輪的揚程，減少級數(shù)；增加泵軸的直徑；在設(shè)計泵軸直徑的時候，不要簡單地考慮傳遞功率的大小，而要考慮機械密封、軸撓度、啟動方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素；提高泵軸材料的等級。

4、增加輔助沖洗系統(tǒng)

在條件允許的情況下，盡量設(shè)計輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107～0.11MPa，如果輸送介質(zhì)屬于易汽化的，則應(yīng)高于汽化壓力0.117～0.12MPa。密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)壓力等因素來計算。軸封腔壓力很高時或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動以帶走摩擦熱。密封的可靠性和壽命，在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置。對泵輸送含有固體顆粒的介質(zhì)時，應(yīng)選用碳化鎢對碳化鎢摩擦副的機械密封。另外，機械密封的平衡程度？也影響著密封的磨損。在選擇機械密封時，平衡程度β=75%左右最適宜。β〈75%，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開的可能性增大。對于高負(fù)荷（高PV值）的機械密封，由于端面摩擦熱較大，β一般取65%～75%為宜，對低沸點的烴類介質(zhì)等，由于溫度對介質(zhì)汽化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80%～85%為好。

根據(jù)長期的實踐和經(jīng)驗，沖洗量在3～30L/min，可根據(jù)密封規(guī)格（直徑）和介質(zhì)的種類選?。ㄒ娤卤恚?/p>

泵用機械密封的沖洗量（轉(zhuǎn)速3000r/min）

■

5、 消除泵汽蝕措施

①提高泵抗汽蝕性能；②確保泵入口不進氣；③啟動泵前將泵及管路中空氣排凈；④工況調(diào)節(jié)要適當(dāng)。

6、 消除泵振動措施

①泵檢修時嚴(yán)格檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)；②加強維護檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時處理，避免缺陷擴大；③現(xiàn)場生產(chǎn)、操作、維修、調(diào)節(jié)時，嚴(yán)格把關(guān)，消除振動源。

5 結(jié)束語

設(shè)計泵用機械密封時，不僅要考慮機械密封本身影響因素，而且要考慮機械密封外部各種影響因素。在實際工作中要注意以下幾個問題：

第一、在泵產(chǎn)品設(shè)計過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現(xiàn)場其它設(shè)備對機械密封使用效果的影響，為機械密封創(chuàng)造一個良好的外部條件。第二、增加對機械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認(rèn)識，盡可能配備完善的機械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果。第三、分析機械密封的質(zhì)量事故的原因時，要充分考慮到泵的其它零部件對機械密封運行的影響，采取措施不斷提高機械密封的效果。

實踐證明，機械密封的使用壽命長短是確保泵實現(xiàn)安全、環(huán)保、穩(wěn)定運行的重要因素。只要泵本身運轉(zhuǎn)正常，同時機封沖洗良好，所使用的機封符合質(zhì)量要求，在檢修或更換機封時能正確進行安裝，就可保證機封長周期穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟介剛.丙烷泵的設(shè)計與研究水泵技術(shù)：1999

[2]沈陽水泵研究所葉片泵設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社

[3]如何提高泵用機械密封的性能及壽命.水泵技術(shù)

第6篇：機械密封的工作原理范文

關(guān)鍵詞：巴西坎迪奧塔1×350MW火電機組、60HZ、凝結(jié)水泵機械密封、泄漏

Abstract: Brazil Candy Horta 1 ×350MW units in condensate system design with 2 sets of condensate pump, during the normal operation of a preparation; according to the Shanghai KSB manufacturers design, condensate pump cylinder body is a vacuum sealing water system design, use of mechanical seal.

Key words: Brazil Candy Horta is 1 × 350MW, 60HZ thermal power unit, condensate pump, mechanical seal leakage

中圖分類號：TM3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

機械密封各個接口功能說明如下表：

凝結(jié)水泵機械密封密封水系統(tǒng)主要流程特點及密封原理介紹：

1、為保證可靠性，進水管路有兩路水源，一路是凝泵出口母管，另一路是電廠的除鹽水母管。

2、除鹽水母管供水管路有兩個作用，一是機組啟動前，由于凝結(jié)水母管沒有壓力，用除鹽水母管水源作為啟動用水；二是當(dāng)機組運行中，運行凝泵如果突然跳閘，凝結(jié)水母管壓力下跌，此時作為事故用水3、根據(jù)廠家設(shè)計，進水壓力控制在0.2-0.6MPa左右，壓力過高，超過機械密封的密封壓力，將使軸封向外漏水。

凝結(jié)水泵機械密封現(xiàn)狀：1、機組運行1年后，密封水進、出水壓力表現(xiàn)異常，具體運行情況如下： 1.1、機組真空建立前，通過調(diào)節(jié)機械密封入口密封水手動閥門，可以保證運行凝泵和備用凝泵的密封水入口壓力在0.2-0.6MPa、出口壓力在0.1-0.15MPa，符合設(shè)計要求； 1.2、機組真空建立后，運行、備用凝泵機械密封的密封水進出口壓力降至0，經(jīng)多次調(diào)節(jié)密封水進出口閥門，運行凝泵機械密封進口密封式壓力最高達(dá)到0.1MPa，而其余壓力均為0，不符合設(shè)計要求的壓力范圍。

1.3、運行凝泵機械密封漏水、備用凝泵機械密封漏氣，嚴(yán)重影響凝結(jié)水泵的出口流量和壓力參數(shù)，造成泵出力不足，尤其是當(dāng)負(fù)荷在280MW以上時，不得不投運2臺凝泵。

密封水壓力表現(xiàn)異常原因分析因Q、D接口僅作為沖洗水，與密封水壓力沒有直接關(guān)系，在此撇開不予討論。密封水進出水壓力低甚至降至0，必然是因為在機組真空建立后、密封水需求流量增大造成的。為此需要分析，廠家設(shè)計的密封水系統(tǒng)還有哪些可改進之處，可以降低密封水的需求量，以達(dá)到機械密封處密封水進出口壓力平衡。

通過查看凝泵圖紙，并對照現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)機械密封上除了Q、D、F、F'的四個接口，還有兩個不明接口與水泵本體有連接，

結(jié)構(gòu)多出的兩個接口，根據(jù)凝結(jié)水泵總圖和工作原理分析，A接口使密封水腔室與次級葉輪出口相連，作用是使運行泵的軸封水由自身供給；B接口使環(huán)形回水腔室與泵入口側(cè)（即負(fù)壓區(qū)）相連。

改進方案1、接口B口徑為DN32，雖然在軸封盒內(nèi)部有回水節(jié)流孔（如上圖所示），但經(jīng)計算，節(jié)流孔總通流面積已大于DN25的通流面積，無法起到節(jié)流作用。如在接口B處進一步節(jié)流，將明顯降低密封水用量。節(jié)流方式通常有加裝節(jié)流孔板，或加裝閥門調(diào)節(jié)，為方便起見，此處加裝一只DN32球閥進行節(jié)流。2、根據(jù)實際運行密封水壓力低甚至降為零的情況，密封水從接口B流入泵內(nèi)，通流量已經(jīng)偏大，因此，再設(shè)置接口F'作為第二個密封水回水通道顯得多余，因此取消F'出水管路，將此接口僅作為測量軸封盒腔室內(nèi)部壓力檢測用。此出水管路取消，進一步簡化了密封出水回收問題。3、接口A是泵利用自身次級葉輪出口供密封水，由于密封水從接口B處流入泵內(nèi)的流量已考慮用閥門進行有效控制，因此密封水供水量不足已不再成為問題，為便于密封水壓力調(diào)節(jié)，此管路也加裝DN32球閥以方便平衡。

為方便監(jiān)視機械密封進出口密封水管道壓力，需在密封水進、出口管道閥門后分別安裝量程為1MPa和0.6MPa的壓力表。

運行情況及調(diào)整要點 密封水系統(tǒng)管道改進后，密封壓力能滿足廠家技術(shù)要求，消除了運行隱患。根據(jù)運行調(diào)整過程中的壓力變化特征，提出如下運行調(diào)整原則和重點注意事項： 1、運行凝泵應(yīng)以監(jiān)視控制密封水出口壓力為主，控制在0.1-0.15MPa范圍內(nèi)。接口F'是距離密封水進水接口F最遠(yuǎn)的部位，因此也是軸封盒腔室內(nèi)部壓力最低的部位。此處壓力控制在0.1MPa以上，則表明軸封盒腔室各處均已處于正壓，這樣，就杜絕了凝泵軸封處向內(nèi)漏空氣的可能。 2、運行凝泵機械密封入口密封壓力僅作為觀察參考，注意不宜過高即可，控制在0.2-0.6MPa。密封水進口壓力越高，機械密封向外漏水的可能性就越大。此外，壓力過高還會使泵組向下的軸向推力增大，導(dǎo)致泵組推力瓦溫升高。 3、運行凝泵停止轉(zhuǎn)備用后，如局部結(jié)構(gòu)示意圖所示，節(jié)流套處由正壓變?yōu)樨?fù)壓，注入軸封盒的密封水將有一部分從節(jié)流套與節(jié)流襯套間隙處進入泵內(nèi)，使密封水供水量減少、泄水量增大，因此密封水出口壓力會從0.1-0.2MPa變?yōu)樨?fù)壓。為了使軸封盒腔室壓力恢復(fù)到正壓，勢必要開大密封水進口閥門，或關(guān)小B接口至泵入口管道閥門，由于閥門開度發(fā)生變化，這樣到下一次泵啟動時，密封水進口管道壓力會超出設(shè)計值0.2-0.6MPa較多，有可能會超過壓力表量程導(dǎo)致壓力表損壞。因此運行泵轉(zhuǎn)備用后，不必使密封水出口壓力恢復(fù)到設(shè)計值0.1-0.15MPa，根據(jù)經(jīng)驗，恢復(fù)到0-0.1MPa即可（具體視機械密封的嚴(yán)密程度而定，以保證凝水溶氧不明顯上升為原則）。 4、運行人員對機械密封沖洗水路（接口Q、D）的結(jié)構(gòu)原理要有正確認(rèn)識，不要將其視為“第二道水封”，其水封作用是很有限的，應(yīng)對沖洗水量加以控制，有少量滴出即可，開大了會造成無謂的浪費。

結(jié)論

對于抽送負(fù)壓介質(zhì)的泵，只要相關(guān)密封水輔助系統(tǒng)配置得當(dāng)，采用機械密封完全可以保證密封可靠，避免影響溶氧指標(biāo)和泵出力不足的隱患。

凝結(jié)水泵軸封結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、采用機械密封的做法是成功的，解決了凝結(jié)水泵軸封泄漏問題，提高了設(shè)備可靠性和技術(shù)裝備水平。

與填料密封結(jié)構(gòu)的凝泵相比，機械密封結(jié)構(gòu)的凝泵幾乎沒有除鹽水損耗，按每臺泵減小軸封泄漏量1.25t/h、年運行8000小時計算，每臺機組年節(jié)約除鹽水量20000噸，十分可觀。另外機械密封的磨擦阻力損失比填料密封小得多，使得泵浦效率得到一定的提高，因此也有一定的節(jié)電效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

（1）巴西項目凝結(jié)水泵設(shè)備供貨合同CCE-013

第7篇：機械密封的工作原理范文

【關(guān)鍵詞】離心泵 機械密封 泄漏

目前機械密封在離心泵中應(yīng)用非常廣泛，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，尤其在化工生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)的連續(xù)性，機械密封出現(xiàn)泄漏，將嚴(yán)重影響著生產(chǎn)的正常進行。

一、機械密封泄漏的原因分析

（一）機械密封的工作原理

機械密封是靠動環(huán)與靜環(huán)的接觸面在運動中始終貼合，實現(xiàn)密封。機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封原件組成，其中動環(huán)和靜環(huán)的端面產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。

（二）主要的泄漏點

主要泄漏點有：軸套與軸間的密封；動環(huán)與軸套間的密封；動、靜環(huán)間的密封；對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；密封端蓋與泵體間的密封。

一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決。其余的泄漏直觀上很難辨別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎(chǔ)上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、判斷，才能得出正確結(jié)論。

（三）泄漏原因分析及判斷

（1）安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調(diào)試好后，一般要進行靜試，試壓查漏，^察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化，則靜、動環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。

（2）試運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的泄漏。泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉(zhuǎn)時高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉(zhuǎn)時機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(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；安裝機械密封時壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損，擦傷；動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉(zhuǎn)中進入摩擦副，擦傷動、靜環(huán)密封端面；上述現(xiàn)象在運轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。

（3）正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏。離心泵在運轉(zhuǎn)中突然泄漏，少數(shù)是因正常磨損或已達(dá)到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當(dāng)引起的。抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；對泵實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；對較長時間停運，重新啟動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；環(huán)境溫度急劇變化；工況頻繁變化而調(diào)整；突然停電或故障停機等。

離心泵在正常運轉(zhuǎn)中突然泄漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，往往會釀成較大的事故或損失。

二、機械密封檢修中的幾個誤區(qū)

（1）彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然，彈簧壓縮量過大，可導(dǎo)致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過度的壓縮使彈簧失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力，導(dǎo)致密封失效。

（2） 動環(huán)密封面越緊越好。其實動環(huán)密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過漏，二是增大了動環(huán)軸向調(diào)整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調(diào)整；三是彈簧過度疲勞易損壞，四是使動環(huán)密封圈變形，影響密封效果。

（3）靜環(huán)密封圈越緊越好。靜環(huán)密封圈基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害。一是引起靜環(huán)密封因過度變形；二是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起破碎；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)。

（4）葉輪鎖母越緊越好。機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏（軸間泄漏）是比較常見的。一般認(rèn)為，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊，其實導(dǎo)致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊失效，偏移，軸間內(nèi)有雜質(zhì)，軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面破壞，軸上各部件有間隙，軸頭螺紋過長等都會導(dǎo)致軸間泄漏，鎖母鎖緊過度只會導(dǎo)致軸間墊過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉(zhuǎn)中鎖母會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。

（5）新的比舊的好。相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，在聚合性和滲透性介質(zhì)中，靜環(huán)如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環(huán)在靜環(huán)座中長時間處于靜止?fàn)顟B(tài)，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體，起到了較好的密封作用。

三、處理方法

離心泵的機械密封時由兩塊垂直于軸的密封元件（動壞和靜環(huán)）組成的，其表面光潔而平直，相互貼合。密封端面平面度不大于0.0009mm，表面粗糙度，金屬材料Ra=0.02μm，非金屬材料Ra=0.04μm。動環(huán)和靜環(huán)作相對轉(zhuǎn)動，摩擦副材料為石墨、氧化鋁陶瓷、 碳化硅、氮化硅、碳化鎢硬質(zhì)合金等。工作時，靠彈簧的密封介質(zhì)（工作溶液）的壓力在旋轉(zhuǎn)的動環(huán)和靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使兩端面緊密貼合，并在端面間產(chǎn)生一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的目的，液體膜具有外層流體壓力與內(nèi)層靜壓力，起著和平衡壓力作用。

四、檢修時注意的問題

當(dāng)靜環(huán)或動環(huán)密封圈難安裝到位時，可在此處涂抹油。安裝過程中靜止用工具敲打密封元件，應(yīng)使用專用工具進行安裝，以防密封元件的損壞，安裝密封時應(yīng)輕拿輕放，避免損壞密封件。彈簧彈力不足時，動環(huán)與靜環(huán)密封面間容易產(chǎn)生間隙，可移動固定螺釘，以增加彈簧彈力或更換彈簧。

第8篇：機械密封的工作原理范文

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)簡單 維修方便 振動小 整體效益高

中圖分類號：TN2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0072-01

LG螺桿壓縮機包括：主機冷卻系統(tǒng)、油系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)，介質(zhì)的進出氣管線系統(tǒng)。該設(shè)備主要用于原油穩(wěn)定工藝以及原油負(fù)壓脫氣過程，回收大量輕質(zhì)油。因此，該機是油田能源回收的關(guān)鍵設(shè)備。

1 螺桿壓縮機的工作原理

螺桿壓縮機實際上是一種工作容積做回轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機械。氣體的壓縮依靠容積的變化來實現(xiàn)，而容積的變化又借助于壓縮機的一對轉(zhuǎn)子在回轉(zhuǎn)運動來達(dá)到。螺桿壓縮機工作循環(huán)可以分為吸氣、壓縮、排氣三個過程，螺桿壓縮機具有一對相互嚙合、旋向一左一右的陰陽轉(zhuǎn)子，由機體內(nèi)圓柱面、端壁面共同構(gòu)成的工作容積，稱為基元容積。隨著陰陽轉(zhuǎn)子按照一定傳動比的旋轉(zhuǎn)運動，每對相互嚙合的齒輪相繼完成相同的工作循環(huán)，轉(zhuǎn)子的基元容積由于陰陽轉(zhuǎn)子的齒相互連續(xù)侵入而減少，將被壓縮介質(zhì)逐步從壓縮機的吸氣口排向排氣口，實現(xiàn)對氣體介質(zhì)的壓縮。

在轉(zhuǎn)子——機殼的端設(shè)吸入口，另一端設(shè)排出口，二者成為對角線布置。當(dāng)吸入口進入基元容積，由于轉(zhuǎn)子的嚙合轉(zhuǎn)動，螺桿轉(zhuǎn)子的齒連續(xù)的脫離另一轉(zhuǎn)子的齒槽，使齒槽空間容積增大到最大值時，吸氣結(jié)束。這時基元容積對才與吸氣隔開，壓縮開始，在壓縮過成中，基元容積對又逐漸向出口方向推移，容積減少，氣體被壓縮，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某一特定位置（由內(nèi)壓比決定）時，壓縮過程結(jié)束，基元容積對開始于排除口溝通，排氣過程開始，直到氣體排盡為止?；莘e對于螺桿嚙齒的空間接觸分離，在排氣的同時，在吸氣端再次進行吸氣，然后進行壓縮、排氣、循環(huán)往復(fù)。

2 LG螺桿壓縮機的結(jié)構(gòu)

LG螺桿壓縮機按工作原理劃分屬于濕式螺桿壓縮機，但在結(jié)構(gòu)上吸收了干式螺桿壓縮機的優(yōu)點，設(shè)置了同步齒輪和機械密封。工作時，氣體從吸氣端座強制吸入到張開的螺桿內(nèi)，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)嚙合，氣體在螺桿和殼體形成的密封腔內(nèi)被均速地推向排氣端，在這個過程中，密封腔內(nèi)逐漸減少，氣體被逐漸壓縮，濕度升高，密度增加。這時從噴液盒連續(xù)不斷地噴入的冷卻液經(jīng)霧化后，與氣體混合在一起，將氣體溫度冷卻并控制在70 ℃左右，在冷卻液的作用下，螺桿壓縮機單級壓比可以做到更大。再冷卻液噴入的同時，因螺桿轉(zhuǎn)子間隙內(nèi)形成膜面，提高了壓縮腔的氣密封和壓縮容積效率。

在吸氣端和排氣端均設(shè)置了高性能的機械密封，他們阻斷了氣體向機體外和油側(cè)的泄漏，氣密性和安全性更高；同時這種組合密封使得壓縮機氣體與冷卻液和油的絕對分開，使得在選擇噴入壓縮腔內(nèi)的冷卻液時就可以非常靈活，可以選擇廉價而比容值很高的水作為冷卻介質(zhì)，也可以選擇適合各種壓縮氣體的油品，或者直接從被壓縮氣體中分離出來的液態(tài)成分。

3 LG螺桿壓縮機在集輸天燃?xì)夤に囍械膬?yōu)勢

由于LG螺桿壓縮機優(yōu)越的適應(yīng)性和操作性及穩(wěn)定性，相對于往復(fù)壓縮機和離心壓縮機而言，在氣體壓縮與集輸天然氣工藝中具備了明顯優(yōu)勢。

關(guān)于零件數(shù)量看，雙螺桿壓縮機一共僅有300多個零部件，易損件很少，因而可以更長時間無故障運行，判斷故障點更加方便。

螺桿壓縮機由于陰陽轉(zhuǎn)子、缸體之間均保持適當(dāng)?shù)拈g隙，互不接觸，因而允許壓縮介質(zhì)帶液甚至帶粉塵，可以多相混輸。

被壓縮或輸送氣體在大多情況下進出口壓力都是穩(wěn)定的，但同時幾乎沒有那個場合，進出口壓力從來不會波動，螺桿壓縮機能承受很大范圍的進出口壓力波動，僅僅會在效率上有少許的下降。

濕式螺桿壓縮機由于直接將冷卻液噴入壓縮腔內(nèi)，將氣體溫度控制在70℃甚至更低，而往復(fù)壓縮機內(nèi)的排出溫度一般都超過100 ℃。

螺桿壓縮機設(shè)置機械密封組件，控制機械密封的油壓比排氣壓力略高，這樣即使機械密封損壞，工藝氣體也不會泄露到大氣中，機組的氣密性非常高。

螺桿壓縮機由于在工作時沒有不平衡力，因此振動很小，噪音主要是排氣噪音，因此螺桿壓縮機不需要進出口消音器，機組結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，工作可靠。

4 LG螺桿壓縮機在集輸天然氣工藝中的主要用途

LG螺桿壓縮機在集輸天然氣工藝中的主要用途有如下幾個方面。

（1）油氣田低產(chǎn)能天然氣以及氣井開發(fā)，后期，井口壓力逐漸降低到依靠自身壓力不能輸送到氣體處理廠集中處理時，需要對氣井產(chǎn)出天然氣進行增壓輸送或者降低氣井回壓以提高天然氣采收率。這一時氣期天然氣產(chǎn)出的天然氣不僅壓力，氣量變化大，而且往往還含有液體成分。

（2）在各大油田原油生產(chǎn)中，從轉(zhuǎn)油站及聯(lián)合站分離出的石油伴生氣，因為含有大量的液體輕烴成分及水分，而且由于受到分離設(shè)備承受能力及生產(chǎn)工藝的影響，壓力較低，一般都在0.2 MPa左右，需要增壓輸送LG螺桿壓縮機是最理想的設(shè)備。

（3）供氣干線末端大型天然氣設(shè)備及用戶供氣壓力不夠需要增壓、穩(wěn)定供氣時，選用結(jié)構(gòu)簡單、故障少、配套工藝及管理方面的LG螺桿壓縮機與調(diào)頻電機配合使用，是最佳方案。該方案以較少的投資，最得意的生產(chǎn)工藝，來滿足用戶對天燃?xì)饬康男枨?，而且運行平穩(wěn)、安全可靠。

（4）負(fù)壓及特種場合下的氣體壓縮與增壓輸送。

在油氣開發(fā)與石化企業(yè)生產(chǎn)過程中，涉及到易燃易爆、負(fù)壓狀態(tài)及氣體帶液多的工藝場合，例如負(fù)壓法原油穩(wěn)定輕烴回收工藝中抽負(fù)壓設(shè)備、減壓增鎦過程中的負(fù)壓設(shè)備、大罐天然氣的回收，丙、丁烷制冷壓縮機等易揮發(fā)性烴類及可燃?xì)怏w的壓縮輸送，LG螺桿壓縮機有著其他壓縮機不可比擬的優(yōu)越性。

5 結(jié)論

本機為雙螺桿壓縮機械設(shè)備，主電機通過疊片繞性聯(lián)軸器和主機陰陽轉(zhuǎn)子直聯(lián)驅(qū)動。氣體從壓縮機進口進入機內(nèi)通過對陰陽轉(zhuǎn)子的高速嚙合旋轉(zhuǎn)進行介質(zhì)的壓縮。壓縮氣體經(jīng)排氣孔輸出。該壓縮機的進氣口和排氣口，可設(shè)計為進口上出，上進下出的結(jié)構(gòu)，便于管線安裝和維修。

參考文獻(xiàn)

第9篇：機械密封的工作原理范文

摘 要：陜西府谷電廠是開發(fā)建設(shè)陜北煤電基地向華北地區(qū)送電的重要項目，也是“西電東送”北線方案的重要組成部分。府谷電廠工程對于緩解東部地區(qū)能源資源、交通運輸、節(jié)能環(huán)保等壓力，提高能源安全保障能力，具有十分重要的作用。而上海電力修造總廠生產(chǎn)的HPT300-330M型50%容量電動給水泵運行中出現(xiàn)自密封水溫度高，對電廠的正常作業(yè)造成影響，本文主要介紹了該型號的給水泵在運行中出現(xiàn)自密封水溫度高的原因分析，改造方案及改造后的效果對比，通過降低給水泵自密封水溫度，延長了給水泵機械密封的使用壽命，提高重要輔機設(shè)備可靠性。

關(guān)鍵詞：電泵密封；水溫度高改造；原因分析

中圖分類號：TH136 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.設(shè)備概況

府谷電廠一期工程2×600MW機組，汽輪機為東方汽輪機廠制造，型號KZN600-16.7/538/538亞臨界、中間再熱、沖動式、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造，型號HG-2070/17.5-YM9亞臨界強制循環(huán)爐，每臺機組配3臺50%容量電動給水泵，二用一備，給水泵為上海電力修造總廠制造的HPT300-330M型電動給水泵，該給水泵進口壓力為2.64MPa，出口壓力為20.94MPa，流量為1138.5t/h，軸功率為7780kW，額定轉(zhuǎn)速5584r/min，電動機為上海電機廠生產(chǎn)的YKS1000-4型電機，功率10000kW，轉(zhuǎn)速：1491r/min。

2.運行中存在的問題

2011年06月03日17時35分，接到運行人員#2機B電動給水泵驅(qū)動端機械密封呲水的通知。檢修人員隨即趕到現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)電動給水泵驅(qū)動端機械密封處呲水嚴(yán)重，人員已無法靠近。運行人員立即把電泵倒至A電泵運行，對B電動給水泵進行隔離，泵體進行泄壓。經(jīng)過對B電動給水泵驅(qū)動端機械密封進行解體發(fā)現(xiàn)動環(huán)與動環(huán)防轉(zhuǎn)槽過熱、損壞，使轉(zhuǎn)動槽磨平，動環(huán)脫離工作位置，且背部有6處損壞，進一步造成聚四氟乙烯墊、O型圈損壞，造成機械密封泄漏。

3.原因分析

本期工程2×600MW機組采用直接空冷系統(tǒng)，設(shè)輔機冷卻水系統(tǒng)對各輔機進行冷卻，兩臺機組輔機冷卻水量約2×3700m3/h。輔機冷卻水系統(tǒng)能夠在各種運行工況下連續(xù)供給主廠房輔機，以帶走輔機所排放的熱量。3臺輔機冷卻水泵，其中兩臺運行，一臺備用。

HPT300-330M型電動給水泵機械密封自密封水采用內(nèi)置式冷卻器，工作原理是給水泵末級葉輪出口泄漏的高溫高壓水首先經(jīng)過節(jié)流減壓套，壓力降低、流速增加，流入迷宮式冷卻水套的自密封水腔室，另外一路冷端水源由輔冷水供給，由于本廠地處陜北高原黃土高坡，缺水嚴(yán)重，植被少，風(fēng)沙大，輔機冷卻水為開式，水質(zhì)差，由于輔冷水中含沙量較大，造成給水泵冷卻水套冷卻水側(cè)流道堵塞，影響冷卻效果，造成機械密封自密封水溫度升高，導(dǎo)致機封密封過熱損壞，冷卻方式亟待解決，如圖1所示。

4.數(shù)據(jù)分析和可行性研究

4.1 給水泵所需冷卻水量分析

每臺電動給水泵自密封水冷卻水設(shè)計正常流量為：7.8m?/h，前置泵密封水冷卻水設(shè)計要求正常流量為：7.6m?/h。3臺電泵共需冷卻水量為44.7m3/h。

4.2 閉式水系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)查分析

每臺機組配備一套閉式水系統(tǒng)，主要供鍋爐爐水循環(huán)泵冷卻。閉式水泵為上海連成水泵有限公司生產(chǎn)的型號為：SLH125-315B揚程：100m流量：143m3/h，電機功率：75kW轉(zhuǎn)速：2950r/min；配用機：上海連成制造Y2-2085-2；電機功率：75kW，額定電流：134.4A；閉式循環(huán)水箱容積：10m3。鍋爐閉式水系統(tǒng)用水總量為：93m3/h，閉式水泵出口母管為Ф133×4mm。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查得出結(jié)論，閉式水冗余50m3/h。

4.3 結(jié)論及管道選擇

通過分析閉式水余量能夠滿足電泵冷卻水的需要。管道選擇按管道內(nèi)流速為3m/s計算，得出選用母管Ф89×4.5mm，支管Ф38×3mm的無縫碳鋼管。

5.改造方案

將原有3臺電泵冷卻水進、回水管匯入兩路母管接入閉式水進、回水管，在每臺電泵和前置泵冷卻水管各加裝兩只進回水門，在母管處各加裝一只進、回水總門。冷卻水管閥門共12只（DN32、PN25），母管閥門兩只（DN80、PN25）。在汽機房0米閉式水泵出口母管接一路管道至電泵冷卻水，如圖2所示。

6.改造后效果對比

2011年8月我們對#1機的3臺電泵自密封水冷卻水進行了改造實施，通過改造，#1機三臺給水泵自密封水溫度明顯降低，特別是5至9月，為確保設(shè)備防暑度夏起了重要作用?，F(xiàn)對#1機B電泵與#2機B電泵自密封水溫度做全年對比。2011年9月至2012年8月給水泵自密封水溫度對比情況見表1。

7.經(jīng)濟分析

改用閉式水系統(tǒng)對給水泵自密封水進行冷卻，冷卻后的水返回至閉式水箱，而且距離較近，便于改造，造價低廉，充分利用閉式水的冗余做為冷卻介質(zhì)。如果單獨設(shè)置一套給水泵冷卻水系統(tǒng)，需投資100萬元，而且還需占用并不寬裕的主廠房位置，造成檢修空間狹隘，增加維護成本和后續(xù)的備品配件成本。另外如果不改造冷卻方式，那么由于水質(zhì)差，造成給水泵冷卻水套堵塞，3臺給水泵每年需返廠一臺檢修，費用40萬元，這樣第一年可直接節(jié)約140萬元，以后每年可節(jié)約40萬元。

結(jié)語

綜上所述，上海電力修造總廠生產(chǎn)的HPT300-330M型50%容量電動給水泵運行中出現(xiàn)自密封水溫度高，本文主要分析了該型號的給水泵在運行過程中出現(xiàn)自密封水溫度高的原因分析，改造方案及改造后的效果對比，通過實際案例分析了降低給水泵自密封水溫度的方案，延長了給水泵機械密封的使用壽命，并確認(rèn)給水泵是發(fā)電廠最重要的輔助設(shè)備之一，它的安全性直接影響主機的安全運行，因為給水泵故障造成停主機的事件很多，對府谷電廠的正常作業(yè)造成了巨大的影響。通過改造，切實增強了給水泵運行當(dāng)中的可靠性，既保證了安全，又節(jié)約了檢修費用，并為電廠的正常作業(yè)提供了保障。本文建議僅供參考，希望為以后電廠的作業(yè)提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]上海電力修造總廠HPT300-330M型說明書[Z].