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機械密封的基本原理范文1
關鍵詞：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軸的端面，在補償元件和介質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、壽命長等優點，所以被廣泛應用于離心泵、離心機以及反應釜等設備[2]。機械密封按密封端面接觸狀態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通過相對轉動的動環和靜環間的間隙時，形成一極薄的流體膜，從而產生阻力，阻止泄漏[3]。流體膜壓力由流體動壓效應產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產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、工作壽命長等優勢，因此廣泛應用于宇航、海洋、核能利用等工業[4]。但對于反應釜、攪拌機等主軸轉速較低的設備，過低的轉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[5]。在近年來的機械密封設計中，研究人員對摩擦副、材料、密封動靜環的結構方面進行了很多研究，但缺乏對密封裝置整體機構改變的創新。本文主要針對非接觸式機械密封現研究階段所存在的問題，以TRIZ理論為指導，以實現非接觸式機械密封端面間隙可主動調控為目標，進行創新設計。
1.TRIZ理論簡介
TRIZ的含義是發明問題的解決理論， 其拼寫是由“發明問題解決理論”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G.S.Altshuler及其領導的一批研究人員，在分析研究世界各國250萬件專利的基礎上，提出的由解決技術問題和實現創新開放的各種方法、算法組成的綜合理論體系。TRIZ是一種基于知識的、面向人的、系統化的解決發明問題的理論[6， 7]。TRIZ解決問題的流程：首先，將領域問題應用39個工程參數轉化為TRIZ標準問題；然后，應用TRIZ的40條原理得到TRIZ的標準解；最后，針對實際問題，應用專業知識，通過類比思維將標準解轉化為解決實際問題的領域解。
2.機械密封創新設計過程
2.1 問題分析
傳統的非接觸式機械密封結構如圖1所示，它存在兩個問題：其一是無法主動調整密封端面間隙。因受密封系統本身及外界干擾，如密封環端面劃痕、軸向竄動、力（熱）變形、端面磨損、壓力波動、操作不當等導致工況發生波動時，由于無法對密封間隙進行主動控制，密封穩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定性嚴重依賴于機組工況及介質條件，特別是機組轉速。密封面間較高的相對轉速有利于獲得更大的流體膜承載力和剛度，但給定機組的轉速往往是不可改變或只能在一定范圍內變化的，這極大限制了高性能端面流體膜的形成，導致機械密封的性能和使用范圍受到了限制?，F欲設計一種機械密封結構，實現密封端面間隙的主動調節，使密封的穩定性不再與機組轉速直接相關和受其約束，能適用于轉速更加廣泛的場合。
圖1傳統動壓非接觸式機械密封結構 圖2 非接觸式磁力密封結構
2.2 應用TRIZ解決技術矛盾
首先，將機械密封中的問題抽象成TRIZ中的39個標準工程參數。由分析問題的結果，我們可知希望改進的參數是：結構的穩定性、適應性或多用性，惡化的參數為：監控與測試的困難性、裝置的復雜性。由TRIZ矛盾矩陣查得發明原理號為35、22、39、23和15、29、37、28。經過分析，選取23（反饋原理）、28（置換機械系統原理）。
利用TRIZ的第23（反饋原理）、28（置換機械系統原理）發明原理，對傳統非接觸式機械密封結構進行改進，在傳統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，實現密封端面間隙的主動可調。用電磁驅動系統置換機械系統，以電磁力代替傳統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定性不再依賴機組工況。改進后的非接觸式機械密封結構如圖2所示。同軸設置有旋轉密封環和靜止密封環，并以其軸向端面實現密封。動環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構，兩個靜環分別設置于動環的軸向兩側，與動環相對的端面為密封面。動環與兩靜環之間存在一定大小的間隙，分別為h1和h2。兩個靜環分別開有一個大小相同的環形槽，槽內纏繞面積相等的線圈組。在兩靜環的邊緣分別裝有一個傳感器，以便檢測動環的偏移量信號。
2.3 非接觸式磁力機械密封工作原理
圖3 密封控制系統工作原理
上述非接觸式磁力機械密封工作時，動環隨轉軸轉動，由通電控制結構向兩靜環中的線圈通電，兩靜環分別對動環產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流體壓力綜合后形成對動環的大小相等、方向相反的吸引力，使動環懸浮于兩靜環之間的平衡位置，兩側密封端面間隙處于設計狀態，實現密封環間的非接觸式機械密封。運行過程中，當出現擾動，導致動環發生軸向位移偏離了平衡位置，即其動環兩側的密封間隙發生了增大/減小的改變，設置在各密封間隙部位的傳感器結構即可將相應的位置偏移量信號反饋到其所連接的通電控制結構，與預設范圍進行比較運算和放大處理后，轉換為相應增大或減小的控制電流，分別加載到兩靜環中的對應電磁線圈上，改變其兩側電磁鐵對動環的磁性作用力，通過兩側電磁鐵的合力使動環重新恢復到設定的平衡位置。
以上是基于TRIZ理論完成的一種非接觸式磁力機械密封設計，體現了TRIZ理論在創新設計中應用的高效性。該裝置改善了非接觸式機械密封運行的穩定性，使其能夠適用于轉速更加廣泛的場合。
3.結論
本文運用TRIZ理論對非接觸式機械密封進行了創新設計，在分析實際問題的基礎上，確定了結構的穩定性和監控與測試的困難性、適應性或多用性和裝置的復雜性之間的沖突領域，用TRIZ中的標準參數來描述沖突，查找矛盾矩陣，確定發明原理，設計出非接觸式磁力機械密封。此設計解決了一直困擾傳統非接觸式機械密封的問題，即無法主動調整密封端面間隙和密封端面間隙大小及端面流體膜穩定性嚴重依賴于機組工況的問題，使密封的穩定性不再受機組轉速的約束和影響，因此適用于轉速更加廣泛的場合且都能具有良好的動態性能，增強了非接觸式機械密封運行的可靠性和穩定性，具有良好的可實施性。
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作者簡介：
機械密封的基本原理范文2
關鍵詞：機械密封 失效 措施
0引言
泵是各領域使用最廣泛的通用機械之一，其品種、規格繁多，絕大多數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、風機、攪拌釜等旋轉設備中，機械密封件是防止泄漏的關鍵，它最早出現于19世紀末期，當時的結構相當簡單，僅由一個橡膠彈性體和金屬（殼體）相摩擦，到二戰期間，美國開始在化工流程泵上使用機械密封，二戰后，隨著石油化工行業的迅猛發展，機械密封在西方國家也發展迅速，至70年代，西方國家的煉油行業的流程泵80%采用機械密封，機械密封的應用范圍也迅速擴大。其結構類型、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，形成了我國標準的JB1472標準的泵用和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的基礎。
機械密封具有密封性好、性能穩定、側漏量少、對軸的磨損量少等優點，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要求和使用介質要求且有充分的條件，這樣才能保證密封長期可靠地運行。作者通過在學習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和分析。
1 機械密封的結構和工作原理
機械密封是靠一對或數對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置，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、靜環、壓緊元件和密封元件組成。其中動環和靜環的端面組成一對摩擦副，動環靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環端面上，并在兩環端面上產生適當的比壓和保持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產生壓力，可使泵在運轉狀態下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，并防止介質進入密封端面。密封元件的作用是密封動環與軸的間隙、靜環與壓蓋的間隙，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，才能達到理想的密封效果。
2 機械密封失效時的常見現象及分析
（1）工作時發生尖叫或嗡鳴
機械密封環所用材料，如不銹鋼、鋁、鉻合金等，其表面金屬環接觸腐蝕性介質，而金屬自身又不耐腐蝕，就會表面腐蝕。在生產運行過程中，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。就會導致逐漸泄漏，并發出摩擦聲響。應安裝旁路沖洗管路，加大管徑和相應的節流裝置的尺寸，加強密封端面的冷卻，檢查密封平衡設計，精確測量密封腔內的壓力，溫度及介質壓力。
（2）波紋管發生徑向裂紋或斷裂
泵用機械密封選用堆焊硬質合金、鑄鐵、碳化鎢、碳化鈦等密封環材料時，容易出現機械應力破裂，因為材料在加工過程中，有本體應力的存在，如焊加工時，有殘余應力，在工作環境中，若存在旋轉離心力、摩擦熱應力或運行過程中突然停電，系統配合不好，應力破壞就很難避免。溫度越高，應力機械破裂就越快。裂紋出現的原因是機械密封的冷卻水是循環水，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，冷卻循環水遇見高溫介質后在波紋管內結成水垢，使波紋管失去彈性，產生徑向裂紋。應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垢。
（3）石墨環表面出現深且粗的環狀溝紋
在使用中，如果工作介質溫度很高，再加上密封摩擦副端面的摩擦熱， 一旦沖刷系統發生故障， 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生炭化，石墨炭化是使用碳―石墨環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，產生殘留物質，造成石墨環磨損，石墨環表面產生環狀溝紋， 碳化鎢 （動環）也易脫落。應改善狀態，防汽化。
3機械密封泄漏點及泄漏形式
機械密封在泵類產品中應用廣泛，而隨著節約能源的要求和產品技術水平的提高，機械密封地應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，密封失效后隨即發生泄漏，將會嚴重影響生產正常運行?？傮w而言機械密封的泄漏點主要有五處：第一個點在動環與靜環的接觸面上。機械密封主要靠泵內液體壓力及彈簧力將動環壓貼在靜環上，以達到密封防止泄漏。而兩環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。第三個點在動環與軸套之間，此處也屬靜密封點?？紤]到動環可以沿軸向竄動，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、斷面密封問題產生的原因，由于密封介質汽化或閃蒸密封端面，先確定問題是否出現在端面不平、裂紋、破碎或爆破，發生熱變形或機械變形、O型圈老化等。其次判斷發生變形可能的原因，其中包括密封零件結構是否合理、強度不夠或因材料及加工原因產生的殘余變形等。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，必要時應予以更換。最后是啟動前的調整，檢查填料腔裝配面和其他有關元件對軸線的垂直度、管道以及設備安裝誤差，起動設備前應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在安裝靜試時出現的泄漏
機械密封安裝調試完成后，通常要進行靜態測試來觀察泄漏量，如果泄漏量較小，問題多出在動環或靜環密封圈上；如果泄漏量較大，則表明動、靜環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、靜環摩擦副之間存在問題；如泄漏介質沿軸向噴射，則說明動環密封圈存在問題的可能性極大，泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環密封圈失效。
3.2.2 機械密封試運轉時出現的泄漏
安裝靜試完成后，由于運轉時高速旋轉產生的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：
（1）操作中因抽空、汽蝕、憋壓等異?，F象，引起較大的軸向力，使動、靜環接觸面分離。
（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。
（3）動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量。
（4）靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座。
（5）工作介質中有顆粒狀物質，運轉中顆粒物質進入摩擦副，損傷動、靜環密封端面。
（6）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封副材質冷縮性較大等。
上述現象在試運轉中經常出現，有時條件允許，可以通過適當調整靜環座的方式予以消除，但多數需要重新拆裝，更換密封。
3.2.3 設備在運轉時出現的泄漏
（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，密封腔內壓力經常變化等導致的機械泄漏。
（2）設備運轉時振動太大，動、靜環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，大量介質泵內循環，熱量積聚，引起介質氣化，導致密封失效。
（4）摩擦副損傷或變形而不能跑合。
（5）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈性。
（6）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞，密封環發生龜裂。
還有一種機械密封發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的凝固、結晶，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，旋轉起來使密封面產生密封所要求的比壓。端面比壓的計算公式：
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PC：端面比壓；PS：彈簧比壓；FS：彈簧力；ΔP：摩擦副內、外兩側的差壓；λ：液膜反壓系數； d0：軸向滑移面直徑；d1：密封端面內直徑；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。泵轉子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環不能在軸上靈活移動。動、靜環磨損后，得不到補償位移。但在實際設計當中，由于設計的不合理，往往泵軸產生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。這種現象往往出現在多級離心泵中，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之間的軸向間隙，從而改變平衡盤前后兩側的壓差，產生一個與軸向力方向相反的作用力來平衡軸向力。由于轉子竄動的慣性作用和瞬態泵工況的波動，運轉的轉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。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。
泵經過長時間運行后，平衡盤與平衡環摩擦磨損，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。吐出側的機械密封，隨著平衡盤的磨損，轉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，達不到密封要求，最終使泵兩側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軸向的接觸式動密封，它是在流體介質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，從而達到密封效果，因此要求兩個密封之間要受力均勻。但由于泵產品設計的不合理，泵軸運轉時，在機械密封安裝處產生的撓度較大，使密封面之間的受力不均勻，導致密封效果不好。
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重的。有時由于泵的軸向力平衡機構設計的不合理及制造、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，運轉時密封壓蓋溫度將偏高，對于聚丙烯類的介質，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間斷的噴漏現象。
3、缺少輔助沖洗系統或輔助沖洗系統設置不合理
機械密封的輔助沖洗系統是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。有時設計人員沒有合理地配置輔助沖洗系統，達不到密封效果；有時雖然設計人員設計了輔助系統，但由于沖洗液中有固體顆粒雜質，如果固體顆粒雜質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，沖洗口位置設計不合理等原因，也同樣達不到密封效果。
4、振動偏大
機械密封振動偏大，最終會導致失去密封效果。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生振動連帶機械密封振動，例如泵軸設計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯軸器的平行度差、徑向力大等原因都會產生振動。
5、泵汽蝕的原因
由于裝置系統操作不合理以及泵進口汽蝕性能不好、泵的轉速偏高，在泵的入口處發生局部汽蝕，汽蝕發生后，水中會有氣泡，它一方面會沖擊機械密封面的外表面，使其表面出現破損；另一方面會使動靜環的吻合面的流動膜中也含有氣泡，不能形成穩定的流動膜，另外泵在啟動、停止過程中，由于泵進口堵塞，抽送介質中含有氣體等原因，有可能使密封腔出現負壓，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、靜環接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞；動、靜環密封圈尺寸有誤差、損壞或未被壓緊；動、靜環表面有異物；動、靜環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定進行，不允許有過大或過小的現象，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、靜環密封端面比壓不足，發生漏泄）。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，同時軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。第二種方案的關鍵是合理地設計平衡鼓，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、中開泵等產品，在設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。同時正確安裝軸向止推軸承。在裝配機械密封時，軸的軸向竄動量應小于0.1mm，輔助密封與軸的過盈量應適當，在保證徑向密封的同時，動環裝配后保證能在軸上靈活移動（把動環壓向彈簧能自由地彈回來）。
2、消除軸向力偏大的措施
合理地設計軸向力平衡機構，使之能夠真正充分地平衡掉軸向力，給機械密封創造一個良好的條件。有些重要的泵可以在轉子上設計一個軸向測力環，對軸向力的大小進行監測，發現問題及時解決。
3、消除泵軸撓度偏大的措施
這種現象大多存在臥式多級離心泵中，在設計時采取的措施有：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；增加泵軸的直徑；在設計泵軸直徑的時候，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、啟動方法和有關慣性負荷、徑向力等因素；提高泵軸材料的等級。
4、增加輔助沖洗系統
在條件允許的情況下，盡量設計輔助沖洗系統。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107～0.11MPa，如果輸送介質屬于易汽化的，則應高于汽化壓力0.117～0.12MPa。密封腔壓力要根據每種泵的結構形式、系統壓力等因素來計算。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，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的配置。對泵輸送含有固體顆粒的介質時，應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等，由于溫度對介質汽化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80%～85%為好。
根據長期的實踐和經驗，沖洗量在3～30L/min，可根據密封規格（直徑）和介質的種類選?。ㄒ娤卤恚?/p>
泵用機械密封的沖洗量（轉速3000r/min）
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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工況調節要適當。
6、 消除泵振動措施
①泵檢修時嚴格檢修工藝標準；②加強維護檢查，發現缺陷及時處理，避免缺陷擴大；③現場生產、操作、維修、調節時，嚴格把關，消除振動源。
5 結束語
設計泵用機械密封時，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、在泵產品設計過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現場其它設備對機械密封使用效果的影響，為機械密封創造一個良好的外部條件。第二、增加對機械密封輔助系統的重要作用的認識，盡可能配備完善的機械密封輔助系統，以提高密封效果。第三、分析機械密封的質量事故的原因時，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安全、環保、穩定運行的重要因素。只要泵本身運轉正常，同時機封沖洗良好，所使用的機封符合質量要求，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定運行。
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機械密封的基本原理范文3
關鍵詞：余熱利用；熱管鍋爐；軟水處理；結垢
玻璃窯爐燃燒重油（或其它燃料）后所產生廢氣的再次利用，及所謂的二次利用在玻璃，水泥行業基本上都已開始使用。余熱的利用可以減少企業成本，企業也愿意投資和改善余熱的利用。
目前窯爐費用的利用，一般是余熱蒸汽鍋爐或余熱發電鍋爐。這里僅淺談余熱蒸汽鍋爐的應用。在余熱利用中鍋爐按換熱方式不同可簡單敘述為直接換熱式和間接換熱式鍋爐。直接換熱式按結構分類似于煙管式鍋爐，直接換熱式一般為小容量，低參數，水質要求低，結構簡單，換熱效率低。間接換熱式是指熱管式鍋爐，一般為應用在相對低溫下，耐腐蝕環境下，其特點最大的就是換熱效率高，故障率低。
熱管的基本原理為：
熱管工作原理簡述為：熱管從煙氣中吸收熱量，通過熱管內的介質將熱量傳遞到汽包中的水中，將水加熱汽化的過程。
熱管換熱為兩次間壁換熱，且冷、熱側是用隔板分隔開的，熱管和隔板之間密封性好；冷、熱氣體都在熱管管外流過，傳熱效率高。通過熱工設計可以保證熱管壁溫準確地高于煙氣露點溫度，避免了露點腐蝕，同時又使得煙氣中的粉塵不易粘積在管壁和翅片上，從而保證設備長期穩定運行。因為間接換熱，即使少一兩根熱管（損壞或老化）亦不影響其使用。熱管具有很大的熱導，它具有在小溫差下傳遞很大熱流的特性。在低溫煙氣條件下采用熱管余熱鍋爐做低溫余熱利用，是充分利用了熱管的這一特點，在溫差較小的情況下，回收到更多的熱量。
按照熱管管內工作溫度區分：低溫熱管、常溫熱管、中溫熱管、高溫熱管等，按照管殼與工作液體的組合區分：銅-水熱管、碳鋼-水熱管、鋁-丙酮熱管、碳鋼-萘熱管、不銹鋼-鈉熱管等。在窯爐煙氣中使用最多的是碳鋼-水熱管，其構造簡單，造價較為便宜，滿足抗窯爐廢氣中腐蝕性氣體的要求。且阻力較少，減少系統動力，節約運行中的費用。
在窯爐所產生的廢氣中，對設備腐蝕和損害最大的為煙氣中含有的SO3，SO2少量的氟化物。煙氣中雖然SO2的濃度遠大于SO3，但對露點溫度的影響卻遠小于SO3，這是因為在接近露點溫度時，SO3幾乎完全溶解于水蒸氣，但SO2，在煙氣中極少溶解于水蒸氣?？紤]其露點腐蝕，在煙氣余熱鍋爐中，其熱管鍋爐的優勢明顯，其應用也逐漸擴大。
由于受制于工藝或窯爐結構，其排煙溫度一般為320--450℃，排煙溫度可以降至180--220℃，其鍋爐可以根據客戶的具體要求，比如說蒸汽使用量，使用溫度，要求出口溫度不低于多少度，可以因地制宜。
余熱鍋爐使用過程中一般需注意一下幾個方面：
（1）低溫腐蝕。在余熱鍋爐備用爐中，若長期保持鍋爐不適用時，考慮將鍋爐進或出口閘板打開有點，使煙氣進入鍋爐本體，使熱管保持一定的溫度，防止低溫腐蝕。
（2）結垢影響。在鍋爐長期使用或者一直停用，鍋筒或熱管化熱套管間將會生銹或結垢，此情況一般要找專業公司進行清洗，為避免此類情況出現，要求鍋爐不得停爐太久，不間斷性，頻率高一些使用。
（3）軟化水處理不當致鍋爐結垢或腐蝕。在余熱鍋爐的使用時，因嚴格按照工業鍋爐水質標準進行。其給水（低壓鍋爐）要求：濁度FTU≤2.0，硬度≤0.030 mmol/L，8.0≤PH≤9.5，溶解氧≤0.1 mg/L，油≤2.0 mg/L，全鐵≤0.3 mg/L。給水不合格直接影響其使用效率，使用安全及壽命。
（4）鍋爐使用過程中連續排污。在余熱鍋爐的鍋筒底部有一排污閥，在其使用過程中要保持此閥門一定的開度，其開度可以根據蒸汽壓力的高低，使用蒸汽量的大小等情況來調節，但在運行過程中要打開此連續排污，因在此鍋筒底部，鍋爐的水在此處濃度較高，其主要為一些鹽類和雜物（給水中產生，或清洗過濾不徹底）。要使此鍋筒水中濃度較高的部分連續排走，降低鍋爐結構的風險。
（5）在鍋爐使用過程中，其鍋爐的清洗亦比較重要，一般鍋爐在運行10天左右就需清洗，其清洗的依據可以根據鍋爐使用天數，鍋爐進出口阻力達到設定值，鍋爐引風機振動大小，鍋爐產氣量的改變等。在清洗鍋爐時一般小型鍋爐采用蒸汽或壓縮空氣出吹掃，用水沖洗，大型鍋爐一般采用超聲波或氣爆清掃。在小型鍋爐的清洗完畢后要保持其熱管外壁有一定的溫度，防止加速腐蝕。
在日常鍋爐巡檢中應注意以下幾個方面：
1）鍋爐三大安全附件（溫度計，壓力表，安全閥）缺一不可，有故障要及時處理，不能帶病上崗，壓力表和安全閥要定期檢驗。
2）鍋爐給水泵的選擇，一般可供選擇的臥（立式）式單級（多級）離心泵，選擇型號時要考慮機械密封，填料密封容易漏水，維修頻繁，漏水難處理，運行成本增加。供水方式可考慮變頻，減少對鍋爐運行時的沖擊，對水泵也有一定的保護作用。備用泵的布置和考慮要做到有備用，可切換，現場可直接操作等。
3）鍋爐給水所用止回閥的選擇，在蒸汽鍋爐中止回閥的選擇較為重要，在進鍋筒段一般為水平布置，其止回閥的選擇考慮其密封性嚴，經久來用，不宜出現故障。
4）鍋爐本體進出口段的壓力傳感器的布置方式，安裝位置，若安裝不合適則測量不準不說，還容易堵塞。
5）鍋爐進水所用過濾器，軟化水裝置和除氧器的選擇，對鍋爐水質的影響較大。
6）鍋筒蒸汽出口管道布置和分氣缸疏水閥，管道疏水閥的選型和布置對蒸汽的正常運行亦較為重要。
參考文獻
[1] 郭林濤，周艷. 粉煤灰對混凝土耐久性影響的試驗研究[J]. 水利與建筑工程學報，2010，（05）：52-54
