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機械密封的作用和原理范文1
【關鍵詞】水泵；密封；問題；對策
【中圖分類號】U464.138+. 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0129-01
1.機械密封裝置的原理
機械密封是靠一對相對運動的環的端面A（一個固定，另一個與軸一起旋轉）相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用，這種裝置稱為機械密封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，可使中開泵在不運轉狀態下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，并防止雜質進入密封端面。密封元件起密封動環與軸的間隙B、靜環與壓蓋的間隙c的作用，同時對中開泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與中開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；機械密封處的中開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.水泵密封存在的問題
2.1 機械密封裝置管系的焊接質量差嚴重影響給水泵的安全，當運行中管系輕微泄漏使機械密封液溫度緩慢升高（由于經熱交換器的機械密封液減少，或機械密封液得不到良好的冷卻）；當管系嚴重泄漏使機械密封液溫度急劇升高。這些都使機械密封動環和靜環及貼和面得不到很好的冷卻，使動靜環過熱而損壞。運行中多次發生由于機械密封管系泄漏導致給水泵跳閘，也加重了機械密封的磨損。因此對機械密封裝置管系的焊接質量提出了更高的要求。
2.2 給水水質對機械密封裝置的影響。由于機械密封裝置對水質的要求較高，當水質惡化時，由于機械密封裝置的循環管系比較細，使機械密封裝置急易堵塞造成機械密封液溫度升高；當給水泵在低轉速運行時，當水質惡化時，由于高魯皮夫（Golubiev）反向螺旋槽的提升壓力較低，使雜質不能被水及時帶走，導致雜質沉積在機械密封貼和面處，劃傷機械密封動靜環的貼和面，使機械密封泄漏。因此必須加強機組啟停機和正常運行的水質的監督。
2.3 運行方式對機械密封裝置的影響。
2.3.1 當機組處于經常性的負荷調整，使給水泵處于變工況狀態或給水泵經常處于啟停狀態時，導致給水泵泵軸的瞬間竄動，使給水泵動靜環間的貼和面間隙過小，不足以形成流動膜，而造成動靜環的干摩擦，使機械密封裝置損壞。
2.3.2 當給水泵處于正常備用狀態時，此時該泵靜止。由于泵備用時必須投入暖泵裝置，這時雖然投入了機械密封裝置的冷卻水，但由于泵組未轉動，因此機械密封裝置中的水不可能流動，所以機械密封裝置的石墨環（靜環）處于100℃以上的高溫中，而當備用泵聯啟立即帶負荷時，100℃以上水突然流動起來經過冷卻器后變成30℃以上的回水流過機械密封裝置的石墨環，使石墨環驟冷而產生裂紋，導致機械密封裝置泄漏。因此在泵組正常備用時可加一個小的循環泵使機械密封裝置的水流動起來，避免上述現象的發生。
3.水泵密封存在問題的成因分析
3.1 泵軸的軸向竄量大
平衡盤平衡軸向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b，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中開泵工況的波動，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0105～011mm，滿足機械密封的允許軸向竄量015mm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b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。
3.2 中開泵軸的撓度偏大
機械密封又稱端面密封，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。
3.3 沒有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，但由于沖洗液中有雜質，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.解決對策
4.1 消除泵軸竄量大的對策
合理地設計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心中開泵，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，由軸向止推軸承對中開泵軸進行軸向限位；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中開泵軸進行軸向限位。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。對于其它單級中開泵、中開中開泵等產品，在設計時采取一些措施保證中開泵軸的竄量在機械密封所要求的范圍之內。
4.2 消除中開泵軸撓度偏大的對策
首先，減少兩端軸承之間的距離。中開泵葉輪的級數不要太多，在中開泵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；其次，增加中開泵軸的直徑。在設計中開泵軸直徑的時候，不要簡單地僅考慮傳遞功率的大小，而要考慮機械密封、軸撓度、起動方法和有關慣性負荷、徑向力等因素。很多設計員沒有充分認識到這一點。
4.3 增加輔助沖洗系統
機械密封的作用和原理范文2
關鍵詞：機械密封；原理；新技術
引言
隨著科學技術的不斷發展以及新型材料的出現，機械密封技術隨之迅速發展起來。近年來人們對環境保護日益關注，引起對機械密封的泄露要求越來越高，同時為了延長裝置的檢修周期，要求機械密封的使用壽命隨之延長。因此，發展機械密封的新技術、新產品以滿足人們對高性能機械密封的要求。
機械密封技術簡介
1.1 機械密封基本原理
機械密封也叫做端面密封，是一種旋轉機械的封油裝置。由于傳動軸貫穿在整個設備內外，軸與設備之間就會產生空隙，將兩個密封元件置于垂直于軸線的平面上，流體介質就不會通過空隙向外泄露，密封元件反而會在流體介質的靜壓力以及彈簧力的作用下，保持相互貼合并相對運動從而達到防止流體泄露的目的。
密封環是構成機械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機械密封的使用性能及使用壽命，因此對于密封環有嚴格的使用要求：要有足夠的強度和剛度；應有較小的摩擦系數和良好的自性；密封端面應有足夠的硬度和耐腐蝕性；密封環應有良好的耐熱沖擊性能；密封環要容易加工制造。
1.2 機械密封的特點
使用壽命長。機械密封在油、水類介質中使用時間長達1~2年或者更長時間，在化工介質中的使用壽命通常也能達到半年以上。
密封可靠。機械密封在長時間的運行中，密封狀態穩定且泄漏量很小，通常機械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h，與軟填料密封相比，泄露量小很多。
摩擦功率損耗小。由于機械密封接觸端面面積較小，其摩擦功率消耗僅為軟填料密封的10%~50%。
適用范圍廣。機械密封適用于高溫、低溫、真空、不同轉速以及各種腐蝕性介質和含有磨粒介質等情況的密封。
抗振性強。隨著波紋管式和全補償式機械密封的發展，機械密封的抗振性越來越強，緩沖性也越來越好。
無需經常調整。使用機械密封的維修周期長，端面磨損后能夠自動補償，通常情況下無需經常維修。
機械密封技術
2.1 密封端面改形技術
干運轉氣體密封技術。干運轉氣體密封就是將開槽密封技術應用于氣體密封。干運轉氣體密封除結構相對簡單，安裝維護費用較低，運行無磨損，功耗小等特點以外，還能夠實現零泄漏或者零溢出，系統運行可靠?？颂m公司首先研制的28型螺旋槽干運轉氣體密封主要用于汽輪機、攪拌機及離心壓縮機。后來又研制了用于泵中的2800和2800E系列干運轉氣體端面密封。
上游泵送密封技術。上游泵送密封的工作原理與干氣密封類似，是利用密封面上開流槽在旋轉條件下將下游少量的泄露流體介質泵送回上游。主要產品有美國約翰克蘭公司研制生產的8000系列螺旋槽上游泵送機械密封，以及我國石油大學研制的泵出式圓弧槽端面密封。
密封面開深槽流體靜壓型機械密封。就是為了將外界流體或者密封流體引入到密封端面，以便對密封端面進行充分的和冷卻，而在密封端面上開幾組深槽和壓力介質引入孔。雖然此種方法泄漏量較大，但此技術仍廣泛應用于高壓、高溫、高速等普通機械密封難以滿足工程要求的情況中。
流體動壓密封技術。就是在密封環上開出1~2mm的溝槽，利用密封面流槽，形成局部熱變形和力變形，然后在密封面上產生流體動力楔效應。其優點是利用槽可以增強承載能力，降低摩擦熱，適宜用于高參數密封。美國克蘭公司獲得流體動壓墊高壓旋轉機械密封專利，將流體動壓墊應用于輕烴密封中。國內的石油大學利用有限元對熱流體動壓密封做了相應的研究。
2.2窄環刃邊機械密封
窄環刃邊密封的結構特點是動環密封面的寬度很窄，僅0.2~0.6mm，而且平衡比是B=0~0.5。這樣由于密封面很窄，就能夠限制固體雜物的形成，即使已經形成的固體物質或者纖維也能夠背尖邊切斷而排除。在石化企業中不僅應用國外產品還應用了國內產品，比如在錦州和齊魯橡膠廠的工藝裝置中已經推廣應用
2.3 流體阻塞密封技術
在過去經常是用液體阻塞液體或者氣體，叫做液封液或者液封氣技術。而現在采用氣體阻塞液體或者氣體，即氣封液或者氣封氣技術。流體阻塞技術有以下幾個特點：密封環的選用材料具有自且不膠合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而產生的熱量能夠及時的散發出去；阻塞氣體通常采用空氣或者氮氣、二氧化碳等惰性氣體；為了減少備件量并且要避免左右的錯裝，開槽密封應盡可能選擇雙向旋轉結構；在開車或者停車過程中會產生一定量的干摩擦，為了有利于清除磨粒，應注意環槽的幾何形狀。主要產品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液體阻塞密封，以及齊魯石化公司和石油大學研制的蒸汽阻塞密封。
2.4 零逸出密封技術
所謂零逸出技術就是指使工藝流體不逸出的密封技術。通常情況下，零逸出密封采用干運轉密封，可以是接觸式的干運轉密封也可以是非接觸式干運轉密封。其密封特點是利用流槽的各種流體的靜動壓效應來增加流體膜的承載能力，與此同時還要利用淺槽形成較薄的流體膜和較小的泄漏量。主要產品有美國杜拉密泰列克公司最近生產的泵用SB-200型干運轉控制逸出集裝式密封和GF-200型節能零逸出氣體阻塞密封。
結論
隨著先進科學技術和先進制造技術的發展，我國工程機械也會有較大發展，因此我國機械密封技術將廣泛應用于各個機械行業中去，對機械密封的密封要求越來越高，因此，機械密封要朝著零逸出、高可靠性、長壽命及高性能方向發展。
參考文獻
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機械密封的作用和原理范文3
[關鍵詞]TRIZ理論；釜用機械密封；彈簧
Abstract： The good seal performance of mechanical seal is very important on the reaction kettle. But the seal parts were always failure due to wear. The study is to investigate spring modified options with TRIZ to improve the sealing performance and life time.
keywords： TRIZ， reaction kettle mechanical seal， spring
1、引言
機械密封是一種功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長的旋轉軸密封，在泵、反應釜、壓縮機上已經大量使用[1]。反應釜是綜合反應容器，反應過程中產生的壓力對容器的密封要求極高。在一般中等壓力或抽真空情況都會使用機械密封，而機械密封的密封效果將直接影響反應釜的運行，嚴重的將造成停產、安全事故及環境污染等不可估量的損失[2]。
本文利用TRIZ理論分析問題和解決問題的方法對機械密封中的彈簧斷裂失效進行了分析及改進，旨在有效改善反應釜的密封性能，提高其可靠性和使用壽命。
2、TRIZ理論簡介
TRIZ理論是發明問題解決理論的俄文縮寫，是前蘇聯發明家根里奇?阿奇舒勒（G.S.Altshuler）及其領導的一批研究人員，自1946年開始，花費1500人/年的時間，在分析研究世界各國250萬件專利的基礎上所提出的一套發現問題解決問題的發明理論。在TRIZ中提出了用39個通用工程參數來描述技術矛盾，用40條發明創造原理來指導設計人員的創新設計，并且建立了對應關系，即矛盾矩陣。
應用矛盾矩陣解決實際問題時，須將設計中的特定問題預先處理，即用TRIZ的39個工程參數描述矛盾，并且要對使用矛盾矩陣得到的原理解進行后處理，即把原理解轉化為領域解，以得到需要的特定解。
3、基于TRIZ的設計過程
3.1問題描述
搪瓷釜由釜體和攪拌系統組成，釜體和攪拌系統之間由機械密封進行密封。機械密封由緊固螺絲在壓蓋作用下壓緊彈簧座，彈簧座固定彈簧，彈簧壓緊動環，動環壓緊靜環起到密封的作用[3]。由于搪瓷釜攪拌系統沒有固定支撐，在啟動和攪拌過程中壓蓋和彈簧座存在扭動，晃動大，容易造成彈簧斷裂，從而造成了泄漏。
3.2確定技術參數
存在的問題是：彈簧在工作中受到了額外大的扭轉力發生了斷裂損壞。如果在攪拌系統中增加固定支撐，使得攪拌軸晃動減少，從而可以改善彈簧的受力狀況，減少彈簧的斷裂幾率?？墒窃黾庸潭ㄖ螘黾酉到y的復雜性。故選擇“參數10-力”作為改善的參數，“參數36-系統的復雜性”作為惡化參數。
3.3查找矛盾矩陣
與發明原理序號對應的是：10預先作用原理，18機械振動原理，26復制原理，35物理或化學參數改變原理。
3.4發明原理分析
原理10為預先作用。此原理體現在二個方面：（1）預先對物體（全部或部分）施加必要的改變；（2）預先安置物體，使其在最方便的位置發揮作用而不浪費運送的時間。根據此原理，可能采用的方法有：在壓蓋和動環之間安裝定位銷，阻止壓蓋和動環之間發生扭動。
原理18為機械振動原理。此原理體現在五個方面：（1）使物體處于振動狀態；（2）如果已處于振動狀態，提高振動頻率；（3）利用共振現象；（4）用壓電振動代替機械振動；（5）使用超聲波和電磁場振動耦合。根據此原理，可能采用的方法有：采用磁力密封代替機械密封。
原理26為復制原理。此原理體現在三個方面：（1）用簡化的廉價復制品代替；（2）用光學復制品（圖像）代替實物或實物系統；（3）如果已使用可見光拷貝，用紅外線或紫外線代替。此原理對問題的解決貢獻有限。
原理35為物理或化學參數改變。此原理體現在改變物體的物理或化學狀態，如聚集態、濃度、密度、柔性和溫度等。根據此原理，可能采用的方法有：采用剛度更好的彈簧。
4、基于TRIZ的設計方案完善
綜合以上分析，形成了3個方案。
方案1：在壓蓋和動環之間預先安裝定位銷，使得連接的彈簧不易發生扭動。該方案簡單易行，單獨實施后，彈簧的壽命增加了近3倍。但是攪拌時物料除了作水平回轉流動，還產生上下方向的循環流動，使得攪拌軸有徑向擺動和軸向竄動，在這種工況的持續作用下還是不能保證彈簧的較長壽命。
方案2：采用磁力密封。該方案能進一步提升密封效果，免去彈簧斷裂的幾率，只是成本會稍微增加。
磁力密封技術是指初始閉合力來自磁性力，利用磁體能夠吸引鐵磁性物質的性質或者相同磁性之間的排斥力，通過軸向的補償，使密封端面緊密貼合，來達到密封目的。它延用機械密封的工作模式，采用全新的浮動式設計理念，使密封結構更簡單，功能更完善，有較好的密封效果，較長的使用壽命，基本不會損壞旋轉軸外表面。對旋轉軸在工作工程中產生的振動、偏擺、偏斜等不敏感，密封效果不會受到明顯的影響。節省能耗同時又能保證設備的安全運行，適用于多種工況條件[4]。
圖1所示為一種典型的磁力密封裝置結構圖，圖2是磁力密封的實物圖。其主要由靜環、動環和密封圈組成。其中，靜環為磁性材料，由高剩磁鋁鎳合金材料制成，其表面光滑，具有良好的熱穩定性，且耐磨性好；動環為石墨，耐磨性和性能好，鑲嵌在磁性金屬材料的動環座里；O型圈對徑向配合進行密封，防止泄漏[5]。
方案3：采用剛度更好的彈簧?？蛇x的有蝶形彈簧，斜圈彈簧等。
蝶形彈簧簡稱碟簧，它是一種由鋼板沖壓成碟形的薄板彈簧，體積小、承載能力大、加壓均勻、緩沖和減震能力強。采用不同的組合（疊合或對合）可以得到不同剛度的變性特性曲線，最顯著的優點是能在很小的變形條件下，承受范圍變化很大的載荷，廣泛應用于鉆機、模具、液壓件、制動器及軍工中[6]。
此處可采用稍作改進的對合組合碟簧，見圖3，即在一對蝶形彈簧之間加一墊片，將一對蝶形彈簧隔開，蝶形彈簧的銳角作用在墊片的平面上，與墊片平面全部接觸，克服了蝶形彈簧失穩、扭曲變形的狀態，提高了蝶形彈簧的強度。
斜圈彈簧，該彈簧的橫截面為橢圓，受壓時斜圈彈簧短軸方向受壓。斜圈彈簧沿軸向繞制時上升和下降兩個過程交替進行，同時具有正圈彈簧的升角和漸變的傾角，這種結構類型使斜圈彈簧具有優良的連接特性和力學性能。在饒性偏差較大的情況下，斜圈彈簧仍能保持恒定的力，該特性能夠減小彈簧的變形量，并能最大程度的補償表面不平及公差的影響。此外，斜圈彈簧能夠承受一定的壓縮變形，能夠在震動、沖擊等惡劣工作環境下正常運作。目前主要用于電力連接件和高溫動密封件上[7]。
斜圈彈簧根據壓縮變形方向可分為徑向和軸向，此處作為密封件可以選用軸向斜圈彈簧，見圖4。斜圈彈簧在壓縮的過程中，每個線圈的受力和變形幾乎都是獨立的，可以很好地適應壓縮面間的平整度誤差，如圖5所示。
為了使斜圈彈簧機械獲得較好的密封性能和較長的使用壽命，要選擇合適的斜圈彈簧的壓縮量，保證斜圈彈簧始終處于 10%～35%的壓縮位置。由于受到軸向力平衡的影響，斜圈彈簧也在不斷變化，因此，在設計斜圈彈簧機械密封時，應高度重視介質壓力對端面比壓的影響。
5、結束語
TRIZ理論在解決實際工程問題上具有不可替代的優勢。它不但能夠幫助我們系統地分析問題的情境，快速地發現問題的本質和矛盾所在，而且它能夠幫助我們打破思維定勢，以一個全新的視角看待問題，促進產品的創新設計，提高產品在市場上的競爭力。
參考文獻
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機械密封的作用和原理范文4
關鍵詞：螺桿式冷凍機組 機械密封 泄漏 技術改造
一、引言
亞洲硅業（青海）有限公司2008年6月安裝了4臺JYSLG25FZ型螺桿式冷凍鹽水機組，主要作用是將質量濃度約21%的氯化鈣水溶液通過螺桿機組冷卻為-20℃，再將-20℃的氯化鈣鹽水循環打入合成和精餾工序的換熱設備，用于生產系統換熱設備的制冷劑。自投用以來，螺桿壓縮機機械密封曾多次發生油、R22泄漏故障。雖經多次檢修，更換新的機械密封部件，但效果甚微。該機械密封頻繁故障，不但損耗了大量油和R22，增加了檢修費用，而且還給整個生產裝置的安全穩定運行帶來了很大的隱患。我們通過對造成機械密封泄漏的原因進行分析，提出并采取針對性的改進措施，從根本上解決了機械密封泄漏問題，確保了機組長周期安全運行。
二、機組的結構、及工作原理及工作過程
1.螺桿式制冷式壓縮機組包括
螺桿式制冷壓縮機、氣路系統、油路系統和控制系統，這些設備（除啟動柜之外）裝在同一公共底座上，構成機組。螺桿式制冷壓縮機主要由機體、轉子、滑閥、軸封和聯軸器五個部分組成。為了機械密封摩擦副端面，機械密封油采用油，由油站供油。
2.工作原理
螺桿式制冷壓縮機的機體內裝有兩只互相嚙合的平行轉子——陽轉子和陰轉子。當兩轉子轉動時，兩轉子的齒部相互插入到對方的齒槽內，隨著轉子的旋轉，插入的長度越來越大，容納氣體槽的容積越來越小，從而達到壓縮氣體制冷劑的目的。為使壓縮機正常工作，需要向壓縮機內噴油，向壓縮機工作腔噴油，可以起到密封和冷卻的作用；軸承、軸封、平衡活塞的工作也需要提供油。
3.工作過程
3.1吸氣過程
氣體經過吸氣孔口分別進入陰陽螺桿的齒間容積，隨著兩個齒間容積各自不斷擴大，當其達到最大值時，齒間容積與吸氣孔口斷開，吸氣過程結束。陽轉子每旋轉一周，壓縮機完成四個吸氣、壓縮、排氣過程。
3.2壓縮過程
轉子繼續回轉，“V”型的齒間容積對，因齒的相互侵入，其容積逐漸縮小，從而實現氣體的壓縮過程。
3.3排氣過程
在齒間容積與排氣孔口連通后，由于轉子回轉時容積的不斷縮小，將壓縮的氣體送至排氣管。
4.壓縮機的主要技術參數為
制冷劑：R22；名義工況：-26/38℃；吸氣壓力，-0.06～2MPa；進氣溫度，-10～45℃；排氣壓力，≤1.5MPa；排氣溫度，≤70℃；制冷量：920KW;主電機轉速，2960r/min；額定功率，500kW;主電機電壓，10KV；油壓力，-0.12～1.5MPa。
三、機械密封泄漏原因分析
2010年7月，我們對螺桿壓縮機進行了解體檢查，軸封為機械式密封，機械密封的冷卻及均由高壓油來完成，進入的油壓力比排氣壓力高0.15～0.30MPa.由于機械密封是在較高的壓力區工作，所用摩擦材料具有足夠的剛性和強度，靜環選用耐壓強度較高的碳化硅，動環選用石墨制成，它的彈性模數較大，其密封口端面經研磨和拋光加工，可達較高的光潔度。動、靜環密封圈為O型環，材料為氯醇橡膠。經檢測，動、靜環及密封圈也沒有損壞，故機械密封泄漏與其結構、材質選用無關。
為了保證機械密封面的良好貼合，需要保持一定的端面比壓；但該端面比壓又不能太高或過低，太高會使機械密封磨損加劇，過低又會使密封面開啟失效。一般情況下機械密封推薦的端面比壓值[1]為:一般介質，0.3～0.6MPa；低粘度介質，0.2～0.4MPa；高粘度介質，0.4～0.7Mpa。
經過計算，螺桿壓縮機機械密封密封端面比壓為0.35Mpa。因對于粘度大的油端面比壓取值在0.4～0.7MPa比較適合，而本壓縮機的機械密封實際端面比壓值偏小，故在運行過程中，機械密封的密封面可能會開啟，失去密封能力，造成油泄漏。故認為機械密封泄漏的主要原因是端面比壓太小造成的。
四、改進措施
根據查得，內裝內流旋轉式平衡型機械密封端面比壓計算公式：P b= P t +（k-λ）P1，及K=d22-d02/ d22-d12得知：要增加機械密封端面比壓值，提高密封性能的有效途徑最有效的方案是增大彈簧比壓P t和增加機械密封靜環端面載荷系數。要增大彈簧比壓需要改動機械密封動環彈簧座，比較不合理，因此在機械密封原結構基礎上，其它尺寸不變，增加原靜環密封端面的有效面積，是增大載荷系數進而增加端面比壓的有效手段。改進前該機械密封結構參數為:機械密封動環密封面外徑90mm。靜環密封面外徑91.2mm，密封面內徑81.3mm。
1.擴大靜環內徑，增大機械密封端面比壓
通過對機械密封靜環密封面內徑進行車削將內經擴大1mm,靜環密封端面內徑由81.6mm擴大到82.6mm，其它尺寸未變。經計算，機械密封內徑車削后的載荷系數K=0.91，λ=0.6，彈簧比壓P t選0.2MPa，代入公式P b=P t+（k-λ）P 1計算，機械密封端面比壓P b=0.63MPa，螺桿壓縮機端機械密封端面比壓滿足密封油所要求端面比壓推薦值0.4～0.7MPa，符合密封要求。
2.校核PV值
為了使機械密封達到長期安全運轉的目的，還要求密封副的工作PV值小于許用[PV]值。由于該機組機械密封摩擦副采用的材質為碳石墨—碳化硅，查文獻《實用機械密封技術問答》手冊可知，該機械密封的許用[PV]值為180MPa·m/s，經計算得機械密封端面平均速度12.56m/s。PV值校核：端面比壓與平均速度的乘積(端面比壓出口端的P為1.5 MP)，計算得到PV值為18.84MPa.m/s。
由上述計算結果可知，端面比壓與平均速度的乘積在許用的[PV]值區間內，符合要求。
五、改進后的運行效果
自2010年7月，對螺桿壓縮機的機械密封的靜環進行車削改進投用后，機械密封效果良好無泄漏，投入運行后運轉至今，運轉狀況良好，保證了壓縮機安全運行，累計正常運行時間超過2年，至今未發生泄漏，密封效果非常好。僅配件和安裝方面的經濟效益就非常著。這種方法對解決工況相似的設備泄漏問題，有一定的參考價值。
參考文獻
機械密封的作用和原理范文5
關鍵詞：機械密封 泄漏 原因 措施
目前機械密封在泵類產品中的應用非常廣泛，而隨著產品技術水平的提高和節約能源的要求，機械密封的應用前景將更加廣泛。機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，尤其是在石油化工領域內，因存在易燃、易爆、易揮發、劇毒等介質，機械密封出現泄漏，將嚴重影響生產正常進行，嚴重的還將出現重大安全事故。人們在分析質量故障原因時，往往習慣在機械密封自身方面查找原因，例如：機械密封的選型是否合適，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確，摩擦副的選擇是否合理等等。而很少在機械密封的外部條件方面去查找原因，例如：泵給機械密封創造的條件是否合適，輔助系統的配置是否合適，而這些方面的原因往往是非常重要的。本文將從泵用機械密封的外在因素分析導致密封泄漏的原因及應采取的合理措施。
一、機械密封的原理及要求
機械密封是靠一對相對運動的環的端面 (一個固定，另一個與軸一起旋轉，) 相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用，這種裝置稱為機械密封。
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，可使泵在不運轉狀態下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，并防止雜質進入密封端面。密封元件起密封動環與軸的間隙、靜環與壓蓋的間隙的作用，同時對泵的振動、沖擊起緩沖作用。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。
二、泵用機械密封泄漏的外在原因分析
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。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0.5 mm以內。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。
用平衡盤方法平衡軸向力是如何產生軸向竄量的?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 ～0.11 mm，滿足機械密封的允許軸向竄量小于0.15 mm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。突出側的機械密封，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 、軸向力偏大
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，在高溫下會被熔化，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、泵軸的撓度偏大
機械密封，是一種旋轉的接觸式動密封，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，從而達到密封效果的，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。
4、沒有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，但由于沖洗液中有雜質，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。
5、振動偏大
機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。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，泵的其它零部件是產生振動的根源，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。
三、解決泄漏應采取的對策
1、消除泵軸竄量大的措施
合理地設計軸向力的平衡裝置，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。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。
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。對于一些電廠、石油、化工等領域應用的重要產品，在產品出廠之前，必須做到臺臺試驗檢測和發現問題和解決問題。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隨時監測，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，在設計時采取以下措施：
① 減少兩端軸承之間的距離。泵葉輪的級數不要太多，在泵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。② 增加泵軸的直徑。在設計泵軸直徑的時候，不要簡單地僅考慮傳遞功率的大小，而要考慮機械密封、軸撓度、起動方法和有關慣性負荷、徑向力等因素。很多設計員沒有充分認識到這一點。③提高泵軸材料的等級。 ④ 泵軸設計完成后，對泵軸的撓度要進行校核檢驗計算。
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 ～0.11 MPa，如果輸送介質屬于易汽化的，則應高于汽化壓力0.1175～0.12 MPa。密封腔壓力要根據每種泵的結構型式、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。
根據每種泵的操作條件，合理地配置管路和附件。如冷卻器、孔板、過濾器、閥門、流量指示器、壓力表、溫度等。實際上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。
5、消除泵進口汽蝕的措施
① 提高泵的汽蝕性能水平，滿足現場裝置的汽蝕性能的要求。② 現場試驗裝置的要求要與泵汽蝕性能水平匹配。③ 現場安裝和工況調節要給泵創造有利的條件。
6、消除泵振動的措施
機械密封的作用和原理范文6
我廠每年都能接到上海某設計院終縮聚釜傳動端制造的批量定單。此設備是物料攪拌釜的傳動裝置，反應釜內要求絕對密封，不允許有其它雜質和氣體混入，否則會影響物料的純度，降低產品質量。而釜腔內所有的密封性都靠傳動端上的一套機械密封來保證，所以機械密封的制造質量是終縮聚釜能否正常運行生產出合格產品的關鍵。機械密封我廠外協由天津一家專業廠家制造，傳動端上的其它零部件在我廠加工制造，最后在我廠裝配并發貨。
二、機械密封密封性試驗原理
以下是機械密封裝配及密封試驗原理示意圖
1―筒體 2―靜環O形圈 3―矩形O形圈 4―靜環 5―聚四氟乙烯 6―硬質合金
7―動環 8―結構支撐 9―彈簧座 10、11、12―法蘭、螺栓、螺母 13―精密壓力表
14、15―閥門、進氣管 16―動環O形圈 17―傳動軸 18―彈簧 19―接管
由上圖可知：一套機械密封由一對動環和一對靜環組成，在設備使用時動靜結合。當傳動軸在電機的帶動下轉動時，彈簧座靠傳動軸上的銷子與傳動軸連為一體一起轉動，同時靠銷子的作用動環也與軸同步轉動，靜環靜止不動。彈簧的作用是使動環與靜環密封面始終保持一定的壓力，同時給矩形O形圈一定的預緊力，保證良好的密封效果。設備的密封由動靜環的接觸面與O形圈來保證。密封試驗原理即設備實際使用過程中的密封原理.我們用氮氣進行氣密性試驗。密封試驗時氣體從進氣管進入，當壓力表示值為0.15Mp時，將閥門關閉。密封試驗合格的標準是每小時泄露量在0.002Mp以內。進入筒體內的氣體有三條路徑可以產生泄露如上圖所示。（1） 動環O形圈 （2） 動靜結合面 （3） 靜環O形圈和矩形O形圈。從我們這些年的裝配經驗來看，如果密封試驗不合格，一般情況下是動靜結合面產生的泄露。我們只需將機械密封從筒體內拆下來，在研磨好的鑄鐵平板上配合航空煤油和細研磨膏手工研磨靜環的四氟面，然后在研磨好的四氟面上涂色，使動環密封面與靜環密封面結合，用力按壓，隨后檢驗動環密封面上色痕的寬度與均勻度，如果色痕寬度適中、均勻無明顯細紋，斷層，那么重新裝配后基本上密封試驗都可以成功。
三、靜環密封性工裝設計
1.初始工裝
2009年年初我們在裝配一套機械密封時拆裝反復了數次之后，密封試驗總是不能成功。我們檢查了所有的和裝配相關的尺寸，及O形圈的線徑，厚度，都符合圖紙的要求。并且動、靜環都重新返廠對密封面進行了二次機械研磨，我們也對經二次機械研磨過的靜環密封面進行了手工研磨。涂色試驗驗證密封面效果非常理想，可就是在裝配后總是產生泄露。后來我分析可能是動、靜環本身密封性不合格。以下是動、靜環的結構示意圖
1―YG3合金塊 2―O形圈 3―動環不銹鋼基體 4―聚四氟乙烯塊 5―靜環不銹鋼基體
動環制造工藝為：（1） 制作動環的不銹鋼基體，YG3合金塊 （2）在動環不銹鋼基體上安裝O形圈，將YG3合金塊過贏配合壓入 （3） 機械研磨YG3合金面 （4） 光譜檢驗密封面研磨質量。
靜環制造工藝為：（1） 制作靜環的不銹鋼基體，聚四氟乙烯塊（2）將聚四氟乙烯塊過渡配合壓入不銹鋼基體，如圖所示在裝配縫隙處均勻涂抹高強度，耐腐蝕膠水密封（3） 機械研磨聚四氟乙烯面 （4） 光譜檢驗密封面研磨質量。從動、靜環的制造工藝及結構來看，如果動、靜環本身密封性不合格的話，那么問題應該出在鑲裝處，為了檢測我的推斷，于是我設計了一套簡易密封試驗工裝，下圖是工裝示意圖：
如圖所示氣體從進氣管進入到密封腔內，當壓力表示值為0.15Mp時，關閉閥門保壓。整個密封腔由O形圈和膠皮圈來密封。如果動環鑲合金塊、靜環鑲聚四氟乙烯塊處泄露的話，那么氣體的泄露軌跡如上圖箭頭所示。在密封試驗時用肥皂水浸濕合金和聚四氟乙烯塊外圓，我們發現動環密封性合格，合金外圓沒有氣泡冒出。而靜環四氟外圓有幾點有連續氣泡冒出，試驗證明靜環本身密封不合格，在鑲裝處泄露。靜環返機械密封制造廠對外圓漏點進行處理并重新涂抹膠水修復后，我廠一次裝配密封試驗合格發貨。
此后機封廠家所供幾套機械密封靜環都不同程度的出現了類似的問題，且經修復合格的靜環在裝置開車運行數月后也都有微漏的情況出現。我在分析原因時認為機械密封靜環的制造質量不合格，要求機械密封制造廠家查找原因，改進制造工藝，提供質量合格的產品?？墒菣C封制造廠家在分析原因時認為他們的靜環制造工藝及所用密封膠水（國內某知名企業生產）的質量是可靠的，原因可能出在我廠對靜環密封試驗工裝的使用上。機械密封制造廠家指出：機械密封靜環在實際使用時受力點是均勻分布的，靜環共受到48條彈簧的均勻作用力，每點作用力的大小也是相同的，且受力值是一個可以計算的穩定數值，而用我廠的靜環試壓工裝進行密封試驗時，用8個壓板對靜環施加壓力，首先受力點不能做到和實際工況一樣均勻分布，其次用螺栓預緊的力或大，或小8個壓板預緊力不平衡，其壓力值也不能準確控制。這樣有可能在試驗的過程中將密封膠水損壞，導致機封靜環泄露。機封制造廠家建議四氟塊在密封試驗時最好不受壓力，以防止把膠水粘連密封壓壞。
2. 改進工裝
雖然機封制造廠家的原因分析有一定的道理，但是我堅信問題不可能出在試壓工裝上，原因肯定是機封制造質量不合格。為避免和機封制造廠家扯皮，我按照機封廠要求又重新設計了一套工裝。示意圖如下:
如上圖所示：新工裝用托板和角鋼焊了一個架子，在托板上鉆孔攻絲，擰上長螺柱，把橫梁架在兩個螺柱上用螺栓擰緊。轉動手輪壓緊上壓板，上下壓板之間的O形圈受到壓力作用之后，脹緊在上下壓板的兩個錐面及四氟鑲塊的內壁上起到密封作用，其它兩個O形圈靠壓力作用直接密封。所以在密封試驗時，氣體只能從鑲四氟塊處泄露，這就達到了靜環四氟在不受壓力情況下測試其密封性的目的。
四． 結語
