机械密封的工作原理

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机械密封的工作原理范文第1篇

【关键词】化工;机械密封;泄漏

机械密封具有效果明显、可靠性高、互换性好、结构简单而紧凑、检修方便等特点，广泛应用于石油、化工企业各类机械设备中。随着化工企业流程化、自动化水平的不断提高，其配套机械设备的平稳运行显得尤为重要，密封效果的好坏早已成为评定机械产品质量和稳定性的一个重要指标。

1 机械密封

机械密封是依靠固定在泵轴上动环和固定在泵壳上的静环，动、静环的两端面间在弹簧力作用下保持紧密贴合接触，达到阻漏的密封装置。在化工行业多用于各类泵、釜、压缩机等设备的旋轴的端面密封。

1.1 机械密封结构组成

机械密封的基本元件是由静止环、动环、压盖、推环、弹簧、定位环、轴套、动环的密封、静止环的密封等组成。一般机械密封的静止环用软材，动环用硬材。由单端面机械密封和双端面机械密封两种结构形式组成。

1.2 机械密封工作原理

机械密封工作原理是补偿弹性构件和流体压力的作用下，在平面摩擦副的贴合面之间形成一层液体薄膜，配以辅助密封达到端面密封的效果。这层液体薄膜起到了平衡动压力、静压力和的作用。图1是机械密封的示意图。

图1 机械密封结构原理

1.3 机械密封特点

机械密封具有以下工作特点：

（1）基本可以达到完全密封，在输送有爆炸危险或有毒介质时能保证安全;

（2）机械损失少，大幅提高输送效率;

（3）安装面确定后，端面密封装置能自动调整，对操作与维护的要求不高;

（4）结构紧凑，外观尺寸小，特别是在高压下更为明显;

（5）加工制造精度高，结构复杂。

2 机械密封的泄漏

正常工况条件下，化工机械密封的泄漏量控制在0.2～3mL/min之间。但是大多数化工机械密封由于各种突况、人为误操作、冲洗失效、工况改变等不可克服的原因，都可能造成泄漏改变。

2.1 泄漏点的观察位置

一般出现泄露点位置是：

（1）静密封环端面（密封圈）的泄露;

（2）平面摩擦副贴合面的泄露;

（3）动环与轴套密封的泄露;

（4）压盖与壳体接触面密封圈的泄露;

（5）轴套密封圈的泄露。

2.2 泄漏量的计量判断

一般来说，泄漏量的大小与机械密封的轴径成正比。转轴直径dQ50mm时，，漏泄量tQ3mL/min;转轴直径50QdQ120mm，泄漏量tQ6mL/min。但是在实际工作中，毫升比较抽象，难以计量和判断的，取而代之的是“每分钟多少滴”，直观实用。例如：化工器械密封轴径对化工输油泵机械密封，要求高压端泄漏量tQ30滴/min。

2.3 密封端面对泄漏量的影响

密封端面直接影响着泄漏量的多少，因此其加工工艺、加工质量要求非常高。安装机械密封时务必严格控制压紧力，保证其单位面积上受到的压紧力在规定的范围内。如若压紧力过大，泄漏量减少，导致系统故障，加剧端面磨损;反之则泄漏量加大。

3 机械密封失效的原因分析

3.1 机械原因导致密封失效

（1）关键件的机加工精度不合格;

（2）泵转轴与轴套之间的配合（过盈或间隙）精度不合格;

（3）安装联轴器时不同心、平行度较差，导致径向力过大;

（4）轴向力偏大;

（5）其它零部件安装不合格并产生振动，增大机械密封的振动。

3.2 机械密封磨损超差

（1）密封圈受力不均、厚薄不匀、老化变型或压偏;

（2）机械密封压盖位置偏移，静环密封圈损坏;

（3）机械密封弹簧压力不匀;

（4）机械密封摩擦副端面损伤;

（5）机械密封固定螺钉折弯变形或断裂失效。

3.3 其它原因

（1）泵入口堵塞，有抽空现象、汽蚀现象严重、泵体长时间憋压，导致密封破坏;

（2）冷却水、油由于冷却系统管路堵塞、损坏等故障，致使供应不足或中断，从而导致密封破坏;

（3）启泵前未按照操作规程将泵体排空、盘车，导致密封破坏;

（4）密封腔内有空气，导致密封破坏;

（5）有化学腐蚀性强和颗粒介质通过吞化系统进入摩擦副，导致动、静环的密封端面损坏;

（6）人为操作不当、机械故障，其它设备（例如各种保护）误动作，导致密封破坏;

（7）突然停电或外因停机，导致密封破坏。

4 优化运行提高密封效果

4.1 连续平稳运行

正确的操作和日常维护保证化工企业设备在高（下转第114页）（上接第59页）效工作区的平稳运行，为机械密封提供了良好运行的环境，做到“一点一案、一点一记”，从而最大限度延长密封寿命。

4.2 观察泄漏量

定时、定人有针对性的检查化工机械密封泄漏，并认真记录并分析冲洗介质的压力、流量、温度等技术参数，通过日常积累提高员工的故障预判能力。

4.3 技术革新

根据设计要求及时新旧密封更新，利用密封拆修的时机组织技术人员学习，积极改良设备优化运行，不断技术革新。

4.4 计划检修

充分利用每年两次的春、秋检，保证机械密封在检修间隔期内的正常运行， 实现密封严密可靠，从而能保证化工机械的寿命。

5 结论

随着机械产品技术水平的不断提高，许多新技术、新观念广泛应用于化工企业的新型设备之中，机械密封仍然起到举足轻重的作用，这就要求广大的企业员工在日常的使用、维护工作中多检查、多留意、多分析，本文总结化工机械密封常见故障原因分析和处理措施，同时通过员工技术培训、经验交流、实操演练最大限度的保证企业设备安全、平稳、经济、高效的运行。

【参考文献】

[1]陈德才，崔德容.机械密封设计制造与使用[M].机械工业出版社，1993.

[2]孙见君.机械密封泄漏预测理论及其应用[M].中国电力出版社，1997.

[3]赵林源.机械密封实用方法与技巧[M].石油工业出版社，2009.

机械密封的工作原理范文第2篇

【关键词】 机械密封 工作原理 安装及使用 渗漏原因

机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封

机械密封由主要部件（动环和静环）、辅助密封件（密封圈）、弹力补偿机构（弹簧、推环）、传动件（弹簧座、键或螺钉）等组成，其使用效果与填料密封相比有明显的优势，因此广泛应用于各种机械设备的密封中。

1 机械密封的工作原理

1.1 原理

通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。从而防止流体泄漏。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对轴向磨损进行补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补偿，故机械密封比填料密封寿命长。

摩擦副密封环（动环和静环）是机械密封的主要元件，它在很大程度上决定了机械密封的性能和寿命。因此，对它有一些基本要求：

足够的强度和刚度。保证在工作条件（如压力，温度，滑动速度等）下不损坏，变形小，工作条件波动时影响小；端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命；耐热冲击力。高的导热系数，低的线膨胀系数；较小的摩擦系数，良好的自性，材料与介质有很好的浸润性短时间干摩擦，不损伤端面；易加工，材料成本低。

2 机械密封与填料密封

2.1 机械密封与填料密封对比

机械密封的优点：密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；轴或轴套基本上不受摩损；维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；抗振性好对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。

机械密封的缺点：结构较复杂，对制造加工以及材料要求高；安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；发生偶然性事故时，处理较困难；一次性投资高。

3 机械密封的安装方法及使用要求

机械密封是属于较高精度的机械部件，对其正确的安装与操作对它的使用寿命有很大的影响，安装及使用要求如下：

机械密封安装方法：先装左边部分；装到密封板上；然后装右面动环，动环跟静环的密封面要干净；再装平键和叶轮.上好垫片和螺母。

使用要求：设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米；设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位；在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效；安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装；安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性；安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效。

4 机械密封的渗漏原因

机械密封的密封效果好，但并不是没有渗漏现象存在，机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50%以上，机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行。

4.1 周期性渗漏

泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。

4.2 压力产生的渗漏

高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。

4.3 介质引起的渗漏

（1）大多数潜污泵机械密封拆解后，静环和动环的辅助密封件无弹性，有的已经腐烂，造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用，造成了机械渗漏过大，动、静环橡胶密封圈材料为丁腈―40，不耐高温，不耐酸碱，当污水为酸性碱性时易腐蚀。（2）固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏如果固体颗粒进入密封端面，将会划伤或加快密封端面的磨损，水垢和油污在轴（套）表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度，致使动环不能补偿磨耗位移，硬对硬摩擦副的运转寿命要比硬对石墨摩擦副的长，因为固体颗粒会嵌入石墨密封环的密封面内。

4.4 影响密封效果的外部因素分析

（1）机械加工精度不够；（2）振动偏大。

4.5 其他问题引起的渗漏

机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。

（1）弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差±2mm，压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动静环端面比压不足，则不能密封。

（2）安装动环密封圈的轴（或轴套）端面及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体）的端面应倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。

机械密封的工作原理范文第3篇

关键词：机械密封；原理；选材；失效

中图分类号：TH311 文献标识码：A

与传统的填料密封相比，机械密封具有密封性能好、寿命长、承受压力大，减少能源损耗和环境污染等优点。机械密封目前广泛应用与国内输油站场机泵，研究机封结构，分析故障原理和处理办法，对掌握基本运行情况、提升设备管理水平有重要意义。

一、机械密封的基本结构和作用原理

（一）、机械密封的基本结构

机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的:“有至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置”。其具体结构如图1所示。机械密封安装在旋转轴上，密封腔由弹簧、动环密封圈、动环等构成，它们随轴一起旋转。其他机械密封零件包括静环、静环密封圈等，安装在端盖内，端盖与密封腔体用螺栓连接。

（二）、机械密封的作用原理

如图1所示，轴转动时，通过传动座和推环，带动动环旋转，静环固定不动，依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合，在贴合面形成一层极薄的液体膜，阻止介质泄漏。摩擦副表面磨损后，在弹簧的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄漏，装有动环密封圈。静环密封圈阻止介质沿静环和压盖之间泄漏。

1静环2.动环3.动环密封圈4.推环5.弹簧

6.传动座7.静环密封圈8.压盖

图1

（三）、机械密封的辅助设施

机械密封辅助设施是许多元件的统称，它的作用是可以改善机械密封的工作环境，提高密封效果。包括过滤器、旋液分离器、限流孔板、冷却器、各种检测仪表及机械密封冲洗管路等。在实际的应用中，根据具体的情况来选择相应的设施。

在所有的辅助设施中，最主要的是冲洗设施。对于冲洗液的过滤和分离，通常选用的是过滤器和旋液分离器。旋液分离器工作原理是，含杂质的介质沿分离器切线方向进入，以一定的速度沿分离器旋转，利用固体颗粒和液体的比重差，洁净的液体从分离器顶部流出，去冲洗密封，含杂质的液体从底部流回泵的入口。

1、端面密封副

如图2所示，由动环和静环组成端面密封副，它的作用是防止介质泄漏，使密封面紧密贴合。它要求静、动环要有非常好的耐磨性，动环可以沿轴向灵活移动，密封面的磨损自动补偿，与静环使之一直保持良好的贴合。为此，密封面对所用材料以及其加工质量有较高的要求，确保密封副有良好的贴合性能。

图2端面密封副

2、弹性元件

弹性元件主要用弹簧和波纹管。它要求起预警、补偿和缓冲作用，要求始终保持足够的弹力来克服动环等元件的惯性、传动件和辅助密封的摩擦，保证端面动环的追随性和密封副良好的贴合。材料要求耐疲劳、耐腐蚀。

3、辅助密封

如图3所示，辅助密封有O型圈、V型圈、U型圈等。它主要起密封动环和静环的作用，同时也起到缓冲和浮动的作用。要求能够保证静环的密封元件使压盖与静环之间的密封的同时，对静环也要求有一定的浮动性；动环的密封元件能保证动环的浮动性和动环与轴套或者轴之间的密封性。材料要求能与介质相容并耐寒、耐热。

图3辅助密封

4、传动件

传动元件主要有传动销、传动环、传动座、传动键等。它的作用是将轴的转矩传给动环。材料要求耐磨、耐腐蚀。

二、机械密封失效机理

机械密封的失效主要有几种主要形式，如静试泄漏、运转泄漏等。运转泄漏又包括持续泄漏、突发泄漏，再运行泄漏等。

（一）、安装静试泄漏

安装调试结束后须对机械密封进行静试，通过观察泄漏量分析泄漏原因。如泄漏量较大时，则表存在问题明于静、动环摩擦副间；泄漏量较小，存在的问题多为静环或动环密封圈。在判断泄漏部位、初步观察泄漏量的基础上，若泄漏量再手动盘车观察，无明显变化，则静、动环密封圈有问题；如沿轴向喷射泄漏介质，则居多为动环密封圈存在问题，泄漏介质从水冷却孔中漏出或向四周喷射，则静环密封圈多为失效；如盘车时泄漏量有明显变化，则可断定是动、静环摩擦副存在问题。

（二）、运转时泄漏分析

导致持续性密封泄漏的原因较多，主要表现为密封端面问题，如端面变形不平、端面出现裂纹。端面比压过大、摩擦热引起热变形，强度不够产生变形，安装时零件受力不均引起变形；工作介质中有颗粒状物质，运转中进入摩擦副，擦伤动、静环密封端面；动环或静环的密封圈与轴的垂直误差过大；辅助密封问题，如安装时辅助密封被压伤或擦伤，O形圈出现化学腐蚀、老化；弹簧偏心、比压过小或弹簧失效；防转销端部未顶住防转槽；转轴振动过大；泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；轴套表面在密封圈处有轴向沟槽、凹坑或腐蚀。突发性泄漏主要由几种因素导致，如设备强烈振动，抽空破坏了摩擦副；弹簧断裂；防转销脱落或传动销断裂；安装错误或不符合要求。

再运行泄漏也是常见的机械密封失效形式。泵在停一段时间后再启动时可能发生泄漏，这主要是因为摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失弹。

表1中给出了导致机械密封失效的主要影响因素，数据表明操作是导致机械密封失效的主要因素，约占42%。为了尽量减少机械密封失效的发生，必须严格按照操作规程进行安装、调试、检查、维护和清洗。养成良好的操作习惯，保证机械密封的正常运行。

表1导致机械密封失效的因素及其占比

影响因素 失效占比/% 影响因素 失效占比/%

操作 42 系统设计 24

设备精度 26 密封设计

/应用选型 8

三、典型案例分析

（一）、故障现象

在泵启动瞬间，非驱动端机械密封处有烟雾冒出，并伴有油品泄漏。或停止时泵腔内的压力瞬时升高而引起，在结焦的过程中伴随有烟雾。

（二）、原因分析

如图4所示，从解体后的情况来看，动静环内壁都堆积比较多的结焦物。高温经常会出现结焦故障，少量的泄漏就会在密封靠近大气一侧发生碳化。

图4(a):动环传动处和传动套之间发生了摩擦。

图4(b)、图4(e)、图4(f):3张图片中都堆积含有颗粒的结焦物。

图4(c):动环表面出现金属粉磨的痕迹，说明密封运转时间短，动环面磨损严重。

图4(d):静环表面有正常的磨损痕迹。

（三）、解决途径

1、选型

原油具有黏度大、凝点高、杂质多、含硫高的特点。为了防止弹簧由于原油结晶、杂质卡住而失效，选用的是静止式机械密封，即静环为补偿环；当发生粘着磨损或磨粒磨损时，材料越硬越耐磨，为了减少磨损率和因为磨损而导致密封失效，选用的是碳化硅-碳化硅的端面硬摩擦组对；辅助封圈选用的是氟橡胶，具有耐高温、耐油、耐化学腐蚀的优点。

2、冲洗

必须设计合理的冲洗管路，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉淀，使机械密封动、静环失去浮动性，弹簧失灵。更严重的是颗粒、杂质进入摩擦副会加剧摩擦的磨损，导致机械密封的迅速破坏。

3、维护

定期清洗冲洗管路，使之保持畅通；启动泵前充分排气。

图4失效的机械密封

总之，处理机泵泄漏问题时，一定要综合考虑泵的安装精度、操作运转条件、机封装配精度等方面因素，查清原因，有针对性地解决存在的问题。文中内容对机械密封的选型使用和维修保养提供帮助，保证机械密封长周期稳定、可靠地运转。

参考文献

机械密封的工作原理范文第4篇

【关键词】泥浆泵 工作原理 维修 分析

1 前言

泥浆循环系统是钻井作业进行必然会遇到的一个环节，且泥浆泵是其最为关键的设备之一，在钻井作业中发挥着重要的作用。泥浆的主要任务是向钻孔中输送泥浆等冲洗液，且泥浆通常情况下粘性很高、砂含量多、压力大，并具有不同程度的腐蚀性，因此容易使泥浆泵的缸套出现磨损现象，不仅对泥浆泵寿命产生一定的影响，同时影响钻井作业进度的推进。所以详细对泥浆泵工作原理进行分析、找出能够对故障进行有效处理的维修方法尤为关键。

2 泥浆泵的工作原理分析

泥浆泵从宏观角度上来讲主要由两大部分组成，即动力端以及液力端，且动力端组成部分主要包括偏心轮、曲柄、十字头等，而液力端则主要包括吸入阀、活塞、吸入管、排出阀等。

泥浆泵工作进行时，主动轴和曲柄便可利用链轮（或皮带轮）等部件传输而来的发动机动力得以转动。曲柄于水平面上180度逆时旋转直至使活塞向最右端方向移动完毕的过程称之为泥浆泵的吸入过程。吸入过程完成后接下来便是排出过程的进行，也就是活塞向最右端移动完毕后开始向左方向移动，排出阀由于缸内液体受到活塞推压而引起压力增大在吸入法关闭后而被推开，随后液体随着活塞向最右端移动而全部被挤出。泥浆泵的吸入和排除过程是随着曲柄的持续旋转而不断进行的。

泥浆泵在石油钻探过程中不仅负责把泥浆等冲洗液通过钻头的钻入向井下注入，并且起着给钻头降温、冲洗钻具、推动钻头钻进、对井壁进行固着的作用，同时还具有着将钻后产生的岩屑在钻孔内清除并运上地面的作用。钻头降温作用的主要原理为，钻探进行中，借助一定的压力将冲洗液如泥浆、清水或者聚合物等装入高压软管内，并经过水龙头和钻杆柱中心孔输送到钻头的最前端，钻探进行时钻头会与岩层、泥土发生摩擦而产生热量，而此刻清洗液便可以达到给钻头降温、使钻头冷却的目的，从而避免钻头过热产生使磨损度加大。泥浆泵类型通常选择柱塞式或者活塞式的，曲轴通过动力机的带动而旋转，柱塞或者活塞在曲轴的带动下进行往复运动，此情况下曲轴的带动作用主要通过十字头来实现。清洗液在吸入与排出阀的作用下达到被压送并对钻孔进行清洗的目的。

3 泥浆泵常见故障及其维护措施分析

（1）叶轮与口环。泥浆泵叶轮受到损害主要原因是金属杂质及吸入的固体物的摩擦和气蚀的作用。口环也称密封环，其损害的造成主要与安装过程中穿量不恰当有关，有些也与叶轮背帽稳定性发生改变有关。口环维修方法的选择主要取决于磨损的程度，程度较轻则采取修复的方法，若损害程度较重则应购置新的叶轮，用以替换破损严重叶轮。

（2）平衡装置。平衡环以及平衡盘通常情况下磨损程度比较深，当磨损范围为2毫米及以上时，可以选择先补焊或者加用聚四氟乙烯垫片的维修方法，即取聚四氟乙烯垫片1片，厚度约为3毫米，在泵壳上凹槽被研磨后放置于泵壳与平衡环结合的面上。如此一来，垫片材料不仅软硬恰当，还可对补焊后手工研磨使平面板上出现的凹凸不平的现象进行消除。如果磨损程度很深时，应及时对平衡盘以及平衡环进行更换。

（3）机械密封。机械密封的主要作用为预防清洗液的外漏，其主要原理为，利用补偿机械外弹力与清洗液流体压力在垂直于旋转轴线端面上的作用，促进端面与辅助密封进行配合，使其保持与另一端贴合，且可相对进行适当滑动，从而起到预防清洗液外漏的目的。如果密封渗漏在全部维修泵渗漏中占有的比例超过50%时，则会对泥浆泵正常工作的进行产生严重的影响。机械密封渗漏发生时，泥浆泵转子轴向的窜动量则会因此而增大，同时也会导致辅助密封而后轴的过盈量的升高，使动环无法再轴上进行灵敏的移动。在对机械密封进行安装配置时，应确保轴向窜动量不超过0.1毫米，且恰当保持辅助密封与轴的过盈量。并应在径向完全密封的基础上，确保动环在安装完成后能够在轴上灵敏的进行移动，也就是把动环向弹簧方向推压时，动环可自由弹回。

（4）泵轴。一般叶轮与轴套安装在泵轴上，且转子最为关键的零件便是泵轴，泵轴能在泵体里做高速旋转运动。泵轴出现磨损时泵体则会出现振动加大的现象，使得轴向推力也相应地加大，导致平衡盘和平衡座间产生较大的摩擦，泵轴磨损作用主要是由于其弯曲、轴承座和泵轴的同轴度存在偏差导致泵壳、叶轮、轴套、导叶轮等磨损而引起的。泵轴维修方式的选择同样是根据磨损程度而决定的，如果泵轴未出现弯曲、裂纹以及未出现程度较深的表面磨损均可采用修复的方法。小于0.06毫米以内的轴的弯曲量被视为正常范围内的弯曲量，如果超过了这个范围，则应利用螺旋压力机及时对其进行校直，且校直进行时采用不加热的方法。

4 日常维修注意事项

（1）开泵前。倒泵次数应适中，不宜过于频繁，且进行开泵以及到泵时，应注意防止泵汽化情况的发生。如果泵被利用于对高温液体进行输送时，应在发动前先对其进行升温保暖，这是因为如果动态泵体遇到被运送的高温液体时，会使其平衡冷态温度环境骤然被打破，泵体因为受热不匀所产生的不同程度的变形会使得转子部件泵体形状发生改变，加之转子部件缝隙本身比较狭小，所以导致部件间接触不正常，且基于此种情况，如果泵发动时流量不够，就会导致平衡座与平衡盘之间、机械密封的动环与静环之间液膜形成困难，使其产生磨损。可见泵体对高温液体进行输送前进行暖泵尤为重要。且多级泵的紧急启动禁止在冷却状态下进行。

（2）运行中。对于某些泥浆泵，其泵体内有平衡轴向力以及平衡机构的装置，且装置内装有平衡液，平衡液于平衡装置内流出且随着平衡管流至泵的进口端。为确保泥浆泵能够正常的工作，应注意：保持平衡管畅通，不允许堵塞；如平衡管内有凝固污垢体生成，应及时对其进行清除；为对平衡管出口的压力进行监测，应将压力表在平衡管高压侧安装。对于多级泵，在其运行过程中，应注意检查泵的声音以及升温振动等情况。

（3）停泵后。如果泥浆泵停止运行的时间较长时，转子和叶轮静止时间也相应比较长，就会导致泵抽长期且于一个方向上承受叶轮和转子的重量压力，从而使轴发生扭曲现象。因此，应经常性的对泵进行检查，且每次检查时都应将轴向一个方向转动120度。

5 结束语

泥浆泵是钻井作业设备中的关键组成部分，对钻探施工进度的推进产生着重要的影响，所以，在对泥浆泵进行使用前，我们应先对其工作原理进行了解，并在工作过程中注意观察其发生的变化，及时发现故障，并对其进行修理。这样一来不仅有利于钻井工作的顺利进行，还有利于泥浆泵使用寿命的延长。

参考文献

[1] 王承志.三缸单作用泥浆泵液缸密封部位的改进[J].石油机械，1987，10（01）：105-109

[2] 周永红.浅析石油钻井监测设备的技术发展与改良[J].装备制造，2009，20（08）：322-325

[3] 延长泥浆泵寿命的办法[J].石油矿场机械，1973，07（06）：84-87

机械密封的工作原理范文第5篇

中图分类号:TE8文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)03(a)-0000-00

引言：随着环境保护和人类对健康要求的不断提高以及对化工企业安全生产的要求更加重视，对石油化工类机械密封防止泄漏要求也不断提高。如何保证使用的机械密封设备长久良好的运行，是我们在平时工作中需要很好探讨和研究的一个重要方面，例如液化石油气泵的密封运行状况良好有效，才能保证生产装置安全平稳运行和操作者的健康安全。

1 液化石油

1.1液化石油气

液化石油气是炼厂气、天然气中的轻质烃类，在常温、常压下呈气体状态，在加压和低温的条件下为液体状态，它的主要成分是丙烷和丁烷。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域。液化石油气是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度范围（1.7%～10%）时，遇到明火即会发生爆炸。

1.2液化石油气泵的密封

液化石油气泵是专门用于抽吸、输送液态的液化石油气并提高液体压力，将机械能转为液体能的一种机械设备。它是炼油厂、石油化工厂、液化石油气储配站、气化站等不可缺少的回转设备之一。液化石油气泵的密封失效和泄露一直是影响企业安全生产的需要解决的难题之一。

因此在炼油、化工及诸多行业的生产中，像液化石油气泵这样的机械设备的密封技术越来越多被人们所重视。由于机械设备的泄漏不仅造成原料、产品和能源的浪费，同时也污染了环境，并给安全生产带来了危害，因此密封技术在众多科学研究领域中得到了较快的研究开发和利用，一些先进的密封技术正逐渐地取代了较落后的密封技术。当今的机械转动设备中所使用的密封种类繁多，其密封形式也各式各样，如：一些填料密封现在还应用于往复机泵上，在透平调节阀、抽汽阀及速关阀拉杆还使用一些金属填料或耐高温高压的软填料；还有一些工矿条件较差，要求不高的工矿企业，填料密封仍在续继应用。在现代化炼油化工生产中，机械密封的应用相对来说比较广泛，单弹簧、多弹簧、蝶簧、磁力密封及金属波纹管机械密封、浮环密封、疏齿密封及干气密封在不同的工矿条件下被广泛应用。

2 机械密封

2.1机械密封的概念

机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。它用于离心泵、反应釜、压缩机等设备，由于轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设置一道阻漏装置将泄露介质密封隔离。因为机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式，也被称为端面密封。

在国家有关标准中对机械密封的定义是：由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成，在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下，以及辅助密封圈的配合下， 该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置称为机械密封。

2.2 机械密封的组成及工作原理：

（1）机械密封的组成

1）密封端面：

由动环、静环摩擦副构成。

2）缓冲补偿机构：

由弹性元件(圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等)构成。

3）辅助密封圈：

包括动环密封圈、静环密封圈等，密封圈有各种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等。

4）4个密封点（也称泄漏点，如图1-1所示）：

泄漏点1—摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和（动密封点，两个摩擦副之间有相对转动）；

泄漏点2—补偿环密封圈，静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动；

泄漏点3—非补偿环密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止；

泄漏点4—压盖与腔体间的密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止。

（2）传动关系

轴或轴套──紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3──补偿环1──压盖──防转销8──非补偿环6，经过动力传递起到机械密封的作用。

（3）密封原理

两个主要密封元件（动、静环）表面光洁，垂直于轴线，紧密贴合，通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。（对于负压机泵，密封的作用是防止外界空气时入机泵内；对于高于正压（大气压）的机泵，密封的作用是防止机泵内介质向外泄漏）。

3 原因分析

3.1机械密封常见失效的原因分析

（1）摩擦热造成的失效

由于化工类机械本身的工作特点，动环和静环端面的相互摩擦，将不断产生摩擦热，使摩擦副内温度升高，给机械造成以下的影响：

1）摩擦副内液膜蒸发、汽化造成干摩擦；

2) 摩擦副内液膜粘度下降，情况差；

3）摩擦副介质蒸汽压增加，从而产生泄漏；

4）加速介质的腐蚀作用；

5）辅助密封圈老化，失去弹性，甚至分解；

6）动、静环产生变形。

（2）静环密封失效

静环密封点泄漏多数是由于密封圈的缺陷造成，如密封圈尺寸误差太大或本身有伤、老化变质等。只要设计结构和材料选择正确，密封圈做过仔细检查，并且做到仔细安装静环密封是可以保证质量的。

（3）动环密封失效

理论上影响动环密封效果的主要有以下几方面：

1）介质影响：介质压力越高泄漏量会越大，粘度低的介质较粘度高的介质更易泄漏，带颗粒和易结垢的介质比干净稳定的介质更易泄漏；

2）轴的影响：一般来说，轴越粗则密封面越宽，即对垂直偏差越敏感，故越易泄漏；轴在运转中越易摆振，则越易泄漏；转速越高越易泄漏；

3）密封结构：最重要的是密封的浮动性，浮动性最好的波纹管密封效果最好，用四氟塑料密封圈效果较差；

4）密封端面在制造和安装中以端面平直度与转轴轴线的垂直度指标最为重要。

（4）密封振动偏大

化工机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但化工机械密封振动偏大的原因往往不是化工机械密封本身的原因，泵的其它零部件设计安装不合理是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工质量的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大、出现气蚀现象等原因都会造成机械密封振动偏大。

（5）腐蚀引起的密封失效

1）密封面点蚀，甚至穿透；

2）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接的问题，在使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；

3）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。

（6）高温效应产生的密封失效

1）热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象。在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹；

2）石墨炭化是使用碳—石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在-105～250℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效；

3）辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失去弹性。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性较差。而且易发生脆裂，安装时容易损坏。

3.2液化石油气泵密封失效的原因分析与应对措施

因为液化石油气具有低沸点、低粘度、高蒸汽压等特点。在这种工况下应用的机械密封，会使密封材料出现冷脆性，大气中的水汽会在密封装置的大气侧面上冻结，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是当介质稍有泄露，泄露出的液态烃在大气侧立即汽化，带走大量热，机械密封环境急剧下降，使用一般的密封材料，如橡胶或聚四氯乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄露量增大而造成损坏和严重后果。

有些化工企业采用双端面机械密封，在介质和大气端设置一个隔离室，其中通以封油以缓和低温的影响。但这种结构复杂且需配封液系统，安装维护较复杂。根据经验，使用波纹管机械密封效果比较好，主要表现在用金属波纹管和柔性石墨代替辅助密封圈，解决了密封材料发生冷脆而失去弹性及缓冲作用的问题。

（1）金属波纹管材料选用耐低温、塑性及韧性好的材质；

（2）摩擦副材料在两种特殊情况下选用：

1）对连续运转的设备，介质内若含较多的固体颗粒，此时选用“硬对硬”结构保证连续运转的寿命；

2）对间歇性的运转设备，摩擦副选用碳化钨或碳化硅对特种石墨。

（3）由于在低温条件下，摩擦副端面的汽化对机械密封性能影响很大，除选取较合适的材料外，合理选用端面比压（主要是波纹管的压缩量，一般比通常使用中所给的压缩量大15%～30%为宜），在机械密封元件近大气侧通入25℃左右的冷却水，以改善摩擦副环境。

3.3提高机械密封效果的措施

（1）消除摩擦热的影响

为了消除摩擦热的影响，保证密封正常工作，延长使用寿命，必须采取适应化工机械不同介质条件的冷却方法，使端面间有液膜存在起到作用，这是化工机械能正常工作的基本条件。介质内含有悬浮颗粒及杂质的化工机械，由于固体颗粒进入摩擦副，使动静环剧烈磨损、静环密封圈失去浮动、弹簧失去弹性造成密封失效，因此采取净化后的清洁液体或蒸汽对摩擦副进行冲洗或采取过滤的办法将介质中的颗粒及杂质除去，以保证化工机械正常运转。

（2）提高安装精度

实践表明,通过预防随机干扰和改变环境来达到可靠密封,消除了随机的密封失效,而密封件和设备的安装差错就成了密封失效的主要原因。目前所用密封已足以保证泵在检修间隔期内的正常运行,但是安装误差和对中不良造成的振动和轴与壳体不合理的相对运动对泵和密封都是有害的,因此为了减少轴的振动和保证化工机械的寿命,必须保证安装过程的准确细致。正确的装配公差、轴(轴套)有合适的表面粗糙度和正确的尺寸、仔细测量、认真记录设备安装全过程是实现过程控制的有效保证。

（3）保证平稳运行

保证装置设备运行稳定，即很少有停车、启动和运行条件改变的情况的发生。正常的操作程序为泵的运转提供了良好运行的环境，化工机械减少了在恶劣的动态工况下的损坏以及突然停车造成的瞬间破坏的可能，因而密封寿命将大大增长。

（4）保证连续冲洗的质量。

冲洗包括工作介质的自冲洗和相对洁净的工艺液冲洗。冲洗介质不符合设计要求是造成化工机械泄漏的重要原因之一。一方面要通过有针对性的检查、调整，使冲洗介质的压力、流量、温度都符合设计要求；另一方面通过定期清理冲洗液过滤器及合理增加冲洗管道上的止逆阀，从根本上避免了冲洗原因造成的密封损坏。

（5）设备改良与材质选用

在运行中不断总结经验,通过技术改造使机泵等设备的机械性能得以保证。 选用符合工艺指标要求的材质满足不同工作条件下的安全、有效使用。

4 结语

通过对石油化工机械密封，尤其是特殊的液化石油气泵密封失效的危害和原因的分析和探讨，可以得出结论,随着工艺操作水平的不断提高、安装质量的提高、机械设备备件材质的改进，机械密封会越来越能达到其设计使用要求和使用寿命，而其意外失效的情况也会相应减少。通过对机械密封的探讨与研究，为保证企业安全、长周期、经济、高效运转提供坚实的基础。

参考文献

[1] 顾永泉.机械密封实用技术[M].北京:机械工业出版社，2002.

[2] 胡国桢.化工密封技术[M].北京:化学工业出版社，1990.

[3] 罗志新.石油化工釜用机械密封的失效分析与对策[J].聚氯乙烯，2000.