機械密封選型

    機械密封按工作條件和介質性質的不同，有耐高溫、耐低溫機械密封，耐高壓、耐腐蝕機械密封，耐顆粒介質機械密封和適應易汽化的輕質烴介質的機械密封等，應根據不同的用處選取不同結構型式和材料的機械密封。機械密封件被廣泛運用于各界企業(yè)。如水泵廠、印染機械廠、造紙廠、電廠、化工廠、制藥造船廠、及污水處理廠，并廣泛應用于醫(yī)院，農業(yè)，設備類冷卻，制革工業(yè)，重型機械等。

選型的主要參數(shù)有：密封腔體壓力（MPa）、流體溫度（℃）、工作速度（m/s）、流體的特性以及安裝密封的有效空間等。

選型的基本原則為：

1. 根據密封腔體壓力，確定密封結構采用平衡型或非平衡型，單端面或雙端面等。

2. 根據工作速度，確定采用旋轉式或靜止式，流體動壓式或非接觸型。

3. 根據溫度及流體性質，確定摩擦副和輔助密封材料，以及正確選擇潤滑、沖洗、保溫、冷卻等機械密封循環(huán)保護系統(tǒng)等。

4. 根據安裝密封的有效空間，確定采用多彈簧或單彈簧或波形彈簧，內裝式或外裝式。

機械密封安裝

1. 機械密封對機器精度的要求（以泵用機械密封為例）

（1）安裝機械密封部位的軸（或軸套）的徑向跳動公差最大不超過0.04～0.06mm。

（2）轉子軸向竄動不超過0.3mm。

（3）密封腔體與密封端蓋結合的定位端面對軸（或軸套）表面的跳動公差最大不超過0.04～0.06mm。

2. 密封件的確認

（1）確認所安裝的密封是否與要求的型號一致。

(2)安裝前要仔細地與總裝圖對照，零件數(shù)量是否齊全。

(3)并圈彈簧傳動的機械密封，其彈簧有左、右旋之分，須按轉軸的旋向來選擇。

3：安裝

安裝方法隨機械密封型式、機器的種類不同而有所不同，但其安裝要領幾乎都相同，安裝步驟和注意事項如下：

(1)安裝尺寸的確定

安裝時，應按產品的使用說明書或樣本，保證機械密封的安裝尺寸。

(2)裝入前，軸(軸套)、壓蓋應無毛刺，軸承狀況良好;密封件、軸、密封腔、壓蓋都應該清洗干凈。為減少摩擦阻力，軸上安裝機械密封的部位要薄薄地涂上一層油，以進行潤滑，考慮到橡膠O形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮裝式靜環(huán)不帶防轉銷的結構，不宜涂油，應干式裝入壓蓋。

(3)先將靜環(huán)與壓蓋一起裝在軸上，注意不要與軸相碰，然后將動環(huán)組件裝入。彈簧座或傳動座的緊定螺釘應分幾次均勻擰緊。

在未固定壓蓋之前，用手推補償環(huán)作軸向壓縮，松開后補償環(huán)能自動彈回無卡滯現(xiàn)象，然后將壓蓋螺拴均勻地鎖緊。

4：使用

(1)當輸送介質溫度偏高、過低、或含有雜質顆粒、易燃、易爆、有毒時，必須采取相應的阻封、沖洗、冷卻、過濾等措施。

(2)運轉前用手盤車，注意轉矩是否過大，有無擦碰及不正常的聲音。

機械密封使用要求

1、機械密封對機器精度的要求(以泵用機械密封為例)

(1)安裝機械密封部位的軸(或軸套)的徑向跳動公差最大不超過0.04～0.06mm。

(2)轉子軸向竄動不超過0.3mm。

(3)密封腔體與密封端蓋結合的定位端面對軸(或軸套)表面的跳動公差最大不超過0.04～0.06mm。

2、密封件的確認

(1)確認所安裝的密封是否與要求的型號一致。

(2)安裝前要仔細地與總裝圖對照，零件數(shù)量是否齊全。

(3)采用并圈彈簧傳動的機械密封，其彈簧有左、右旋之分，須按轉軸的旋向來選擇。

機械密封故障處理

故障原因

機械密封的故障大體上都是由異常的泄漏、異常的磨損、異常的扭矩等現(xiàn)象出現(xiàn)后才被人們所知道。造成故障的原因大致有如下四方面：

1、機械密封的設計選型不對；

2、機械密封質量不好；

3、使用或安裝機械密封的機器本身精度達不到要求；

4、機器運行操作錯誤。

機械密封故障分析

具體情況具體分析

密封失效的原因及分析

（一）密封失效主要有下述三種原因：

1、密封面打開

在修理機械密封時，85%的密封失效不是因磨損造成，而是在磨損前就已泄漏了。

當密封面一打開，介質中的固體微粒在液體壓力的作用下進入密封面，密封面閉合后，這些固體微粒就嵌入軟環(huán)（通常是右墨環(huán)）的面上，這實際成了一個“砂輪”會損壞硬環(huán)表面。

由于動環(huán)或橡膠圈緊固在軸（軸套）上，當軸串動時，動環(huán)不能及時貼合，而使密封面打開，并且密封面的滯后閉合，就使固體微粒進入密封面中。

同時軸（軸套）和滑動部件之間也存在有固體微粒，影響橡膠圈或動環(huán)的滑動（相對動密封點，常見故障）。另外，介質也會在橡膠圈與軸（軸套）磨擦部位產生結晶物，在彈簧處也會存有固體物質，都會使密封面打開。

2過熱

因密封面上會產生熱，故橡膠圈使用溫度應低于設計規(guī)范。氟橡膠和聚四氟乙烯的使用溫度為216℃，丁晴橡膠的使用溫度為162℃，雖然它們都能承受較高的溫度，但因密封面產生的熱較高，所以橡膠圈有繼續(xù)硫化的危險，最終失去彈性而泄漏。（冷區(qū)考慮冷脆）

密封面之間還會因熱引起介質的結晶，如結碳，造成滑動部件被粘住和密封面被凝結。而且有些聚合物因過熱而焦化，有些流體因過熱而失去潤滑等甚至閃火。

過熱除能改變介質的狀況外，還會加劇它的腐蝕速率。引起金屬零件的變形，合金面的開裂，以及某些鍍層裂縫，設計應選用平衡型機械密封，以降低比壓防止過熱。

3超差

正確的裝配公差，對于安裝機械密封是很必要的，軸（軸套）必須有合適的表面粗糙度和正確的尺寸，但制造者很少提供公差數(shù)據，這些數(shù)據對安裝來講都是很關鍵的。（依靠經驗和常識）

機械密封的尺寸精度及形位公差必須符合圖紙要求，超差將會導致密封提前失效。

（二）密封失效原因分析

密封面本身也會提供密封失效的跡象，如振動時，在傳動零件上就會有磨損的痕跡，如痕跡不明顯，則一般是裝配不當造成的。

對于質量較差的石墨環(huán)（動環(huán)）來講，其內部氣孔較多，這是因為在制造過程中，聚集在石墨內部的氣體膨脹將碳微粒吹出的所致，因此這種低質的石墨環(huán)在密封啟用中，其碳微粒很容易脫落，而使密封面在密封停用時粘住。

密封面內圓柱面上的傷痕很可能是外面的雜物進入密封面或安裝不當造成的。密封面上的環(huán)形溝槽，多數(shù)是固體微粒沉積于密封面而引起的。

石墨環(huán)（動環(huán)）的裂紋是由于傳動件的振動，橡膠圈的漲大以及石墨環(huán)本身的內應力造成的，而結焦則是因高溫所致，這在煉油廠的高溫熱油介質中是常見的。

發(fā)煙硫酸、硝酸、氫氟酸、次綠酸鈉、王水、過氫氧化物等對石墨有侵蝕作用的幾種強氧化劑，其腐蝕作用隨溫度增加而加劇。

通常硬環(huán)（靜環(huán)）表面的過熱會引起密封環(huán)的嚴重磨損，如無冷卻的立式泵。在高溫、高壓下、彈簧壓縮過大，軸串動也會過大的情況下，都會引起密封面的過渡磨損，

在檢查硬環(huán)表面時有四種跡象要注意：

（1）陶瓷環(huán)破裂；（2）熱裂；（3）刻痕；（4）鍍層的脫落。

陶瓷環(huán)裝配過緊是破裂的主要原因，裝配不當者也是一個較常見的原因。

由于鍍層材料與基體材料二者線脹速率不同，所以溫度升高時，環(huán)表面會出現(xiàn)裂紋，司太立特合金尤為嚴重。在較高級的涂層材料中，鈷基碳化鎢不如鎳基涂層。而對密封面進行冷卻，能有效地防止熱裂，殘留在密封面上的固體微粒經常損壞表面，如磨削時砂輪上的砂粒就會損傷硬環(huán)表面，導致密封面打開或在密封面之間生成結晶物，而在重新研磨石墨環(huán)后，研磨料就會嵌入石墨環(huán)表面。

橡膠圈的失效與使用方式有關，通常高壓是使壓制成型的○型圈失效的一個原因，當發(fā)現(xiàn)○型變成矩形或環(huán)變硬時，就需要調整壓縮量，否則會發(fā)熱。所以有必要了解一種合成橡膠的使用溫度。合成橡膠圈溶脹大多半是因化學侵蝕造成的，它們都具有一些各自的特點，如氟橡膠耐較高溫度，而乙烯、丙烯○型圈在石油潤滑油中使用會脹大，臭氧對丁晴橡膠有侵蝕作用，所以丁晴橡膠制品不要裝在電動機內，因此高溫及化學腐蝕通常是造成橡膠制品硬化、裂紋的主要原因。

    安裝時橡膠制件被割傷和表面有刻痕，也是密封失效常見的原因。而軸上的舊固定螺釘、鍵槽、花鍵軸，鋒利的軸肩等跡象都會損傷橡膠制件。

這里，對于密封面磨損痕跡尚需補充以下幾點，檢查磨損痕跡，可以幫助分析故障。

1，磨損變寬：表明機泵發(fā)生了嚴重的不對中。

其原因是：（1）軸承損壞；

（2）軸振動或軸變形；

（3）軸彎曲；

（4）泵汽蝕產生振動；

（5）聯(lián)軸器未對中；

（6）管子嚴重變形；

（7）密封靜環(huán)傾斜。

2，磨痕變窄：磨痕比兩個密封面的最小寬度還要窄，這說明密封超壓，壓力或溫度使密封面變形。

3，無磨痕：

說明密封面不粘合。檢查彈簧等補償機構是否打滑或受阻礙。

4，密封面無磨痕但有亮點。

密封面翹曲會出現(xiàn)有亮點而無磨痕。壓力太高，壓蓋螺拴未擰好或未夾好，或泵表面粗糙均能形成亮點。當采用兩個螺拴的壓蓋時，其剛度不夠，變形也是形成亮點的一個原因。

這種癥狀的出現(xiàn)說明：密封可能一開車就發(fā)生泄漏。

5，密封面有切邊：

這是由于密封面分得太開，而在合攏時斷裂。閃蒸（氣化）是較普遍的密封面分開的原因，特別是在熱水系統(tǒng)或流體中有凝液時，水從液體膨脹成蒸氣，可使密封面分開。（冷介質氣化也同樣會造成）

密封的金屬零件，如彈簧、固定螺釘，傳動件及金屬套都可能成為密封失效的根源。受交變應力作用的彈簧受腐蝕是它的首要問題，因為金屬在應力作用下會迅速腐蝕，不繡鋼彈簧易受氯化物的應力腐蝕，且世界上存在許多的氯化物，所以有國外部門建議，不要使用不銹鋼彈簧，而推薦使用耐蝕性較高的哈斯特合金鋼的彈簧。另外，裝配不當造成彈簧疲勞是失效的又一原因。

    機械密封使用的固定螺釘，不要用硬化后的材料來做，因熱處理會降低金屬的耐蝕能力，而未經熱處理的較軟的固定螺釘能緊固在軸上。

振動、偏斜、不同心會使傳動件磨損，如密封面啟動時有粘住的現(xiàn)象時，傳動件會彎曲甚至損壞，而磨擦作用產生的熱常常加劇腐蝕。

金屬套外圓表面的磨痕，可能是從密封側進入套內的固體微粒造成的，它干擾密封的隨動能力。也可能是偏斜，不同心的原因造成的。

金屬在溫升過程中要改變顏色，不銹鋼在使用時應注意下列溫度時的顏色。

淡黃色————溫度為700～800℉（約370～432℃）

棕色————溫度為900～1000℉（約486～540℃）

蘭色————溫度為1100℉（約590℃）

黑色————溫度為1200℉（約648℃）

當密封失效不符合上述任何一種時，檢修就比較困難，但下面幾種情況的泄漏可供參考：

1、泵軸套泄漏

許多軸套不伸出密封箱，因此要判斷泄漏的來源是很困難的。軸套的泄漏通常是穩(wěn)定的，而密封面的泄漏往往是增加或減小。密封面泄漏后，使表面不平，但有時也會磨合到原狀。（有時不要急于檢修，可觀察一段時間再說）

2、如密封周圍是潮濕的，而且看不出漏。這在起動時泵運轉產生的離心力使泄漏的液體回到密封面內，起一道屏障的作用。而從泵上的法蘭或接頭泄漏的液體滴入填料箱內。

3、熱膨脹能使鑲接在金屬部件內的石墨環(huán)松脫，也可能是因低溫使O型環(huán)失去彈性，而導致泄漏。

4、沖洗壓力發(fā)生波動會引起密封失效，沖洗壓力必須比密封腔壓力高一些，啟用裝在泵前的電磁閥和延時開關可保證沖洗中的殘留物在泵啟動前或停車后沖干凈，如使用淬冷的方法來控制溫度，一定要維持密封腔的壓力。

5、如果在冷卻隔套上沉淀一層水垢，我們可在密封腔底部裝一個石墨襯套，利用它的熱屏障作用來解決這些問題。

6、熱交換器的泄漏，往往是冷卻面上的積垢阻礙了熱的傳遞，冷卻器內的流體流速就加快，或者熱交換器的方向裝反了。

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