機械密封大全_ 中國流體密封機械協會

2023-03-31 05:05:02

機泵裝置中，機動設備的機械密封約佔整個動密封數量的80%-85%。而在機泵故障中，機械密封的故障大約佔整個維修工作量的一半。可見機械密封在機泵維修中所佔的位置。由於機泵所輸送的介質千差萬別，工藝條件各不相同，所以了解這些情況對機封的選擇及維護很重要。結合多年來在機封選擇和維修中的經驗，介紹幾種特殊工況下機械密封的工作特點和注意事項。

一、高溫下的機械密封

一般情況下，介質的溫度超過120℃即認為是高溫密封。此時機械密封存在的主要問題有：(1)由於摩擦副端面溫度升高，導緻密封端面間液膜氣化，摩擦係數隨之增大，磨損加劇，溫升加大，密封環產生熱變形或熱裂而失效；(2)機械密封中的輔助密封圈材料一般為橡膠或聚四氟乙烯，由於長時間在高溫環境中，容易老化和分解，造成密封失效；(3)高溫下機械密封的彈性元件易產生疲勞和蠕變，使密封失效；(4)高溫會加劇金屬材料的腐蝕，縮短機封的使用壽命。

為保證機械密封在高溫環境下正常工作，可以採取如下措施。

1．給機封增加冷卻衝洗裝置。

2．選擇耐高溫的材料，根據不同的工作溫度選用不同的材料。

丁腈橡膠溫度上限為80℃，矽橡膠和氟橡膠為200℃，聚四氟乙烯為250℃。另外，機械密封中的非金屬摩擦副多採用石墨浸漬材料製成，所以也要根據不同的工作溫度選用不同種類的浸漬石墨。一般浸巴氏合金石墨適用溫度範圍小於150℃，浸樹脂石墨適用溫度範圍為170~200℃，浸銅、鋁、鉛的石墨可在小於400℃的工作條件下使用。動環組件應儘可能選用膨脹係數相近的材料，以防止高溫下動環和動環座的連接鬆動。

3．選擇金屬波紋管機械密封。

金屬波紋管密封近年來在高溫密封中使用很多，並且取得了很好的效果。在該種機封中，金屬波紋管取代了普通機封中的彈簧，省去了動環輔助密封圈，不需要克服動環補償時與轉軸的摩擦和磨損，因此在高溫下使用，一般都能取得不錯的效果。

二、低溫下的機械密封

在煉油化工裝置中，低溫輸送的介質一般都具有豁度小、潤滑性差、容易氣化的特點，而且介質在氣化時大量吸熱，使周圍溫度急劇下降，造成空氣中水氣的凝結，導致端面及其周圍結冰，使端面貼合不嚴引起洩漏。同時，因潤滑性差，端面摩擦產生的熱量較多，若不能及時轉移，必然會加劇端面處的氣化，造成惡性循環，加速密封面的早期失效。另外，低溫密封的輔助密封圈在低溫下發硬失彈也容易導致洩漏。

對低溫密封，除了選擇合適的輔助密封圈材質外，還要注意以下幾點。

1．改進密封結構及正確選擇摩擦副材料。實踐證明，在靜環表面開圓弧形凹槽可形成流體動力密封，增加流體膜承載能力，改善端面潤滑條件，有效延長機封工作壽命。在端面配對方面，碳化鎢一M106K石墨組對（即動、靜環材料）一般要優於其他材料，因為其潤滑性好，摩擦係數低，導熱性也比較好。

2．選擇合適的端面比壓。低溫密封由於端面潤滑性差，容易發生氣化、結冰，所以在保證密封可靠的前提下，端面比壓可適當減小。一般機械密封比壓值推薦為0.29-0.59MPa，對低溫密封可取其下限。對金屬波紋管機械密封，由於動環沒有軸向摩擦，端面比壓甚至可以低於下限。

3．工藝上採取相應措施。如儘量減少介質的含水量；保持密封腔壓力的相對穩定；儘可能配備衝洗冷卻裝置；在設備啟動前，對機封部位進行適當預熱等。

三、高速下的機械密封

當轉速超過3000r/min或者摩擦副的線速度超過25m/s時，一般可視為高速密封。在高速條件下，摩擦端面由於線速度很大，摩擦產生的熱量也多，此時端面液膜不容易形成，磨損加劇。高速還容易引起旋轉環的振動，並受到較大的離心力作用，不利於端面間液膜的形成和維持。所以在高速情況下，為了減小離心力和振動的影響，應儘量減少轉動部件，採用彈簧靜止式結構。也可以加強對摩擦副端面的冷卻和潤滑。另外還可選用[PV]值高的摩擦副材料，減小端面的接觸寬度，或者採用受控膜機械密封。近年來，一種名為差動環式的機械密封也在高速設備中得到應用。由於在原先的動靜環中間加入了一個差動環，可以將摩擦副線速度降低一半，取得了不錯的效果。