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过程装备密封技术论文
过程装备密封技术论文 过程装备密封技术论文篇一 机械密封原理及技术 【摘 要】结合化工机械的特点, 探讨机械密封的原理，机械密封的 材料、机械密封的腐蚀和防护。【关键词】机械密封 材料 腐蚀 防护 中图分类号：F407.4文献标识码：A 文章编号：
机械密封即通过动、静环一对相对旋转垂直于轴的两个平行密封端面， 在一定接触压力下，对流体密封。因此，又称端面密封。机械密封在旋转设备上 的应用非常广泛，机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，严重的还将出现 重大安全事故。从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素 和应采取的合理措施。， 一、机械密封的原理：
密封中弹簧和密封流体的压力作用，使相对运动的动、静环接触端面 上，产生合适的压紧力，端面间保持的液膜起平衡压力，润滑端面作用，两端面 需十分光洁，平直，以使端面完全贴合，比压均匀。动、静环密封圈防止密封泄 漏起密封作用外，还可以吸收旋转中产生的振动，起缓冲作用。动、静端面磨损 时，动环在弹簧和密封流体的压力作用下向静环移动，使动、静环始终保持合适 的接触压力，故动环密封圈要具有随动性。一般情况下密封端面要求在不等强度 下使用，即密封端面材质一软，一硬。
1.分类 (1)按密封的主机：泵用机械密封、釜用机械密封、压缩机用机械密 封等;
(2)按不同工作参数，分为高温、中温、低温、高压、中压、低压、 高速、重型等等;
(3)按结构形式分为：平衡型和非平衡型、单端面和双端面机械密封 等。2.安装 (1)准备工作 ①检查轴与轴套的径向跳动、表面粗糙度、外径公差、轴的窜动等是 否满足精度要求;
②检查机械密封的型号、规格是否与要求相符。各零件是否完好，密 封圈尺寸是否合适，动环和静环的表面是否光滑平整。若有缺陷必须更换或修复。
③用干净的汽油对机械密封的零件进行清洗，然后擦干，注意保护密 封面;
④安装机械密封时，先从说明书上查到弹簧的工作长度，然后用卡尺 量得弹簧的自由长度即可得弹簧的压缩量，安装中应保证弹簧的压缩量的偏差不 大于1mm。
(2)检查与测量 ①动环的浮动性，要求动环与轴有一定的间隙，保证间隙为0.3-0.7mm。
②固定环是否偏心泵用机械密封中，固定环(弹簧座)与轴采用滑动配 合，间隙量很小。若间隙较大，固定环就会偏心，作用在密封面上的弹簧力不均 匀时密封出现时泄时封现象 ③动环与静环贴合面的检查:检查时可用90°角尺测量贴合面对轴中 心线的偏差。
(3)安装 首先分别将转动组件中各件与静环组件中各件组装完毕，并做好弹簧 的初步预紧;然后完成动环组件在轴上的安装和静环组件在压盖内的安装，初步 测量动环密封端面至密封腔端面的距离，与静环密封面至端盖端面的距离，两者 之差即为机械密封的弹簧预压缩量，并组装好轴承;对照技术要求的压缩量，参 照实测的压缩量，将压缩量调整合适，将压盖紧固。
安装过程中应保持密封的清洁和完整，不允许用工具敲打密封元件， 以防止密封被损害。机械密封安装在轴上后，用手推动动环应有弹性及顺利之感，然后在密封面上加些机油，将端盖均匀压紧，不得压偏。
(4)检查与试压 安装完毕后，用手盘车，应保证转动灵活，并有一定的浮动性。对重 要设备的机械密封必须进行静压试验和动压试验，试验合格后，方可投入正式使 用。
3.运转 (1)启动前的注意事项：辅助装置、冷却系统是否安装无误;应清洗管 线以防铁锈、杂质进入密封腔;用手盘动联轴器，检查轴是否轻松运转。如果盘 动很重，应检查有关配合尺寸是否正确，设法找出原因并排除故障。
(2)试运行和正常运转：首先启动液封系统、冷却水系统，使密封腔 内充满介质，然后启动主密封进行试运转。如果一开始发现有微量泄漏，但过1-3h 后逐渐减少，为正常磨合过程。如果泄漏量不减少应停车检查;如果机械密封发 热、发烟，一般为弹簧比压过大，可适当降低弹簧压力。经试运转合格后，可转 入操作条件下的正常运转。升温、升压过程应缓慢，并密切注视有无异常现象发 生。
4.停车 应先停主机，再停辅助系统和冷却水系统。停车时间较长时，应将主 机内的介质放净。
二、机械密封的材料：
机械密封的密封性能和使用寿命，与各零件的材料有关，尤其是端面 密封(摩擦副)的材料，辅助密封的材料和弹簧的材料。
1.端面密封摩擦副的材料 摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充 聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。常用材料的 性质如下。
(1)、石墨石墨的优点是耐腐蚀性和自润滑性好，摩擦系数小，耐热冲击性好并 容易加工，缺点是机械强度低，有孔隙。石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的 方法改善。浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。浸树脂石墨耐腐蚀性好，但 不耐高温(耐温约170~200℃);浸渍金属石墨高温性好(浸青铜、铝、铅等耐高温可 达400~500℃)，但耐腐蚀性差。石墨是使用最广泛的非金属材料，用作中低转速 机械密封的动环和高速机械密封的静环。好的石墨，肉眼看来致密，手指摸上去 不大脱粉，不大染黑手指。
(2)、陶瓷 陶瓷的优点是耐腐蚀性好，硬度很高，耐磨性好，缺点是脆性大以及 硬度过高而难以加工。应用较多是氧化铝陶瓷，还有金属陶瓷。陶瓷多用于腐蚀 性介质、中低速的场合。
(3)、堆焊硬质合金 在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金，优点是硬度高，耐 磨性好，耐温性好(500℃以下)，耐腐蚀或汽蚀性好，缺点是易产生气孔、夹渣 和表面硬度不均匀。
2.辅助密封圈的材料 对辅助密封材料的要求是弹性好，摩擦系数小，耐磨、耐热和低温性 好，抗介质腐蚀、溶解和老化等，此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。
常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯，此外还有软聚氯乙烯。
(1)、橡胶 橡胶有较好的弹性、缓冲性、吸振性、耐热性、耐腐蚀性。橡胶密封 圈的密封效果好，应用最广泛。常用的橡胶有硅橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶和氟 橡胶等。
(2)、聚四氟乙烯 聚四氟乙烯的优点是化学稳定性、耐油、耐溶解、耐湿性优异，摩擦 系数低，适用于各种腐蚀介质，缺点是弹性比橡胶差，易产生永久变形。3.弹性元件材料 (1)、弹簧材料 对弹簧材料的要求是：弹性好、耐介质腐蚀。常用弹簧材料有不锈弹 簧钢(1Cr18Ni9Ti等)、铬钢(3Cr13、4Cr13等)、碳素弹簧钢(60Si2Mn等)和磷青铜。
(2)、波纹管材料 对波纹管材料的要求是：良好的焊接性能;较大的弹性;一定的耐腐蚀 性。常用的波纹管材料有铁基、铜基和镍基合金以及钛材等。一般以铁基中的镍 铬奥氏体带材为主，尤以1Cr18Ni125MnMo2Ti用得最多。高镍弹性合金被认为 是制作波纹管较理想的材料，含铝的材料用一般焊接技术时会遇到困难。目前国 外用得最多的波纹管材料有AM350(近似Cr16Ni45MnMo3N)属于固溶体、低强度、 低硬度、高延伸率。
三、机械密封渗漏现象及原因：
目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛，而随着产品技术水平的 提高和节约能源的要求，机械密封的应用前景将更加广泛。机械密封亦称端面密 封, 其有一对垂直于旋转轴线的端面, 该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作 用下, 依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合, 并相对滑动, 从而防止流体泄漏。
四、机械密封的腐蚀和防护：
机械密封出现故障的机会较多，比例较大，常见的损坏形式可分为腐 蚀损坏、热损坏和机械损坏三种，由于机械密封特殊的结构形式和千差万别的工 作环境，其腐蚀形态也存在多样性的特点。
1.金属环腐蚀 表面均匀腐蚀。如果 金属环表面接触腐蚀介质，而金属本身又不耐腐蚀，就会产生表面腐蚀，其现象 是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。金属表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态， 无膜的金属腐蚀很危险，腐蚀过程以一定的速度进行，这主要是选材错误造成的。
成膜的腐蚀，其钝化膜通常具有保护作用的特性，但金属密封环所用材料，如不 锈钢、钴、铬合金等其表面的钝化膜在端面摩擦中破坏，在缺氧条件下新膜很难 生成，使电偶腐蚀加剧。
2.非金属环腐蚀 石墨环的腐蚀用树脂浸渍的不透性石 墨环，它的腐蚀有三个原因：一是当端面过热，温度180℃时，浸渍的树脂要析 离石墨环，使环耐磨性下降;二是浸渍的树脂若选择不当，就会在介质中发生化 学变化，也使耐磨性下降;三是树脂浸渍深度不够，当磨去浸渍层后，耐磨性下降。所以密封冷却系统的建立，选择耐蚀的浸渍树脂，采用高压浸渍，增加浸渍 深度是非常必要的。
3.辅助密封圈及其接触部位的腐蚀 辅助密封圈的腐蚀橡胶 种类不同，其耐蚀性亦不同。由于橡胶的腐蚀、老化，其失效的橡胶遭腐蚀后表 面变粗糙且失去弹性，容易断裂。橡胶耐油性因品种而异，不耐油的橡胶易胀大、 摩擦力增大，浮动性不好，使密封失效。橡胶与F4耐温性差，硅橡胶耐温性最好， 可在200℃使用。
过程装备密封技术论文篇二 浅谈化工机械密封技术 【摘要】本文主要分析了化工密封为什么失效和失效后的危害，也结 合实际工作中的经验探讨了化工机械在密封失效之后应该采取什么措施和改善 的对策。
【关键词】化工机械;密封 任何一种密封我们所想达到的效果都是要严密、泄露量少、使用寿命 长，且在实施过程中还要求操作简便，方便日后维修，成本更要低，从化工密封 上来说也是如此的要求，它的泄漏量可控制在0.2～3mL之间，至少要保持一年 以上的使用寿命，理论上化工密封应该是长期永久耐用的，但在实际操作可能会 出现各种情况，是它达不到应有的使用寿命，例如化工解析密封存在质量问题、 人为操作问题、安装误差、冲洗系统失去效果等原因。
1、确定密封损坏的判断标准 1.1 判断辨识泄漏量 1.2 判断辨别每分钟泄漏量的多少 参考标准为化工器械密封轴径在50mm以下时，泄漏量不得超过 3ml/min，轴径在50～120之间时，泄漏量要控制在6ml/min以下。
1.3 泄漏量的定义判别 分为正常泄露和反常泄露两个概念，符合正常标准而又稳定的泄露为正常泄露，反之短期超过标准的泄露则是反常泄露。新安装的密封装置或者正处 于跑合期，或者停用密封装置又重新启动时，以及电压波动影响，工艺状况发生 变化时都是有可能引起反常泄露，这个时候要经常观察，一般都会自行消除泄露 的情况，如果长时间没有正常，就需要拆卸装置来进行检查了。
2、化工机械失效的原因分析 2.1冲洗原因 这是化工机械本身造成的原因，动环和静环之间会相互摩擦，之间会 生热，就会给化工机械造成某些影响，例如摩擦副内液膜汽化形成干摩擦，或者 粘度下降，起不到很好的润滑作用，摩擦副介质蒸汽压增强，会形成泄露，致使 介质加快腐蚀的作用，辅助密封圈失去弹性，出现老化的现象，动静环产生变形， 这都是化工机械本身特点存在的现象。
摩擦一定生热，为了消除这种现象，延长使用寿命，我们必须针对不 同介质需要的条件针对性的进行冷却，以确保表面液膜存在，保持着润滑的作用， 这也是化工机械能继续工作下去的最基本的条件。有些机械介质中含有悬浮颗粒 以及一些杂质，这些颗粒会进入到摩擦副，会影响到动静环的运动，加大它的磨 损，静环密封圈失去浮动，弹簧失去弹性，这样密封的效果就会减弱，所以这时 候会用净化后的清洁液或者蒸汽对摩擦副进行冲洗，让其中的固体颗粒和悬浮颗 粒冲掉，来保证化工机械的正常运转。
另外冲洗之后可能也会造成化工机械的密封效果变弱，形成这种原因 的情况可以考虑以下几点：过滤器由于冲洗形成堵塞导致冲洗液流量不足;没有 过滤器，致使冲洗液中的杂质进入密封面;冲洗液管道逆阀使工艺液体流进入管 道，增加颗粒和悬浮物，致使冲洗液的化工机械失效。
2.2 静密封失效 它的失效是由于密封圈本身有缺陷造成的，比如说尺寸太大或者存在 老化的现象，一般只要密封圈的结构设计的合理，材料选择的合适，在安装之前 做认真的对比和检查，仔细安装静密封是可以保证密封圈的安装质量的。
2.3 动密封点失效 影响动密封效果的从理论上来说主要由四点原因：第一是介质原因，介质的粘度、清洁度和介质压力。一般粘度高的比较不容易泄露，介质比较干净 稳定的不宜泄露，压力小的不容易泄露;第二是轴的影响，一般情况下轴的转速 越低越不容易泄露，转动中摆动幅度小越不易泄露，轴越粗那密封面会越宽，即 垂直偏差就会越明显，则比较容易发生泄露;第三原因是密封结构，波纹管密封 的浮动性最好，用四氟塑料密封圈的话效果就比较差;第四点密封端面在制造和 安装质量中以端面平面度与转轴轴线的垂直最为重要。
2.4 振动偏大 化工机械振动比较大会造成密封效果缺失，但是振动的原因往往不是 化工机械密封自身的原因，根本的源头是在泵的其他零部件，比如说泵轴设计不 合理，轴承精确度不够。径向力偏大，加工不当等原因都有可能造成振动偏大。
3、提高化工机械效果的措施 3.1 运行平稳 良好的运行环境肯定是会提高化工机械的效果，比如说停车减少会减 少突然停车中造成的瞬间破坏力，启动和运行条件正常变化为泵的运作提供了稳 定的环境，这些都可以让密封寿命大大提高。
3.2 连续冲洗 适当合理的冲洗会减少化工机械的泄露。冲洗的内容包含了两个方面， 一个是工作介质的自冲洗和工艺液冲洗，这些冲洗都会对介质进行一个调整和检 查，让介质的压力、流量和温度都能保持在标准范围内，另一方面对洗液过滤器 的清晰还可以保证过滤器畅通，减少因为冲洗原因造成的密封损坏。
3.3 设备改良 设备要进行改进，这都是实践工作中总结出来的，技术上的改进才能 进一步长久的保证机械性能得到良好地发挥。比如说：DA302塔循环水泵更换化 工机械后，一直出现短暂间歇性的密封损坏，查找原因是因为泵壳密封环和叶轮 口环间间隙不足产生了摩擦，使得泵产生较大的振动让密封损坏，经过后来的加 工让口环配合间隙达到1.4mm，才解决了这一个问题。
3.4 安装安装过程的仔细认真、准确无误是能够保证化工机械寿命延长的，除 了保证环境的稳定来消除密封失效的可能，那设备安装出差错就成了密封失效的 主要的原因了。安装中的误差会多少造成振动加大，轴和壳体不合理运动会加大 泵的振动，对密封是有影响的，所以检修队伍人员的素质和技术要求也都要有保 证。
4、结论 本文的分析讨论可以看出，对于意外密封失效其实是有能力减少的， 随着工艺的提高、检修质量改善、设备技术改进是能够使得机械密封达到预想的 设计寿命的。另外，操作员工的技术培训也是非常有必要的，员工扎实的理论基 础，纯熟的技术操作、丰富的实践经验都能再最大程度上减少甚至避免失效情况 的出现，这些都是保持企业可持续发展、经济效益提高、工厂高效运转的根本。
