API682离心泵和转子泵用轴封系统标准学习课件

与上图对比密封进出口的方位
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第十四天（续）
➢ 密封压盖连接口角度要求： ➢ 对于卧式泵，00定义为顶部的竖直方向； ➢ 对于立式泵，冲洗接口（用字母“F”表示）
位置为00。
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第十五天
➢ 所有的机械密封（无论何种形式和布置方式） 都应采用没有台肩的集装式设计。
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第二十五天
➢ 补偿密封环要求： ➢ 多弹簧密封比单弹簧密封轴向上的尺寸更紧凑，
压紧载荷更均匀，当采用双端面密封时，多弹 簧更适用，（空间需求更小）； ➢ 应用单弹簧密封时，一般需要增加6-13mm 的轴向空间，单端面有利有弊，其可采用较低 刚度的弹簧达到相同的端面载荷，更能承受轴 向偏心； ➢ 单弹簧的横截面比较大，适用腐蚀性的流体密 封，而多弹簧要防止在泵送刘体外，以防腐蚀。
径与螺纹外径至少1.6mm间隙； ➢ 轴套最薄处，最小径向厚度为2.5mm。（当
利用伸出密封端盖的轴套来安装定位板，并在 轴套上开设凹槽，此时不适用最小径向直径要 求； ➢ 过薄轴套容易变形。
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第二十三天
➢ 紧定螺钉要求： ➢ 传动环的紧定螺钉要有足够的硬度，才能确保
其嵌入到泵轴中，应确保泵轴和传动环的紧固 螺钉之间有足够的相对硬度差值。 ➢ 传动环和紧定螺钉的结构应保证在150%的最 大额定压力所产生的轴向载荷下轴套保持轴向 定位。（附录F3）硬度对比
➢ 宜采用静止补偿组件的情况： ➢ 平衡直径超过115mm； ➢ 由于管路载荷、热变形或压力变形使泵壳或密
封断面变形或偏心； ➢ 密封腔的安装于轴不垂直，高速旋转不垂直加
重； ➢ 平衡直径：弹簧滑移式密封为补偿密封环密封
圈产生轴向滑动时接触的那个直径，波纹管密 封的平衡直径为波纹管的平均直径。
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第八天
➢ 密封标准中关于密封形式的三个“3” ➢ 3种密封系列：
系列1、系列2、系列3 ➢ 3种密封型式：
A型、B型、C型 ➢ 3种密封布置方式：
布置方式1、布置方式2、布置方式3
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第九天
➢ 密封系列 ➢ 系列1密封：用于非API610密封腔的情况，但需
要满足ASME B73.1,ASME B73.2密封腔尺寸； 密封腔温度-40℃-260℃，密封腔压力≤2Mpa （表压） ➢ 系列2密封：用于满足API610密封腔的情况，密 封腔温度-40℃-400℃，密封腔压力≤4Mpa（表 压） ➢ 系列3密封：提供最严格的检验和文档的密封设 计。用于满足API610密封腔的情况，密封腔温 度-40℃-400℃，密封腔压力≤4Mpa（表压）
➢ 密封腔螺栓要求： ➢ 密封腔应使用四根螺栓； ➢ 为保证承压部件强度，螺纹孔底部应留存螺栓
一半厚度的裕度； ➢ 把紧螺栓不应采用细牙螺纹； ➢ 应选用双头螺柱，不许采用单栓； ➢ 螺柱必须外漏螺母之外
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第二十二天
➢ 轴套要求： ➢ 轴套与轴的密封应采用O形圈或柔性石墨环； ➢ 轴套内的O形圈应安装在靠近叶轮的一端； ➢ O形圈穿过轴上的螺纹进行安装时，O形圈内
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第六天
➢ 分瓣式浮动节流套：由箍紧装置保持的周向分瓣 组成的环形节流套；
➢ 喉口衬套：在密封腔和叶轮之间，用于在轴套或 轴的周围形成较小间隙的部件；
➢ 节流套：靠近机械密封端盖法兰外侧，用于在轴 套的周围形成有限狭小间隙控制流体流量的抑制 装置；
➢ 固定节流套：安装在抑制密封腔内部的静止部件 上，与旋转部件之间具有径向间隙的圆筒状结构， 将两区域分开，并为泄漏的流体提供通道。固定 节流套的L/D应小于0.2或者更小（直径是长度 的5倍）。
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第七天
➢ 密封系统中的符号 ➢ A 密封端面面积 mm2 ➢ F0 开启力 N ➢ f 摩擦系数 ➢ K 平衡系数 ➢ V%AB 组分A在混合流体B中的体积分数 ➢ ⊿P 压差 Mpa ➢ ρA 组分A的密度 ➢ ρB 混合流体B的密度 ➢ ωAB 组分A在混合流体B中的质量分数
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第十七天
➢ O形密封圈：处于安装静止部位时，表面粗糙 度最大为1.6μm，安装滑动部位的密封圈，表 面粗糙度最大为1.3μm；
➢ 安装静止O形密封圈的泵轴台肩上应有最小半 径3mm的圆角或最小1.5mm的倒角（15-30 度）；
➢ 全氟橡胶的膨胀比大多数材质的O形圈大，若 安装全氟橡胶时，O形槽要比氟橡胶的宽。
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第四天
➢ 柔性石墨：优质鳞片石墨经化学处理高温膨胀 压制而成的材料，用于从低温到高温各种工况 下机械密封的静止密封。
➢ 氟橡胶：是一种饱和高分子聚合物，所有的氢 原子都被氟原子替换，是一种优秀的碳氢化合 物，具有良好的化学相容性。
➢ 全氟橡胶：全氟化的碳氟化合物，一般用于保 温和腐蚀工况下的辅助密封。
➢ O形圈：截面形状为“O”形的弹性密封圈， 可作为辅助密封和静密封。
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第五天
➢ 最高许用温度：制定的最高操作压力条件下,所 能连续承受的最高温度；最高许用温度要考虑密 封垫圈及O形圈的使用温度极限而确定。
➢ 最高许用工作压力：指在最高操作温度条件下， 所能持续承受的最高压力；
➢ 材料的屈服强度和断裂强度与温度相关。零部件 的应力水平依赖于操作压力，因此材料强度极限 和操作应力之间的裕量，依赖于材料的操作温度 和零部件的应力水平，如果温度下降，则材料强 度提高，零部件的应力水平也可能升高，这就是 最高许用温度和最高操作压力相关的原因。
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第二十六天
➢ 密封端面材料要求：
➢ 当双端面密封应用在腐蚀工况时，没有接触腐蚀流 体的密封元件与接触腐蚀流体的密封元件采用不同 材料是很常见的。
➢ 密封端面的每一个密封环必须采用经过浸渍处理的 高级防起泡石墨环，以减少磨损、防止化学腐蚀、 减小孔隙。
➢ 对于系列2和系列3密封（温度大于260，密封腔压 力大于2Mpa）一个密封环应采用烧结碳化硅或无压 烧结碳化硅）
化橡胶（FFKM）； ➢ 如果全氟化橡胶不能满足温度和化学性能的要
求时，应选择柔性石墨作为辅助密封材料； ➢ 聚四氟乙烯不作为本标准的推荐材料。
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111天学习计划
➢ 离心泵和转子泵用轴封系统
➢ 给您看得见的进步。
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第一天
➢ API682标准适用的机械密封轴径范围是 20mm-110mm；
➢ 额定动态密封压力：轴旋转时，最高许用温度 工况下，密封和密封组件连续工作所能承受的 最大压差。同理：可知额定静态密封压力。
➢ 每对端面的平均液体泄漏率应小于 5.6g/h。
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第十八天
➢ 静止部件与旋转部件间隙 ➢ 为了加强密封端面附近流体的循环和冷却，对
于接触式密封，密封的旋转部件与密封腔、密 封端盖静止内表面之间的最小直径间隙6mm； ➢ 对于非接触式密封，密封的旋转部件与密封腔、 密封端盖静止内表面之间的最小直径间隙 3mm；
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第十九天
➢ 密封腔有三种类型： ➢ 传统型 ➢ 外装型 ➢ 内装型
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第三天
➢ 密封形式可以分为平衡型和非平衡型；如何界 定属于哪种型式，主要取决于密封的平衡系数；
➢ 密封平衡系数：承受密封腔内流体压力而产生 闭合力的密封面面积与总密封端面面积的比值； 通俗讲，带轴间的为非平衡型，不带轴间的为 平衡型；
➢ 补偿组件：相对于轴或轴套或密封腔，能够做 轴向移动的组件
➢ A、B型式密封应优先采用旋转式补偿组件，C 型密封应采用静止式补偿组件。
➢ 如果密封断面平均直径处的线速度超过23m/s， 应采用静止式补偿机构。（当速度增加时，旋 转补偿组件需要更快的变形反应，来使密封面 闭合，当速度非常高时，密封面的闭合力非常 大，会影响密封的使用寿命。
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第十Байду номын сангаас天
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第二十天
➢ 密封腔的常规数据要求： ➢ 密封腔的需用压力应大于等于泵的最大许用工
作压力； ➢ 密封腔应有3mm的腐蚀裕度； ➢ 密封端盖要有至少3mm厚的台肩，用来承受
密封腔内压力施加到密封元件的轴向载荷，详 见图13 ➢ 密封安装部件，总跳动不超过0.125mm。
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第二十一天
➢ 介质含有颗粒，黏度较高和高压工况时，机械密封 端面需要采用硬对硬材料组对。
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第二十七天
➢ 轴套材质要求： ➢ 密封轴套应该是不锈钢轴套（316、316L或
316Ti，或者同等材料） ➢ 用于腐蚀工况下合金泵的密封轴套应该使用与
泵壳相同的合金材料，或者具有更好抗腐蚀能 力的材料。
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者是泵送流体向抑制密封中泄漏，而后者完全消 除了泵送流体向大气中的泄漏。 ➢ 在布置方式2密封结构中，外侧密封可以是湿式 密封，也可以是干气密封。如果外侧密封是湿式 密封，外侧密封腔中引入无压的缓冲液；如果外 侧密封是干式密封，则定义此密封为抑制密封， 抑制密封腔中采用缓冲气体。
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第十二天
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第二十四天
➢ 非补偿密封环要求： ➢ 非补偿密封环的防转机构应考虑到尽量减少密
封面的变形，一般情况不采用夹持密封环的方 式来防止非补偿密封环转动，因该设计很容易 导致密封变形，导致密封闭合失效； ➢ 安装在密封端盖上的非补偿密封环最内侧，与 过程流体接触少，因而不能有效的散热。可能 会由于温度梯度导致端面变形。（前面C型的 原因）
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第十天
➢ 密封型式 ➢ A型密封：为平衡型、内装式、集装式、多弹簧、
滑移式补偿机构，辅助密封件为橡胶O形圈。 ➢ B型密封：为平衡型、内装式、集装式、金属波
纹管密封，辅助密封圈为O形圈；金属波纹管密 封的优点在于仅使用一个静止的辅助密封。低温 工况下，常指定采用B型密封代替A型密封； ➢ C型密封：为平衡型、内装式、集装式、金属波 纹管密封，辅助密封件为柔性石墨。波纹管密封 本身为平衡型密封，在高温且布置1的工况下主 要选择静止式金属波纹管密封。
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第二天
➢ 密封安装的三种结构背对背，面对面，面对背 ➢ 背对背机构：轴向双端面密封中，两个补偿组
件装在两对密封环之间，被密封介质位于内侧 密封的内径处，隔离流体或缓冲流体位于内侧 密封和外侧密封的外径处。 ➢ 面对背机构：在两个补偿组件之间有一个非补 偿密封环，同时一个补偿组件装在两对密封环 之间（第二个限制条件的意义）。 ➢ 面对面结构：两个非补偿密封环安装在两个补 偿件之间。
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第十天
➢ 密封型式 ➢ A型和B型密封的使用温度≤176℃，C型密封的
使用温度≤400℃。 ➢ 超出A型、B型、C型的密封温度范围的密封称为
工程密封，用符号ES表示。 ➢ 对于布置2和布置3密封可以在不同的结构中采
用混合的密封型式（A、B、C）
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第十一天
➢ 密封布置方式 ➢ 布置方式1密封：每套集装式密封中有一对密封
➢ 密封结构型式代码 接触湿式密封（CW) 非接触式密封（NC）（湿式或干式） 抑制密封（CS）（湿式或干式）
➢ 端面组合方式 面对面密封安装结构（FF） 面对背密封安装结构（FB） 背对背密封安装结构（BB）
➢ 带节流装置 带固定节流套（FX） 带浮动节流套（FL）
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第十三天
➢ 密封运行目标 ➢ 所有密封宜能够连续运转25000小时，而不必更
换； ➢ 当抑制密封腔或缓冲腔压力等于或小于密封泄漏
压力开关设定值的情况下（即密封腔表压不超过 0.07Mpa时，布置方式2密封的外侧密封宜能够 连续运行25000小时，而不需要更换。当抑制密 封腔或缓冲腔压力等于密封腔压力时，抑制密封 宜至少能够运行8小时。
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第十四天
➢ 密封结构识图（详见后续）
第二十八天
➢ 弹簧材质要求： ➢ 多弹簧密封的弹簧因横截面较小，应使用
C276合金或C4合金材料； ➢ 单弹簧密封的弹簧因横截面较大，应使用316
不锈钢材料。 ➢ 也可以说成，316不锈钢材质只适用于单弹簧。
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第二十九天
➢ 辅助密封材质要求： ➢ O形圈应采用氟橡胶（FKM） ➢ 因受温度限制不能使用氟橡胶时，需采用全氟
端面 ➢ 布置方式2密封：每套集装式密封中有两对密封
端面，且两对密封端面之间的压力低于密封腔压 力。 ➢ 布置方式3密封：每套集装式密封中有两对密封 端面，且隔离流体由外部引入到两对密封端面间， 其压力高于密封腔压力。
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第十一天
➢ 密封布置方式 ➢ 布置方式2和布置方式3密封的基本差别在于前