泵用密封的改造介绍

实习转正论文
题目：泵用密封的改造（1#污水外输泵）姓名：杨海霞
指导老师：段强
毕业院校：青海大学
专业：化学工程与工艺
完成日期：2006年7月
目录
[摘要] (3)
[关键词] (3)
一、密封 (4)
1机械密封 (4)
（1）机械密封的原理 (4)
（2）机械密封的结构 (4)
（3）机械密封的种类 (6)
（4）机械密封用材料 (7)
(5)机械密封可能的泄露途径 (8)
2、填料密封 (9)
（1）软填料密封的结构与原理 (9)
（2）软填料密封的材料 (10)
（3）软填料存在的问题与改进 (10)
3机械密封与填料密封的比较 (11)
二、供排水1#外输泵的密封改造 (12)
三、启迪 (12)
致谢： (14)
论文体会： (15)
参考文献 (16)
泵用密封的改造（1#污水外输泵）
[摘要]：随着现代企业生产技术的日益发展，石油化工装置更是具有大型、连续和自动化程度高的特点。

泵和压缩机是装置
运行的动力，而机泵正常运转的重点是做好轴的密封工作。

由于介质具有易燃、易爆、有毒和腐蚀等性质，不做好密
封工作，安全无保障，生产无从谈起。

[关键词]：机械密封软填料密封泄露压力流量
现代石油化工装置具有大型、连续和自动化程度高的特点。

泵和压缩机是装置运行的动力，而机泵正常运转的重点是做好轴的密封工作。

由于介质具有易燃、易爆、有毒和腐蚀等性质，不做好密封工作，安全无保障，生产无从谈起。

石油化工还具有高温高压等特点，这给机泵轴封提出了更高的要求，泵轴密封的性能是评价泵质量的一个重要指标，泵中液体泄露回造成介质浪费和环境污染。

易燃、易爆、剧毒、腐蚀性、放射性物质泄露会危机人身及设备安全，环境中的气、尘、水漏入机泵内部会使轴承、轴套等过早磨损报废，连续性生产的炼油厂、化工企业，密封故障是造成非计划停车的主要原因。

正是在这种客观形势的催促下，机械密封目前在泵类产品中应用非常广泛。

一、密封
1、机械密封
（1）机械密封的原理
机械密封是一种流体旋转机械的轴封装置，比如离心泵、离心机和压缩机等设备。

由于传动轴贯穿在设备内外。

这样，轴与设备之间存在一个圆周间隙。

设备中的介质向外泄漏，如果设备内压力低于大气压，则空气向设备内泄漏，因此必须有一个阻止泄漏的轴封装置。

机械密封确切的说，旋转机械端面密封是一种靠弹性元件对静、动环端面摩擦副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧达到密封的轴向装置。

（2）机械密封的结构
其主要由动环和静环组成的摩擦副；缓冲补偿机构（由弹性元件为主要零件）；辅助密封圈（动环、静环密封圈）；传动结构（使动环随轴旋转的机构）四部分组成。

主要通过传动座和推环，带动环旋转。

动环端面，动环端面紧密贴合，阻止了介质的泄漏。

摩擦副表面磨损后，在弹簧地推动下实现补偿，为了防止介质通过动环与轴之间的泄漏，装有动环密封圈，而静环密封圈则阻止了介质沿静环和压盖之间的泄漏。

其各个零部件的作用为：
ａ、端面摩擦副（动、静环）保持紧密贴合组成密封面防止介质泄露。

要求动、静环具有良好的耐磨性，动环可以轴向移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好贴合，静环有浮动性，起缓冲作用。

ｂ、弹性元件（弹簧、波纹管、蛇形套等）主要起补偿、预紧及缓冲作用，也是对密封端面产生合理比压的因素。

要求始终保持弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦，起动环补偿作用。

材料要求耐腐朽性。

ｃ、辅助密封（Ｏ行环、Ｖ形环、楔形环及其它异形密封环）主要起到静环和动环的密封作用，同时也起到浮动性和缓冲的作用。

要求静环的辅助密封元件保证静环与压盖之间的密封性，使静环有一定的浮动性；动换的辅助密封元件保证动环与轴或轴套之间的密封。

材料要求耐热、耐寒方面与介质接近。

ｄ、传动件（传动销、传动环、传动座、传动键、传动突耳或牙嵌式联轴器），其作用是将轴的转矩传给动环。

材料要求耐腐蚀和耐磨损。

ｅ、紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套）起着静、动环的定位、固紧作用。

要求定位正确，保证摩擦副密封面处于正确的位置，并且保持良好贴合的的弹簧比压；同时要求拆装方便，容易就位，能重复使用。

与辅助密封配合处应注意安装密封环的倒角和压弹量，特别注意动换密封圈与轴套配合处，要求耐腐蚀和耐磨损，必要时采用硬面复层。

（3）机械密封的种类
机械密封被广泛地应用于各种流体旋转机械的轴封，工况不同，使用的密封也不同。

按使用条件和设备可分为
ａ、单端面、双端面和多端面密封。

只有一对摩擦副的密封为单端面密封，有两对摩擦副的密封为双端面密封，两对摩擦副以上的密封为多端面密封。

单端面密封结构简单，是最常用的密封形式。

双端面密封有两对摩擦副在一个密封腔内（起密封、润滑和冷却作用）。

ｂ、内装式和外装式（内置式和外置式）密封。

弹簧安装在密封箱内与介质接触的密封为内装式密封；弹簧安装在密封箱外不与介质直接
接触的密封为外装式密封。

前者可利用密封箱内介质压力来密封，使用工作条件范围广，后者用于强腐蚀、高粘度和易结晶的介质，及工作压力较低的场合。

ｃ、平衡性和非平衡性密封。

介质作用于单位密封面上的轴向压紧力小于密封室内介质压力时的密封为部分平衡型密封；介质作用于单位密封面上的轴向压紧力大于或等于密封室内介质压力时的密封为非平衡型密封；
ｄ、单（大）弹簧与多（小）弹簧密封。

只有一个弹簧的密封为大弹簧密封；沿圆周点分布许多弹簧的密封为小弹簧密封。

前者用于小直径（轴径为60～150mm）、低速密封；而后者可用于大轴径、高速密封。

但在腐蚀介质和有固体颗粒介质的场合下，小弹簧结构易腐蚀和堵塞，易失效。

ｅ、静止式和旋转式密封。

弹簧不随轴一起旋转的密封为静止式密封；弹簧随轴一起旋转的密封为旋转式密封。

由于静止式密封的弹簧不受离心力影响，长用于高速机械密封中；而旋转式密封不适用于机械。

ｆ、内流型和外流型密封。

介质泄露的方向与离心力相反的密封为内流型密封；介质泄露的方向与离心力相同的密封为外流型密封；由于内流型密封中离心力阻止泄露液体，其泄露量较外流型少。

前者适用与高压。

（4）机械密封用材料
机械密封的材料是其赖以存在和发展的基础。

摩擦副在高速旋转中要抵抗介质的腐蚀，承受一定的压力，进行热交换。

在相对运动和
摩擦的情况下完成密封的任务，因此对材料提出了一些要求。

ａ、在防腐蚀方面要有良好的化学稳定性，能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀；
ｂ、在物理机械性能方面要有较高的弹性模量、强度及许用pｖ值，低的摩擦系数和膨胀系数，优良的耐磨性和自润滑性以及良好的不渗透性等；
ｃ、在热力性能方面要有很好的导热性、耐热、耐寒性和耐高温的急变性；
ｄ、材料来源方便，加工制造容易，成本低廉。

目前制造摩擦副的材料很多。

通常的非金属材料有碳-石墨、陶瓷、聚四氟乙烯和塑料等；通常的金属材料有硬质合金、镍烙钢、烙钢、青铜、碳钢和铸铁等；此外还用堆焊、烧结、喷涂等表面处理及复合工艺改变或改善摩擦副的表面性能。

各种材料都有一定的特性，在选择摩擦副材料时，应扬长避短，根据具体条件合理选用。

(5)机械密封可能的泄露途径
ａ、端面摩擦副的密封面处泄露，这是主要密封面，决定机械密封摩擦和密封性能的关键，同时也决定机械密封的工作寿命。

因此，对接触端面的要求很高，粗糙度要求接近镜面，平面度须达0.0009mm。

对于不同的介质，要求用合适的摩擦副材料组合，注意耐磨损、耐腐蚀，选用合适的几何参数（载荷系数、宽径比）和性能参数（比压、弹簧、压力比等）。

ｂ、静环与压盖的静环密封处泄露和动环与轴（轴套）的动换密
封处泄露，是辅助密封面，决定机械密封的密封性和动环浮动性的关键，特别是动环与轴（轴套）的密封面，首先应该防止锈蚀水垢或化学反应物料堆积造成动环“搁住”（不弹）。

ｃ、压盖与密封箱体的静密封，这两边均为静密封，可根据密封介质选用相容的材料。

此外，动换如才用镶嵌结构，也可能在镶嵌结合面处泄漏，必须注意该处的配合。

2、填料密封
（1）软填料密封的结构与原理
填料密封由填料箱体、填料、底衬套、封液环和压盖组成。

当拧紧压盖螺栓时，柔性软填料受轴向压紧力作用产生预紧压力，适当的预紧压力使轴（轴套）与填料之间保持必要的流体润滑膜，可减少摩擦损失，提高使用寿命．预紧压力过小，泄露严重，而预紧压力过大，则难以形成润滑膜，密封面是干摩擦状态，磨损严重，密封使用寿命将大大缩短，因此，控制合理的预紧压力是保持软填料密封具有良好密封性的关键之一．为了改善软填料的密封性和散热性，在软填料中间一般加有液封环，将清洁、不会污染泵送介质的密封液，在一定的压力下引入液环空间，使密封液沿着轴向两侧流动，由于这种结构能防止泵送液体向外泄露，所以对于泵送易燃、易爆、有毒等危险性液体的泵来说十分有效。

为了容易装配，轴封环通常是轴向剖分的。

为了见效填料箱底部与轴套的间隙，常常在填料箱底部加有底套（衬套），其作用是使泵内液体进入填料箱时先经过节流降压，从而减轻填料箱的负荷，还能防止因轴振动过大
时，保护填料底部不被磨损。

其主要材质有天然纤维（生物纤维中的棉、麻、毛和矿物纤维中的石棉）、合成纤维和软金属、石墨等。

填料密封虽然具有结构简单、运转可靠、价格低廉等优点，但是通过各种改进措施，仍不能从根本上解决寿命短和泄露量较大的关键问题。

（2）软填料密封的材料
制作软填料的主要材质有天然纤维（生物纤维中的棉、麻、毛和矿物纤维中的石棉）、合成纤维、橡胶及软金属等，其中石棉的化学性质稳定，吸附润滑剂能力强，是制作软填料的主要主体材料。

为了提高填料的不透气、耐压性、耐温性及润滑性等，通常在主体材质中添加润滑油或石墨、滑石、二氧化钼、铅粉等作为润滑、填充剂。

其制品的结构类型很多，其中编结填料的品种规格最多，使用范围最大，可用天然纤维、合成纤维和软金属作为骨架材料，按不同类型的浸渍润滑，使用与不同的场合。

（3）软填料存在的问题与改进
软填料是柔性体，对于压紧力的传递不同与刚体，填料对轴的压紧力沿轴向分布情况为：自靠近压盖端到远离压盖端逐渐减少，与压盖直接相邻的1～2圈，其压紧力约为平均压紧力的2～3倍，此外磨损特别严重。

以至出现凹槽。

此外压紧比压将急剧上升，磨损将进一步加剧，致使密封失效。

填料圈数越多，轴向高度约大，比压则越不均匀，因此，企图增加圈数以提高密封能力是毫无益处的。

改进方法有二：其一是安装填料时，从装入第一圈填料开始，就尽可能压紧，
依次一圈一圈逐个压紧，最后压紧压盖，使压紧力沿轴向分布尽可能均匀，以保证轴向磨损均匀。

但因操作太麻烦，现场操作中往往难以做到。

另一种方法是采取分段压紧结构，两个填料箱叠加，外箱体底部兼作内箱体压盖。

这样，每一填料箱中的填料圈数较少，压紧力较均匀，而总圈数增加，可提高密封能力。

3、机械密封与填料密封的比较
（1）泄露量小。

在一个较长的使用周期中，机械密封很少泄露，通常只有肉眼不易观察到的微量渗漏，具体值为0.01～10ml/h。

据统计约为填料泄露量的1/600。

(2)寿命长。

机械密封的磨损量小，且能自动补偿，因此，寿命比填料密封长。

国外机械密封一般设计标准寿命为8000 h（约一年），通常可达1～2年以上，国内油泵可达1年以上，化工泵一般的半年左右。

(3)功率消耗低。

机械密封的摩擦接触面比填料，且可设法降低摩擦系数，其摩擦功率消耗仅为软填料密封的10%～50%。

(4)不磨损轴和轴套。

采用填料封的泵轴，由于磨损严重，通常每年须更换轴1～2次，严重时每月都要更换。

而采用机械密封，轴或轴套无磨损，是否需更换，，取决与介质对轴的腐蚀。

(5)使用范围广，使用PV值较高，还可采用平衡型密封，多级组合密封PV值可以不断提高。

上述各项中，泄露量、寿命和功率消耗是评定密封的3项主要指标，机械密封的这3项指标优于填料密封，这就是机械密封能获得迅
速发展的根本原因。

机械密封也有缺点，如结构复杂；更换比较麻烦；发生偶然性事故时，处理较困难；成本高。

二、供排水1#的密封改造
由于供排水要处理全厂的工业污水和生活污水，这使得日处理量很大，从而水压也比较高。

作为外输泵房的外输泵，其主要是将净化过的污水送出。

1#外输泵原来为双吸式离心泵。

其结构简单，叶轮位于泵轴的中心位置，两边的轴承、密封等都是完全对称的。

打开泵盖就能够清楚的看出泵的全部结构。

密封两边都是填料密封。

由于进口的水压较大，从而长期以来出现的问题就是填料很容易失效、泵泄露量大（泄露介质的量超过了《离心泵完好标准》中规定的轻质油不超过10滴/min的标准），更换填料次数频繁，从而使得正常的生产运行受到了严重的影响。

为了解决这个长期以来一直出现的问题，通过在经济和效益两方面的抉择。

就是决定将原来的填料密封改成机械密封。

其原来的填料密封为机械密封，要想将其改为机械密封就必须使机械密封的内径与轴的直径相吻合（Φ=45）。

因此必须选择？？？？型号的机械密封。

在确定好改造方案后，通过更换轴承、擦洗泵内杂质赃物、安装机械密封后试压发现，密封效果良好。

将泵完全安装完成后，运转发现原来一直困扰的问题终于解决了。

从而恢复了正常的生产运行。

三、启迪
通过循环水1#外输泵的密封改造，从其运行方面可以看出虽然它们作用是一样的，但在较长的使用期中，机械密封很少泄露，并且
使用寿命长，不磨损轴和轴套，使用范围广。

填料也是起密封作用的，但是在有些场合，比如介质流量较大、压力较高等情况下，填料就不能很好的起到密封的效果，从而会影响正常的生产运行。

而机械密封在这种情况下较好，不过机械密封比起填料密封价格比较昂贵，但不能单从零件的费用的多少进行比较，应以零件的费用与其使用寿命之比进行比较。

这样才能为正常平稳的生产运行服务。

致谢：
首先,对给予我们工作和生活上莫大关心、支持和帮助的各级领导和师傅们表示忠心的感谢。

本论文的完成得到了我的指导老师和师傅们的帮助和指导，倾注了他们大量的心血和精力，用他们渊博的学识和丰富的实践经验给了我莫大的帮助和指导，使我丰富了知识，提高了实践经验和实践能力。

另外，由于水平和时间有限，特别是实际经验欠缺，本论文存在许多问题和不足，很多方面考虑不周，恳请各位领导和师傅们批评指正。

论文体会：
通过一年的实习，使我明白了很多，也收获了很多。

但同时我也深刻体会到了自己很多的不足。

通过实际的锻炼，使我感受到了书本上的东西是有限的，更多的还要在实际中认真思考琢磨.理论和实际差别很大.要想把书本上的东西自如的运用到实际当中必须要有不懈的努力.在实习中,通过师傅们的指导和自己的学习,对于有些设备从不”认识”到”熟悉”,从原先的感性认识到理性认识。

虽然有了一定的收获。

但还有很多的不足之处.我定回在今后的学习工作中努力提高自己。

参考文献
[1]王汝美.使用机械密封技术问答.中国石化出版社,2004.02 1～30
[2]薛敦松钱锡俊吴宗祥.石油化工设备检修手册.中国石化出版社,1998.06 140～150
[3]高慎琴.化工机器.化学工业出版社,1992.02 294～333。