过装密封第一章 绪论

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• 2005年4月12日凌晨，江苏无锡一家化工厂 发生氯气泄漏，导致周围2000多名居民被 疏散，多人入院观察。
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安全形势严峻
某石化企业由于泄漏管道爆管火灾后现场
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• 2. 泄漏影响经济效益
密封还直接关系到能源和物料的节约问 题。在整个能源消耗中，各种流体动力机 械占据的比例较大，这些机械的内漏或外 漏，往往造成容积效率降低，其功率损失 达总功率的 10％以上，小型机器甚至达 40 ～50％。 因此，提高动力机械轴端密封运 行的可靠性和稳定性，降低物料和能源的 消耗，始终是石油化工设备技术中的一个 重要课题。
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• 参加救援工作的83.4万人中，已有5.5万人 丧生，7万人成为残疾人，30多万人受到放 射伤害丧生。乌克兰共有250万人因切尔诺 贝利核事故而身患各种疾病，其中包括 永远的负担： 47.3万儿童。在乌克兰的核受害者中最常 见的是甲状腺疾病、造血系统障碍疾病、 影响需要800年才能消除 神经系统疾病以及恶性肿瘤等。今日在切 尔诺贝利的河里仍有鱼儿漫游，但它们体 内积满铯、钚等核子物质。松树则长出褐 色的怪枝，显示树木生态因核辐射而出现 巨变。

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第一章 绪 论 Introduction
一. 技术用语
1.泄漏 流体受压差的作用沿密封面流出的现象称泄漏 2.密封 用一种装置或材料来密封一个缝隙或接触部位， 使之不泄漏气体、液体、灰尘等，都称为密封。 3. 密封技术 定义：利用密封理论，研制密封材料，开发有效实 用的密封类型的一门应用技术。 指标：压力，温度，线速度，泄漏量，寿命，功耗
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2. 对密封材料的要求
材料致密性好，不易泄漏介质； 有适当的机械强度和硬度； 压缩性和回弹性好，永久变形小； 高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不 脆裂； 抗腐蚀性能好、在酸、碱、油等介质中能长 期工作。 摩擦系数小，耐磨性好； 具有与密封面接合的柔软性； 耐老化性好。经久耐用； 加工制造方便，价格便宜。
三.流体密封的主要内容
1. 密封类型、材料及选择 2. 密封原理、结构、特点 3. 密封设计方法 传统：经验设计、理论计算、实验技术 现代：优化设计、有限元法、计算机仿真 4. 密封设计程序 选择密封类型和材料 → 结构尺寸确定 → 密封 性能参数校核（密封力、泄漏量、磨损和功耗） 5. 密封管理
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高压静密封研究组，负责进行双锥密封的 研究工作。1985年原机械部决定将柔性石 墨密封件行业的技术归口管理单位放在合 肥通用机械研究所。填料静密封行业在“ 七五”和“八五”期间，产品规格、型号 达到数百种之多，产品逐步满足了国内需 要，并能替代进口，而且还出口到国际市 场，成为蓬勃发展的新兴密封件行业。 截止到2001年底，我国的密封行业现 有标准181个，其中，国家标准66个，行业 标准115个。
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《泵用机械密封》， 1978年颁布了我国第二 个机械密封标准HG5—748—1978《釜用机 械密封》。 20世纪80年代中期，原机械部批准成 立了机械工业机械密封标准化技术委员会 ，化工部门成立了专用机械密封标准化技 术委员会。
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• 类型历程
离心泵密封：填料密封→机械密封→干气密封 压缩机密封：浮环密封→迷宫密封→机械密封 →干气密封
过程装备密封技术
Sealing Technology of Process Equipment
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课程主要内容
序号 1 课程主要内容 绪论
学
讲授 2
时
实验
2
3 4 5 6 7 8
流体密封的理论基础
垫片密封(低压密封) 高压密封 填料密封 Packing 机械密封 浮环密封、迷宫密封 干气密封
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4 2 2 8 4 4
四.密封技术涉及到的学科知识
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五、密封的分类
• 密封可分为静密封和动密封两大类： • 静密封：机械设备运动副相对静止的结合面， 如管道连接、压力容器以及传动装置等的接 合面间的密封称为静密封。 • 动密封：机械设备运动副相对运动的结合面 （如缸体与活塞、阀门的传动轴与阀体、传 动轴轴颈与静止的轴承端盖之间）间的密封 称为动密封。动密封分为接触型密封和非接 触型密封两类。
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3. 密封材料的分类
•
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八.密封行业的发展状况
密封是一门综合性的新兴学科，它是 研究密封材料、密封装置设计和密封机理 的科学，是一门多学科交叉性的边缘学科 。密封行业服务范围很宽，一般因密封机 理、介质和环境条件不同，而采用不同的 密封材料和结构。目前，在国内已形成行 业的实际上是三个部分：橡塑密封，填料 密封，机械密封。Leabharlann 按事故发生的行业分类6
• 挑战者号航天飞机爆炸事故及其启示 1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机固体助 推火箭上一个O形密封圈失效，造成燃料泄漏而爆炸。 升空后仅73秒发生爆炸，七名宇航员全部遇难。
挑战者号升空后发生爆炸
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切尔诺贝利核电站爆炸事故
1986年4月26日，位于前苏联乌克兰地区基辅以北130 公里的切尔诺贝利核电站4号反应堆发生核泄露事故， 导致核反应器爆炸。这是自1945年日本遭受美国原子 弹袭击以来全世界最严重的核灾难，也是人类和平利 用核能史上的一大灾难。
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七、密封材料
1. 密封材料定义：用于填充缝隙、密封接头或 能将元器件包封起来，以达到不泄漏气体、 液体、灰尘等的一类材料。这类材料具有能 与缝隙、接头等凹凸不平的表面通过受压变 形或流动润湿而紧密接触或粘接并能占据一 定空间的双重作用，从而达到密封目的。 • 密封材料应满足密封功能的要求。由于被密 封的介质以及设备的工作条件不同，要求密 封材料具有不同的适用性。
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二.密封的重要性
1. 泄漏的危害性
目前，国内外石化行业普遍使用各类工艺气体 大多具有易燃、易爆、有毒的特性，如瓦斯，氢 气等。为了防止或者限制这些工艺气体泄漏到大 气中，须采用各种有效的密封装置。密封仅仅是 一个很小的部件，但它往往能决定机器设备的安 全性、可靠性和耐久性，其作用对整台机器、整 套装置乃至整个工厂的影响都很大。特别在石油 化工企业中，处理的大多是具有可燃性、腐蚀性 、易燃及有毒的介质，而且通常工作压力和温度 较高，一旦密封失效，介质泄漏不仅污染环境， 影响人体健康和产品质量，而且往往会导致火灾 、爆炸等重大事故。
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填料密封 是一种传统的接触式密封，它 是由填料、填料函、压盖等零件组成的密 封结构。 20世纪50～70年代，我国的填料静密 封行业的主导产品为石棉密封制品。其中 主要产品包括石棉填料、金属石棉缠绕垫 片、掾胶石棉板、气缸垫等，只有十几种 产品、几十种规格。各种设备的跑、冒、 滴、漏现象十分普遍，机械产品的密封问 题已成为老大难问题。 1973年，合肥通用机械研究所成立了
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机械密封 也称端面密封。是用于泵类、 搅拌反应釜、离心压缩机、潜水电动机等 回转机械的轴端密封装置。用以阻止回转 机械内工作介质外泄，是解决跑、冒、滴 、漏必不可少的一种密封形式。 机械密封在国外20世纪40年代已经开 始应用。而我国最早接触机械密封是从炼 油行业引进国外的泵类设备开始的。1972 ～1975年，原一机部、石油部、化工部组 织泵用机械密封联合设计。 1975年颁布了 我国第一个机械密封标准JBl472--1975
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• 1997年6月27日，北京东方 化工厂储料罐区发生特大 爆炸和火灾事故，9人死亡、 39人受伤，直接经济损失 高达1.17亿元。由于原料 中断，导致10多个企业停 产、半停产，万余工人待 岗。
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北京东方化工厂“6.27”事故现场
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• 2004年4月16日，重庆 天原化工厂氯气设备泄 漏，导致9人失踪死亡， 十五万名群众被疏散， 经济损失难以估量。在 国内外造成重大的影响， 引起党和国家领导人的 高度重视。
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• 静密封主要有： a) 垫片密封 b) 胶密封 c) 法兰密封 • 根据工作压力，静密封又可分为: a) 中低压静密封：常用材质较软、较宽的 垫片密封 b)高压静密封：采用材料较硬、接触宽度 很窄的金属垫片密封。
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• 动密封 a) 接触式密封: 接触式密封的密封性好，但受 摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场 合. b)非接触式密封: 非接触式密封的密封性不稳定， 适用于较高速度的场合。 非接触式密封，由于密封面不直接接触， 功率消耗小，寿命长，如果设计得合理，泄漏 量也不会太大。但这类密封是利用流体力学的 平衡状态而工作的，如果运转条件发生变化， 就会引起泄漏量的波动变大。
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10 合计
密封性能检测技术
考试
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教学基本要求
具备一定的流体密封的理论基础及基本知识，作为 进一步研究的基础。 要求学生多上网查询一些参考资料，了解学习这门 课程的必要性和重要性。 掌握流体动、静密封典型结构的工作原理、正确选 型、设计原则和使用方法。 根据“密封学”（密封技术和密封科学）学科的迅 速发展，了解新的密封技术和发展动向。 掌握机械密封的设计步骤和内容
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橡塑密封 橡塑密封件包括挤压型密封(O 形圈等)、旋转密封(各类油封)、往复唇形 密封件(Y形、滑环形密封等)、专用密封件 (如阀杆密封件、轴承橡胶密封件、高压电 气密封、隔膜密封)等。橡塑密封件广泛用 于汽车、农机、冶金机械、矿山机械、起 重机械、液压元件及系统、气动元件及系 统等方面的动、静密封，是防止机械产品 漏油、漏水、漏气的关键基础件。
• 理论发展
流动状态：层流→过渡流→湍流 粘性流→过渡流→分子流 润滑理论：纯流体润滑→弹流润滑→热弹流润滑
根据密封的结构形式、密封机理、密封件 形状和材料等，密封的分类见下表 ：
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软填料密封结构
填料 阀杆填料密封示意图 截止阀