机械密封的主要性能参数
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化工用泵检修与维护 傅伟 主编
(1)端面比压端面比压是指作用在密封环带上单位面积上净剩的闭合力称为端面比压，以ρc表示， 单位为MPa。端面比压可根据作用在补偿环上的力平衡来确定，它主要取决于密封结构形式和介质压 力。端面比压大小是否合适，对密封性能和使用寿命影响很大。比压过大，会加剧密封端面的磨损， 破坏流体膜，降低寿命；比压过小会使泄漏量增加，降低密封性能=因此，为保证机械密封具有长久 的使用寿命和良好的密封性能，必须选择合理的端面比压。端面比压可按下列原则进行选择。 ① 为使密封端面始终紧密地贴合，端面比压必须为正值，即久>0。 ② 端面比压不能小于端面间温度升高时的密封流体或冲洗介质的饱和蒸汽压，否则会导致液态 的流体膜汽化，使磨损加剧，密封失效。 ③ 端面比压是决定密封端面间存在液膜的重要条件，因此一般不宜过大，以避免液膜汽化，磨 损加剧。当然从泄漏量角度考虑，也不宜过小，以防止密封性能变差。 泵用机械密封端面比压的推荐值见表2-5。 表2-5泵用机械密封端面比压推荐值
摩擦副
[ρcv]/(MPa•m/s)
SiC-石墨
18
SiC-SiC
14. 5
WC-石墨
7～15
WC-WC
4. 4
WC-填充四氟
5
WC-青铜
2
Al2O3石墨墨
3～7. 5
Cr203 涂层石墨 15
(4) 泄漏率机械密封的泄漏率是指单位时间内通过主密封和辅助密封泄漏的流体 总量，是评定密封性能的主要参数。泄漏率的大小取决于许多因素.其中主要的是密 封运行时的摩擦状态。在没有液膜存在而完全由固体接触情况下机械密封的泄漏率 接近为零.但通常是不允许在这种摩擦状态下运行，因为这时密封环的磨损率很高。 为了保证密封具有足够寿命，密封面应处于良好的润滑状态。因此必然存在一定程 度的泄漏.其最小泄漏率等于密封面润滑所必需的流量，这种泄漏是为了在密封面间 建立合理的润滑状态所付出的代价。所有正常运转的机械密封都有一定泄漏，所谓 “零泄漏”是指用现有仪器测量不到的泄漏率，实际上也有微量的泄漏。
(5) 磨损量磨损量是指机械密封运转一定时间后，密封端面在轴向长度上的磨损 值。磨损量的大小要满足机械密封使用寿命的要求。JB/T4127.1—1999《机械密封 技术条件》规定：以清水为介质进行试验，运转l00h软质材料的密封环磨损量不大 于0.02mmo (6) 使用寿命机械密封的使用寿命是指机械密封从开始工作到失效累积运行的时 间。机械密封很少是由于长时间磨损而失效的，其他因素则往往能促使其过早地失 效。密封的有效工作时间在很大程度上取决于应用情况。JB/T4127.1—1999《机械 密封技术条件》规定：在选型合理、安装使用正确的情况下，被密封介质为清水、 油类及类似介质时，机械密封的使用期一般不少于1年；被密封介质为腐蚀性介质时， 机械密封的使用期一般为六个月到1年；但在使用条件苛刻时不受此限。 为延长机械密封使用寿命应注意以下几点： ① 在密封腔中建立适宜的工作环境，如有效地控制温度，排除固体颗粒，在密 封端面间形成有效液膜（在必要时应采用双端面密封和封液）； ② ③ 满足密封的技术规范要求； 采用具有刚性壳体、刚性轴、高质量支承系统的机泵。
(2) 端面摩擦热及功率消耗机械密封在运行过程中，不仅摩擦副因摩擦生热，而 且旋转组件与流体摩擦也会生热。摩擦热不仅会使密封环产生热变形而影响密封性 能，同时还会使密封端面间液膜汽化，导致摩擦工况的恶化，密封端面产生急剧磨 损，甚至密封失效。 机械密封的功率消耗包括密封端面的摩擦功率和旋转组件对流体的搅拌功率。一般 情况后者比前者小得多，而且难以准确计算，通常可以忽略，但对于高速机械密封， 则必须考虑搅拌功率及其可能造成的危害。 (3)ρv值 密封端面的摩擦功率同时取决于压力和速度，因此，工程上常用两者的 乘积表示，即ρv值。ρv值常被用作选择、使用和设计机械密封的重要参数。但实 际中由于所取的压力不同，值的含义和数值就有所不同，即表达机械密封的功能特 性不同。 ① 工况ρv值。工况ρv值是密封腔工作压力ρ与密封端面平均线速度v的乘积， 说明机械密封的使用条件、工况和工作难度。密封的工况仰值应小于该密封的最大 允许工况抑值。 ②工作ρcv值。工作值是端面比压心与密封端面平均线速度u的乘积，表征密封端面 实际工作状态。端面的发热量和摩擦功率直接与久〃值成正比，该值过大时会引起 端面液膜的强烈汽化或者使边界膜失向（破坏了极性分子的定向排列）而造成吸附 膜脱落，结果导致端面摩擦副直接接触产生急剧磨损。
③许用[ρcv]值。许用[ρcv]值是极限值除以安全系数获得的数值。所谓极限[ρcv] 值是指密封失效时达到的它是密封技术发展水平的重要标志。不同材料组合具有不 同的许用[ρcv]值。表2-6为常用材料组合的许用[ρcv]值，它是以密封端面磨损速 度小于或等于0.4μm/h前提的试验结果。 表2-6常用材料摩擦副材料的许用[ρcv]值
密封形式 内装式 外装式 —般介质 0.3～0.6 低黏度介质 0.2～0.4 0．15～0．4 高黏度介质 0.4～0.7
百度文库
(2) 端面摩擦热及功率消耗机械密封在运行过程中，不仅摩擦副因摩擦生热，而 且旋转组件与流体摩擦也会生热。摩擦热不仅会使密封环产生热变形而影响密封性 能，同时还会使密封端面间液膜汽化，导致摩擦工况的恶化，密封端面产生急剧磨 损，甚至密封失效。 机械密封的功率消耗包括密封端面的摩擦功率和旋转组件对流体的搅拌功率。一般 情况后者比前者小得多，而且难以准确计算，通常可以忽略，但对于高速机械密封， 则必须考虑搅拌功率及其可能造成的危害。 (3)ρv值 密封端面的摩擦功率同时取决于压力和速度，因此，工程上常用两者的 乘积表示，即ρv值。ρv值常被用作选择、使用和设计机械密封的重要参数。但实 际中由于所取的压力不同，值的含义和数值就有所不同，即表达机械密封的功能特 性不同。 ① 工况ρv值。工况ρv值是密封腔工作压力ρ与密封端面平均线速度v的乘积， 说明机械密封的使用条件、工况和工作难度。密封的工况仰值应小于该密封的最大 允许工况抑值。 ②工作ρcv值。工作值是端面比压心与密封端面平均线速度u的乘积，表征密封端面 实际工作状态。端面的发热量和摩擦功率直接与久〃值成正比，该值过大时会引起 端面液膜的强烈汽化或者使边界膜失向（破坏了极性分子的定向排列）而造成吸附 膜脱落，结果导致端面摩擦副直接接触产生急剧磨损。
(1)端面比压端面比压是指作用在密封环带上单位面积上净剩的闭合力称为端面比压，以ρc表示， 单位为MPa。端面比压可根据作用在补偿环上的力平衡来确定，它主要取决于密封结构形式和介质压 力。端面比压大小是否合适，对密封性能和使用寿命影响很大。比压过大，会加剧密封端面的磨损， 破坏流体膜，降低寿命；比压过小会使泄漏量增加，降低密封性能=因此，为保证机械密封具有长久 的使用寿命和良好的密封性能，必须选择合理的端面比压。端面比压可按下列原则进行选择。 ① 为使密封端面始终紧密地贴合，端面比压必须为正值，即久>0。 ② 端面比压不能小于端面间温度升高时的密封流体或冲洗介质的饱和蒸汽压，否则会导致液态 的流体膜汽化，使磨损加剧，密封失效。 ③ 端面比压是决定密封端面间存在液膜的重要条件，因此一般不宜过大，以避免液膜汽化，磨 损加剧。当然从泄漏量角度考虑，也不宜过小，以防止密封性能变差。 泵用机械密封端面比压的推荐值见表2-5。 表2-5泵用机械密封端面比压推荐值
摩擦副
[ρcv]/(MPa•m/s)
SiC-石墨
18
SiC-SiC
14. 5
WC-石墨
7～15
WC-WC
4. 4
WC-填充四氟
5
WC-青铜
2
Al2O3石墨墨
3～7. 5
Cr203 涂层石墨 15
(4) 泄漏率机械密封的泄漏率是指单位时间内通过主密封和辅助密封泄漏的流体 总量，是评定密封性能的主要参数。泄漏率的大小取决于许多因素.其中主要的是密 封运行时的摩擦状态。在没有液膜存在而完全由固体接触情况下机械密封的泄漏率 接近为零.但通常是不允许在这种摩擦状态下运行，因为这时密封环的磨损率很高。 为了保证密封具有足够寿命，密封面应处于良好的润滑状态。因此必然存在一定程 度的泄漏.其最小泄漏率等于密封面润滑所必需的流量，这种泄漏是为了在密封面间 建立合理的润滑状态所付出的代价。所有正常运转的机械密封都有一定泄漏，所谓 “零泄漏”是指用现有仪器测量不到的泄漏率，实际上也有微量的泄漏。
(5) 磨损量磨损量是指机械密封运转一定时间后，密封端面在轴向长度上的磨损 值。磨损量的大小要满足机械密封使用寿命的要求。JB/T4127.1—1999《机械密封 技术条件》规定：以清水为介质进行试验，运转l00h软质材料的密封环磨损量不大 于0.02mmo (6) 使用寿命机械密封的使用寿命是指机械密封从开始工作到失效累积运行的时 间。机械密封很少是由于长时间磨损而失效的，其他因素则往往能促使其过早地失 效。密封的有效工作时间在很大程度上取决于应用情况。JB/T4127.1—1999《机械 密封技术条件》规定：在选型合理、安装使用正确的情况下，被密封介质为清水、 油类及类似介质时，机械密封的使用期一般不少于1年；被密封介质为腐蚀性介质时， 机械密封的使用期一般为六个月到1年；但在使用条件苛刻时不受此限。 为延长机械密封使用寿命应注意以下几点： ① 在密封腔中建立适宜的工作环境，如有效地控制温度，排除固体颗粒，在密 封端面间形成有效液膜（在必要时应采用双端面密封和封液）； ② ③ 满足密封的技术规范要求； 采用具有刚性壳体、刚性轴、高质量支承系统的机泵。
(2) 端面摩擦热及功率消耗机械密封在运行过程中，不仅摩擦副因摩擦生热，而 且旋转组件与流体摩擦也会生热。摩擦热不仅会使密封环产生热变形而影响密封性 能，同时还会使密封端面间液膜汽化，导致摩擦工况的恶化，密封端面产生急剧磨 损，甚至密封失效。 机械密封的功率消耗包括密封端面的摩擦功率和旋转组件对流体的搅拌功率。一般 情况后者比前者小得多，而且难以准确计算，通常可以忽略，但对于高速机械密封， 则必须考虑搅拌功率及其可能造成的危害。 (3)ρv值 密封端面的摩擦功率同时取决于压力和速度，因此，工程上常用两者的 乘积表示，即ρv值。ρv值常被用作选择、使用和设计机械密封的重要参数。但实 际中由于所取的压力不同，值的含义和数值就有所不同，即表达机械密封的功能特 性不同。 ① 工况ρv值。工况ρv值是密封腔工作压力ρ与密封端面平均线速度v的乘积， 说明机械密封的使用条件、工况和工作难度。密封的工况仰值应小于该密封的最大 允许工况抑值。 ②工作ρcv值。工作值是端面比压心与密封端面平均线速度u的乘积，表征密封端面 实际工作状态。端面的发热量和摩擦功率直接与久〃值成正比，该值过大时会引起 端面液膜的强烈汽化或者使边界膜失向（破坏了极性分子的定向排列）而造成吸附 膜脱落，结果导致端面摩擦副直接接触产生急剧磨损。
③许用[ρcv]值。许用[ρcv]值是极限值除以安全系数获得的数值。所谓极限[ρcv] 值是指密封失效时达到的它是密封技术发展水平的重要标志。不同材料组合具有不 同的许用[ρcv]值。表2-6为常用材料组合的许用[ρcv]值，它是以密封端面磨损速 度小于或等于0.4μm/h前提的试验结果。 表2-6常用材料摩擦副材料的许用[ρcv]值
密封形式 内装式 外装式 —般介质 0.3～0.6 低黏度介质 0.2～0.4 0．15～0．4 高黏度介质 0.4～0.7
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(2) 端面摩擦热及功率消耗机械密封在运行过程中，不仅摩擦副因摩擦生热，而 且旋转组件与流体摩擦也会生热。摩擦热不仅会使密封环产生热变形而影响密封性 能，同时还会使密封端面间液膜汽化，导致摩擦工况的恶化，密封端面产生急剧磨 损，甚至密封失效。 机械密封的功率消耗包括密封端面的摩擦功率和旋转组件对流体的搅拌功率。一般 情况后者比前者小得多，而且难以准确计算，通常可以忽略，但对于高速机械密封， 则必须考虑搅拌功率及其可能造成的危害。 (3)ρv值 密封端面的摩擦功率同时取决于压力和速度，因此，工程上常用两者的 乘积表示，即ρv值。ρv值常被用作选择、使用和设计机械密封的重要参数。但实 际中由于所取的压力不同，值的含义和数值就有所不同，即表达机械密封的功能特 性不同。 ① 工况ρv值。工况ρv值是密封腔工作压力ρ与密封端面平均线速度v的乘积， 说明机械密封的使用条件、工况和工作难度。密封的工况仰值应小于该密封的最大 允许工况抑值。 ②工作ρcv值。工作值是端面比压心与密封端面平均线速度u的乘积，表征密封端面 实际工作状态。端面的发热量和摩擦功率直接与久〃值成正比，该值过大时会引起 端面液膜的强烈汽化或者使边界膜失向（破坏了极性分子的定向排列）而造成吸附 膜脱落，结果导致端面摩擦副直接接触产生急剧磨损。