机械密封及干气密封基础知识问答30题

机械密封及干气密封基础知识问答30题
术语定义：
密封端面：密封环在工作时与另一个密封环相贴合的端面
补偿环：被施加补偿作用的密封环
非补偿环：未被施加补偿作用的密封环
机械密封典型结构：
机械密封定义是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。

弹簧
非补偿环
补偿环
归类而言，机械密封结构分为端面密封副（动静环）、弹性元件、辅助密封、传动件、紧固件、防转件几部分，其依靠弹性构件与密封介质的压力，在旋转的动环与静环的接触面，产生适当的压紧力，使两个端面紧密贴合，密封端面之间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。

下图为正常状况下的密封端面。

1.何时使用带压密封？何时使用不带压密封？
答：带压密封的特征是密封液压力高于工艺介质的压力，如果密封泄露，密封液会进入泵内，确保泵内介质不会泄漏到外界；而不带压密封的密封液压力等于或低于工艺介质压力，密封泄露时，泵内介质会进入密封液系统。

两种密封方式的选择，主要考虑是否允许工艺介质泄漏到外界。

2.何时应用非补偿环旋转方案？
答：通常而言，我们习惯将密封环分为动环、静环，其中跟随轴一起旋转的密封环是动环，安装在静止部件的密封环是静环。

在大多数泵体上，动环属于补偿环，静环是非补偿环，而在压缩机上，动环是非补偿环，静环则是补偿环。

这样的布置方式是考虑到转速的影响，在高转速下，如果补偿环旋转，弹簧、驱动零件等部分将在离心力作用下被破坏。

当线速度在30m/s以上，采用非补偿环旋转方案。

3.机械密封液膜厚度对密封的影响？
答：液膜过薄，会造成密封表面磨损，进而导致密封过早失效；液膜过厚，液体泄漏量明显。

4. 密封腔中含有气体，当轴高速运转时会出现什么现象？
答：气体集中到轴周围，密封液在外层。

5. 机械密封的密封面，何时会出现凹面变形？何时出现凸面变形？对于密封有什么影响？
答：受高压影响出现凹面变形，受高温影响出现凸面变形，将会导致密封不稳定。

凹面变形容易出现崩边磕环现象，甚至驱动窝磨损；凸面变形则会在旋转面内径上产生不均匀接触摩擦痕迹。

6. 密封腔热量来源？
答：1.来自介质的吸收热；2.密封摩擦所产生的热量。

腔体内产生太多的热量可能导致干运转、过度磨损等现象，缩短密封寿命。

7. 密封腔热量冷却方式？
答：1.密封液的冷却作用；2.密封环热传递。

因此在一些热量控制方案中，考虑到密封环的热传递效果，需要对静环与端盖之间辅助密封的安装方式、材料进行设计与选择。

气体
8. 推进式密封与非推进式密封区别？
答：推进式与非推进式是按补偿方式进行区分，推进式密封补偿环通过液压和弹簧压力向前推进，进行追随，弥补磨损，其O 型圈随着补偿环一起前移；非推进式密封波纹管通过伸缩弥补磨损、轴向间隙、不对中；推进式密封能够承受较高压力（补偿环不受外部压力的影响），但容易卡滞，并且对轴面光洁度要求比较高；非推进式密封不会出现卡滞情况，可以接受一般的机械加工轴面，但无法现场维修，通常用于低负荷、低压力环境。

9. 平衡型密封与非平衡型密封区别？
答：按密封结构分类，有平衡型密封与非平衡型密封。

在密封腔压力相同的情况下，要达到同样的密封效果，平衡型密封只需较小的闭合力，这是由于轴肩会平衡部分轴向力。

一般而言，带有轴肩的机械密封是平衡型密封。

10. 机械密封有哪些泄漏点？密封端面的泄露与那些因素有关？
答：机械密封泄漏点有1.端面主密封点；2.静环与端盖辅助密封点；3.动环与轴套辅助密封点；4.端盖与腔体连接密封点；5.
轴与轴套辅助密封点。

端面密封泄
此处没有接触物
波纹管紧紧夹住轴
漏量，参考公式)/ln(6)(21213R R P P h m μρπ-=，可以看出泄漏量与端面间隙成立方关
系，与密封环端面接触面积成反比。

11. 橡胶波纹管密封安装时，可以使用油脂作为波纹管的润滑剂吗？
答：不能使用，橡胶波纹管需要紧紧夹住轴，如果有油脂，容易产生滑动。

12. 推进式密封O 型圈安装时，应如何涂抹润滑剂？
答：应将O 型圈摘出，均匀涂抹润滑剂。

推进式密封的O 型圈需保证足够润滑，当补偿环进行追随时，可一定程度上减少卡滞、挤压撕扯的可能。

13. 密封面一般为软硬密封，如果改为硬-硬密封，需要注意哪些问题？
答：1.密封环材料选择，考虑其导热性、不同温度下的形变量、摩擦系数等；2.密封介质选择，由于硬硬密封时密封端面润滑性可能有所改变，需考虑到粘度、冷却效果，选择不同密封介质；3.密封环接触面积，接触面积将影响到磨损、发热等方面；4.其它结构部件
14. 该机械密封冲洗方案（Plan 31），有什么要求？需要注意哪些问题？
答：冲洗液中如果含有颗粒杂质，会对密封面产生冲蚀，损坏密封，此种冲洗方案通过加装分离器，可以有效清洁冲洗液，但对颗粒重度、液体粘度、入口压力与液体压力有要求。

使用过程中，需注意分流器器壁被冲刷而导致的安全隐患。

15. 单端面密封、双端面密封各自适用于何种工况？
答:由一对密封端面组成的为单端面密封，而由两对密封端面组成的为双端面密封。

单端面密封适用于介质本身润滑性好，并允许微量泄漏的工况；双端面密封
有轴向、径向两种布置方式，轴向双端面密封又分为面对面、背靠背两种形式，
当介质本身润滑性差，有毒、易燃易爆，不允许向外泄漏时，多使用双端面密封。

16.在装置现场，除设备说明书及相关技术要求外，还有哪些规则影响机械密封
的安装，使用和维护？
答：系统安全；介质因素；人为因素；环境影响；
17.影响密封使用寿命的因素？
答：泵的状况；泵内介质状态；经过密封面的泵送介质状态；干运转情况；产生过多的热量/冷却不足；压力峰值；介质变化情况；温度变化情况；启动/关闭；
18.干气密封结构及原理？
答：干气密封通过动环旋转，密封气由螺旋槽被泵送，产生流体动压力，实现动静环的非接触运转。

当动静环间隙增大时，气体动压力减弱，静环向动环追随；当间隙减小时，气体动压力增强，静环向动环远离。

这种抵抗压力或机械扰动的能力，称之为气膜刚度。

19.隔离密封的作用？
答：封堵轴承滑油；混合二级排放气，降低可燃气体浓度；
20.隔离密封的密封面分为接触式与非接触式，有什么区别？
答：接触式隔离密封的密封面与轴或轴套贴紧，泄漏量小；非接触式密封面与轴或轴套采用迷宫等形式，泄漏量大；对于压缩机干气密封系统，需要有足够的隔离气对滑油进行封隔，因此使用的为非接触式密封。

21.干气密封密封面热量产生方式？散热方式？
答：气体的剪切、旋转产生热量；通过气体泄漏、节流效应带走热量。

22.单向槽与双向槽对比？
答：1.单向槽密封只能单向旋转，双向槽密封可以双向旋转；2.开启转速不同，单向槽更低；3.气膜刚度，单向槽较之双向槽更稳定；4.适用工况、介质不同，一些不稳定、分子量小的介质选用单向槽密封。

23.干气密封气密厚度一般为多少？。

答：干气密封气膜厚度一般为3-5m
24.干气密封污染类型，导致什么后果？
答：干气密封的失效多数是由污染造成的，污染分为固体污染和液体污染，固体污染会损坏密封面，限制轴向运动，导致高泄漏、密封卡滞；液体污染会影响发热，密封间隙不稳定，形成胶水效应等，出现飘忽的泄露、液体聚集现象。

25.润滑油进入石墨密封面，会对干气密封造成什么影响？
答：油进入到石墨中，受热容易形成鼓包，并且油滴在密封面表面粘结，当密封面运行时，受挤压剪切作用，容易破坏密封。

26.机组喘振或长时间震动偏高会对密封有何影响？
答：动静环撞击导致碎环；驱动件损坏；
27.快速泄压会对密封产生什么影响？
答：快速泄压导致O型圈爆裂；材料吸收介质内气体，当压力突然减小时，所吸收的气体快速逃出，密封表面呈现气泡、凹坑、疤痕。

28.干气密封出现反压时，会导致何种现象？
答：工艺气侧反压，会带入杂质，损坏密封面；放空线反压，密封端面无法打开。

29.失效分析时数据采集包括哪些方面？
答：零件图纸；失效模式；系统状态；历史记录等。

30.密封选型或密封替代时，列出至少3类需要的主要信息？
答：介质因素；工况；设备参数；工作方式等。

轮南作业区
黄海洋
2016.11.27。