离心泵基础知识

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（十一）组合式 （十二）热装式密封环 （十三）热装式密封环的过盈值选择 （十四）辅助密封圈 （十五）传动机构的作用 （十六）静环防转方式 （十七）机械密封的弹性元件 （十八）波纹管种类 （十九）焊接金属波纹管密封
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三、机械密封的计算
（一）补偿环的受力状况 （二）密封端面中液膜反力的分布情况 （三）液膜反力的计算 （四）易汽化介质中密封端面间的液膜压力分布 （五）膜压系数的影响因素 （六）弹簧比压的计算 （七）载荷系数K （八）端面比压 （九）波纹管的有效作用直径de （十）PV值
（十一）合成橡胶 （十二）柔性石墨（也称膨胀石墨） （十三）弹性元件材料 （十四）机械密封中基体材料
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五、机械密封辅助系统
（一）为什么机械密封要采用辅助系统 （二）什么是辅助系统 （三）自冲洗的形式 （四）循环冲洗 （五）注入式冲洗 （六）冲洗液进入密封腔的方式 （七）冲洗量的确定 （八）冲洗量的控制 （九）冲洗压力的确定 （十）密封腔中的压力确定
机械密封广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、医 疗、电力、纺织、环保等诸多领域。
机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，
是现代企业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，
对于减少环境污染、节约能源具有重大意义。
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目录
一、机械密封原理 二、机械密封的基本零件 三、机械密封的计算 四、机械密封用材料 五、机械密封辅助系统 六、机械密封性能的影响因素 七、石化行业典型泵的密封 八、机械密封的安装和使用 九、机械密封故障分析 十、补充内容
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一、机械密封原理
（一）定义 （二）组成 （三）密封机理 （四）辅助设施 （五）机械密封的种类 （六）旋转式和静止式机械密封 （七）内装式和外装式机械密封 （八）内流式和外流式机械密封 （九）多弹簧和单弹簧机械密封 （十）平衡型和非平衡型机械密封
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（十一）补偿机构形式 （十二）双端面机械密封 （十三）串联式机械密封 （十四）波纹管机械密封 （十五）集装式机械密封
（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用这 种结构）
（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大， 只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用）
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（九）多弹簧和单弹簧机械密封
（1）多弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均 匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。
（2）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大百度文库轴向弹力不 均匀）不宜用于高转速的场合。
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（十三）串联式机械密封（图1-5）
两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降 低用于高压场合。
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（十四）波纹管机械密封
去掉了补偿环密封圈及其摩擦阻力，补偿环密封圈改 至弹簧座处，补偿环追随性提高，而且避免了补偿环密封 圈因轴串、振动所产生的磨损。
金属波纹管用于高温介质，聚四氟乙烯波纹管用于腐 蚀性介质。
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（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）
（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。 （由于安装方便，普通密封大多采用，但易产生不 平衡，而且消耗搅拌功率，所以不能用于高速）
（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。 （用于高速）
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四、机械密封用材料
（一）摩擦副材料要求 （二）制造摩擦副的常用材料 （三）碳石墨 （四）硬质合金WC （五）SiC陶瓷 （六）Al2O3 陶瓷及其它陶瓷介绍 （七）表面堆焊硬质合金 （八）作摩擦副的金属材料 （九）填充聚四氟乙烯 （十）辅助密封圈材料要求
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（四）辅助设施
通过冲洗、冷却、过滤、分离等方式进行冷却 和润滑，从而改善密封的工作环境，减少密封的泄 漏量，延长使用寿命。应当把它看作机械密封的组 成部分。
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（五）机械密封的种类
1、 按使用条件分类 （1）高速密封（ZBJ22-001-88：线速度25～100m/s）和普通密封 （2）高压和低压密封 （3MPa） （3）高温、常温和低温密封 （150℃）、（-20℃ ） （4）泵用、釜用和压缩机用密封 （5）耐腐蚀、抗颗粒机械密封 (包括易聚合的介质) 2、 通常按结构分类 多弹簧、单弹簧密封 旋转式、静止式密封 外装式、内装式密封 外流式、内流式密封
（4）环的壁厚不可太薄，以保证整体强度、刚度，也利散 热（导热欠佳的材料，可薄一些）。
（5）动环和轴（轴套）间隙A11（0·4~0·6）以利补偿 静环和轴（轴套）间隙1~3mm以免摩擦
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（十一）对冲洗流体的要求 （十二）热油泵的冲洗液选择 （十三）烷基化装置中浓硫酸的冲洗液的选择 （十四）轻烃、轻油泵密封冲洗液的选择 （十五）机械密封的冷却方式 （十六）辅助设施在何种工况下必须选用
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六、机械密封的安装和使用
（一）安装机封的泵的技术要求 （二）安装密封前要了解泵及介质情况 （三）机械密封的安装 （四）泵的抽空和汽蚀
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2、 传动关系 轴或轴套───紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3─补偿环1 压盖──防转销8─非补偿环6
3、 原理 通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹
簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴 向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。由 于机械密封（轴向密封）在运行中可以对轴向磨损进行 补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补 偿，故机械密封比填料密封寿命长。
在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋转轴 线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作 用下，以及辅助密封圈的配合下， 该对端面保持贴合并相 对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。
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（二）组成
1、 密封端面：动环、静环───摩擦副 2、 缓冲补偿机构：由弹性元件（圆柱弹簧、圆锥弹簧、
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（十）平衡型和非平衡型机械密封 （1）平衡型：载荷系数K＜1.0 （用于高压场合） （2）非平衡型：载荷系数K≥1.0 （用于普通压力场合）
介质压力对补偿环的有效作用A面积与端面面积S之比。K=A/S
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（十一）补偿机构形式
（1）磁力：系统压力较低时用 （2）波片弹簧、锥形弹簧、螺旋圆柱大弹簧、小弹簧 （3）橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管、金属波纹管
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（七）内装式和外装式机械密封（图1-3）
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（1） 内装式：静环装在压盖内侧，静环端面面向工作腔。 （用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合）
（2） 外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔。 （用于低压、腐蚀性强的场合）
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（八）内流式和外流式机械密封 （一般和内装式、外装式一致）
（1）足够的强度和刚度 保证在工作条件（如压力，温度，滑动速度等）下不损
坏，变形小，工作条件波动时影响小。 （2）端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。
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（3）耐热冲击力 高的导热系数，低的线膨胀系数。
（4）较小的摩擦系数，良好的自润滑性，材料与介质有 很好的浸润性短时间干摩擦，不损伤端面。
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（十五）集装式机械密封（图1-6）
将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。安装时 只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即可。安装方便， 排除了安装不良的影响。（一般挡块厚度为弹簧压缩量， 从外部易于观测）
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二、机械密封的基本零件
（一）对摩擦副密封环的要求
摩擦副密封环是机械密封的主要元件，它在很大程度 上决定了机械密封的性能和寿命。因此，对它有一些基本 要求。
泄漏点2 ─ 补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封； （静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动）
泄漏点3 ─非补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封； （静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）
泄漏点4 ─压盖与腔体间的密封圈，依靠密封圈的过盈量实现 密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静 止）
机械密封 基础知识讲座
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泵的基本结构
填料（机械密封）
轴承箱
轴承 压盖
油封
叶轮螺母
轴 轴承压盖
叶轮
泵座
地脚螺栓
密封腔体 泵体
填料（机械密封）
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Copyright 1997 A.E.S. Engineering L2td.
一般用于输送强腐蚀介质,静环多采用夹持结构
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二、机械密封的基本零件
（一）对摩擦副密封环的要求 （二）摩擦副匹配要考虑的因素 （三）密封端面宽度 （四）密封环的主要技术要求 （五）摩擦副端面平面度检测 （六）密封端面的粗糙度要求 （七）动环（旋转环） （八）静环（不旋转） （九）密封环的种类 （十）整体式密封环
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（十一）硬质合金表面灼伤和裂纹 （十二）其它故障简介 （十三）泵抽空密封失效现象 （十四）密封腔中汽蚀，密封失效现象 （十五）密封端面汽化的失效现象 （十六）泵振动过大的失效现象 （十七）没有冲洗的故障现象 （十八）动环选材注意事项
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八、补充内容
（一）机械密封标准介绍 （二）机械密封辅助系统 （三）机械密封的安装 （四）磁力密封介绍 （五）高压机械密封研制
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七、机械密封故障分析
（一）摩擦痕迹大于端面宽度 （二）摩擦痕迹小于端面宽度 （三）硬环上无摩擦痕迹 （四）石墨端面出现均匀的环状沟纹 （五）石墨端面中间产生环状深沟 （六）石墨内缘磨损 （七）石墨环台阶过早全磨掉 （八）石墨环外缘出现缺口 （九）石墨环断裂 （十）石墨环出现蚀坑
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一、机械密封原理
（一）定义（图1-1）
密封腔
端盖
泄漏点4 泄漏点3
泄漏点2 泄漏点1
图1-1 机械密封基本结构（旋转式）
1—弹簧座 ； 2—紧定螺钉； 3—弹簧； 4– 推环； 5– 补偿环辅助密封圈 ； 6—补偿环； 7—非补偿环； 8– 非补偿环密封圈； 9—防转销
机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用 于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔 体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设 一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点， 成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封。）
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（十二）双端面机械密封（图1-4）
两套密封面对面或背对背安装在一起。（看补偿环）
用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、 高温、低温，或气体、高真空度等场合。
两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液： 堵封、润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。一般 封液压力要比介质压力高0.14~0.41MPa。
（5）易加工，材料成本低
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（二）摩擦副匹配要考虑的因素
（1）一般选择一软一硬的材料配对，软环作窄环，如 YG6/M106K，只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高 时才选用硬对硬。
（2）尽量采用内装、内流式结构，防止机械杂质进入密封 端面，减少泄漏量。
（3）选导热性良好材料作动环。 以利散热，降低端面温度。
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序言
机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获 得应用是在20世纪20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究 和生产机械密封的专业公司 （英国的Crane公司、德国的 Pacific公司等）。
我国在20世纪60年代才相继出现研究和生产机械密封的 专业机构（天津克兰），目前已有四十年历史，在普通机械 密封领域技术及产品日趋成熟，大部分地方已能替代进口产 品，性能接近国外产品。目前国内具有规模的研究、生产厂 家已有十余个，并在高参数密封及新技术方面取得一定突破。
波片弹簧、波纹管等）构成。（使贴合） 3、 辅助密封圈：包括动环密封圈、静环密封圈等，有各
种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等
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（三）密封机理
1、 4个密封点（亦称4个泄漏点，如图1-1）
泄漏点1─摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持 贴和；（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动）