机械密封生产概况及发展趋势

　第5卷　第4期 化　工　设　备　与　防　腐　蚀V ol.5　N o.4 2002年8月 CHE MIC A L　E QUIP ME NT　&　ANTIC ORROSI ON August　2002

・综述・国内机械密封生产概况及发展趋势

全国化工环保节能与密封产品产销协作网 中图分类号　T Q050文章编号　1009-6736(2002)04-0315-02

1　生产概况

机械密封是一种先进的动密封产品,它是靠介质压力及弹簧力,利用一对光滑平直并存有流体膜的表面达到密封效果。与填料密封相比,具有密封效果好,不磨损转轴,使用寿命长,消耗功率小等优点,因此在动密封部位采用得比较多。特别是在一些工作环境比较恶劣的场合,如高速、高温、高压、低温、有毒、真空、腐蚀性、易燃易爆等,一般的密封产品是无法胜任的。

在国外,19世纪初就出现了简单的机械密封,但是真正得到大发展,还是最近半个世纪的事情,机械密封的不同结构、品种、规格发展得异常迅速,很快地在工业生产中得到了广泛应用。

我国的机械密封生产开始于20世纪60年代,最早的是沈阳水泵厂及天津机械密封件厂开始生产泵用机械密封,主要应用在水泵上。随着国家工业的发展,尤其近几年引进了大量国外成套的石油化工装置及先进的工艺装备,随这些装备带进了大批先进的机械密封产品。备品备件供应的逐步国产化要求,促进了机械密封技术的发展,国内机械密封行业也引进了一些国外的制造技术,并相继建立了多家机械密封合资企业,这些都使我国机械密封产品在设计、制造、材料选用、生产规模都有了很大的进步。据不完全统计,2001年全国机械密封产品(包括机械密封用材料)总产值已超过8亿元人民币。目前机械密封生产单位相比其他机械制造企业,经济效益普遍较高。

就生产规模而言,丹东克隆集团有限公司在生产设备、生产品种、规格方面是机械密封行业中最大的企业,产值已达9千余万元,并首家通过IS O9000质量认证,其主要产品焊接金属波纹管型机械密封占全国销售量70%以上。

宁波市伏尔肯机械密封件制造有限公司是以网络管理在行业中著称,其机械密封产品绝大部分是外销,已实现了电子商务,管理水平较高。

除了通用结构机械密封产品外,近几年国外在高速工况下应用的螺旋槽型干式气体密封,虽然加工工艺复杂,但经过国内技术人员的攻关,现在也开始生产,产品性能水平在逐步提高,并已应用到工业生产中去。

随着对外开放,机械密封零部件及轻型机械密封已开始了批量出口,一些中型机械密封随配套主机设备(如反应釜、化工泵、砂磨机等)也开始出口。

国内主要的机械密封生产品种,按使用设备分有通用水泵用机械密封、轻型泵用机械密封、热油泵用机械密封、耐酸泵用机械密封、碱泵用机械密封、热水泵用机械密封、内燃机用冷却水泵机械密封、汽车发动机冷却水泵机械密封、尿素泵用机械密封、搪玻璃泵用机械密封、氯气泵用机械密封、钢制反应釜用机械密封、搪玻璃反应釜用机械密封、砂磨机用机械密封、压缩机用机械密封、蒸气旋转接头机械密封、船用机械密封、工程机械用刃型机械密封等。

从机械密封的结构来讲,包括了单端面机械密封、双端面机械密封,径向双端面机械密封、弹簧型机械密封、焊接金属波纹管型机械密封、液压波纹管型机械密封、聚四氟乙烯波纹管型机械密封、橡胶波纹管型机械密封、干性气体密封等。从使用企业而言,石油化工企业应用较多,绝大多数物料泵采用了机械密封;食品、医药、染料、轻工、酿造企业的关键设备也都采用了机械密封。冷油泵的使用寿命可达2年,化工物料泵一般在1年左右。

2　技术现状

机械密封虽然看起来就几个简单的机械零件,比起一台主机设备,如压缩机,简单的多,但在主机设备上的作用却是很重要的,如果密封不好,主机就无法工作而达到性能指标。在石油化工生产装置中,如果动密封不好,严重的还将引起重大事故。

机械密封技术的研究与发展是与流体力学、材料、机械工程等多学科相关的,这些学科的技术水平也必将推动机械密封技术水平的发展。由骨干企业、科研院所、院校为核心的技术研究开发体系在我国已基本形式,并成立了相应的技术专业委员会,定期开展技术交流,制定修订机械密封技术标准,这也加快了国产化工作,开发了一些新工艺、新材料。

我国的机械密封技术标准主要是产品标准,由机械工业机械密封标准化技术委员会(原机械工业部和中国机械工业协会归口)及化工专用密封标准化技术委员会(原石化部和中国石化工业协会归口)负责组织制定修订工作,秘书处分别设在合肥通用机械研究所和北京化工大学。截止目前共有70项技术标准。这些技术标准比较全面的规定了机械密封的设计、制造、检查、包装、安装、使用等方面的要求内容,同国外机械密封标准相比内容较详细具体,对使用及制造部门,尤其是初次接触机械密封的人员有指导作用。根据国家标准化及国家技术监督局有关规定,随着技术进步,这些标准还将进一步修订。

随着知识产权概念逐步深入人心,对申报专利技术也开

始引起人们的关注,据不完全统计,1993年前申报机械密封专利项目不足200项,现在已达1700余项。

机械密封技术水平近几年随着生产的发展有了很大提高,但是与国外相比还是存在一定差距,主要表现在以下几方面:

(1)基础研究工作薄弱。由于经费有限,国内在机械

密封的理论研究方面很薄弱,仅在有限的几所大学(如北京石油大学、北京化工大学、华东理工大学等)开展了研究课题,培养硕士、博士研究生,进行专题研究。相比国外机械密封制造企业拨出专项资金、设立研究所或与大学长年合作的方式,不断就新工艺、新材料、新结构进行研究。另外,我国机械密封技术人员参加国际上的流体密封学术会议人员少、论文少、申报机械密封专利数量与国外相比也少,超前开发意识薄弱。

(2)机械密封制造企业加工装备落后。机械密封的制

造工艺大部分是机械加工,国外机械密封制造企业生产规模大、品种多,主要采用机加中心及数控车床进行加工。即便使用普通车床,也采用了先进的工卡装备,如六爪卡盘、液压装卡工装等;虽然公差范围较宽,但公差控制却很严格,从而保证了零部件批量加工精度。而国内绝大部分是通用的普通车床,完全由手工操作,人工控制加工精度,很难达到批量稳定的加工精度要求。机械密封的专用加工设备、专用检测设备,国内各企业普遍存在精度差、性能低的问题,如橡胶波纹管机械密封专用加工设备国内还没有。内孔测量问题,国内通常多用杠杆千分表,而国外却采用了三点式千分表、圆度测量仪,表面粗糙度普遍采用接触式测量仪等,而国内很少采用,这就很难保证机械密封的整体质量。

(3)机械密封用材料性能差距大。机械密封用材料主

要指摩擦副材料、辅助密封圈材料,还有焊接金属波纹管波片材料等。随着对外商务接触及技术交流,国内不少企业直接或间接将产品送到国外机械密封公司进行材料检测,包括了硬质合金、石墨、碳化硅、氧化铝、锥形密封用热压铸钢等。从检测报告看,普遍存在性能不稳定,与国外差距大,品种规格少,国外同一种材料有多种牌号。如汽车冷却水泵密封用摩擦副材料,国外根据不同地区使用的汽车冷却水情况不同、软水剂不同、汽车型号不同等选择不同的摩擦副牌号及组对。有些材料如凯尔全氟橡胶,我

们国家还不能批量生产,有些材料虽研究出来了,虽批量生产,但性能不稳定。目前出口的密封件大部分仅能在非关键、普通工况下使用的密封为主。

(4)企业管理落后。机械密封制造单位,在市场机制

下,大部分已转为民营或股份制企业,在当今信息化高速发展的时代,如何运用科技手段,进行企业管理是十分重要的。国内机械密封的企业不少领导已认识到这一点,合理引进人才,健全管理制度,开展IS O 9000质量认证等,取得了较好的进展;加强科技投入,开发新产品,更新设备,提高装备水平,严格材料采购,把好入库验收和出厂检查,严格执行技术标准,不断改进工艺,积极开拓市场,已扭转了作坊手工模式,正向规模生产方向发展。

3　发展趋势

机械密封自20世纪初第一项专利开始至今发展已100多年了,作为一个密封产品,从简单到复杂,并逐步完善实用,随着科学技术的发展,这种密封产品还将进一步发展,现阶段还不存在用什么产品代替它的问题,其发展空间仍然很大。需要设计、制造、使用等方面的技术人员共同努力,来推动机械密封技术水平的进一步发展。

(1)机械密封的应用领域将更加扩大。目前从宇航、

工业、农业、医药、电子、国防等各领域都采用了这种产品,随着机械密封技术水平提高,密封的可靠性及使用寿命也将进一步提高。

(2)更多的采用新材料。随着工业技术发展的要求,

对机械密封提出了更高的要求,这就促进了材料科学的发展,目前在机械密封产品中使用的材料将进一步发展,如有自润滑性硬质合金、高性能工程陶瓷、高性能密封圈材料等。

(3)机械密封结构多样化。机械密封产品在配装的设

备中,仅是一个很小的部件,为了便于安装使用,标准化的卡式(或集装式)结构大大方便了用户要求,随着设备小型化及性能的提高,机械密封某些零部件将与设备中某零部件融合在一起,为了改善密封性能各种形式的多端面密封将成为密封主导产品等。

总之,机械密封技术是一个正在发展中的技术,随着工业技术的发展,一定会有更新的产品提供给广大使用单位。

・

613・ 化　工　设　备　与　防　腐　蚀 2002年8月