機(jī)泵結(jié)構(gòu)及密封講座

離心泵典型結(jié)構(gòu)及檢修

機(jī)械密封知識(shí)講座

鉗工專業(yè)：沈擁軍

2011年10月27日離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)離心泵典型結(jié)構(gòu)序言機(jī)械密封最早于1885年在英國(guó)發(fā)明并獲得專利，首先獲得應(yīng)用是在20世紀(jì)20年代的冷凍機(jī)裝置上，同時(shí)出現(xiàn)了研究和生產(chǎn)機(jī)械密封的專業(yè)公司（英國(guó)的Crane公司、德國(guó)的Pacific公司等）。我國(guó)在20世紀(jì)60年代才相繼出現(xiàn)研究和生產(chǎn)機(jī)械密封的專業(yè)機(jī)構(gòu)，目前已有四十年歷史，在普通機(jī)械密封領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟，大部分地方已能替代進(jìn)口產(chǎn)品，性能接近國(guó)外產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)具有規(guī)模的研究、生產(chǎn)廠家已有十余個(gè)，并在高參數(shù)密封及新技術(shù)方面取得一定突破。機(jī)械密封廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、醫(yī)療、電力、紡織、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。機(jī)械密封具有性能好、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等特點(diǎn)，是現(xiàn)代企業(yè)流體輸送機(jī)械應(yīng)用最廣、最有前途的密封形式，對(duì)于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源具有重大意義。機(jī)械密封原理機(jī)械密封原理機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機(jī)械密封具有泄漏少、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。）在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義：由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下，該對(duì)端面保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。密封的組成

密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)───摩擦副緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等）構(gòu)成。（使貼合）輔助密封圈：包括動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等

密封的機(jī)理

1、4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱4個(gè)泄漏點(diǎn)）泄漏點(diǎn)1─摩擦端面泄漏點(diǎn)，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持貼和；（動(dòng)密封點(diǎn),兩個(gè)摩擦副之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）泄漏點(diǎn)2─補(bǔ)償環(huán)密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封；靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動(dòng)）泄漏點(diǎn)3─非補(bǔ)償環(huán)密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封；（靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止）泄漏點(diǎn)4─壓蓋與腔體間的密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn) 密封；（靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止）機(jī)械密封種類機(jī)械密封種類機(jī)械密封種類機(jī)械密封種類機(jī)械密封種類機(jī)械密封的計(jì)算要進(jìn)行端面比壓計(jì)算，首先要分析補(bǔ)償環(huán)的受力情況。如圖，補(bǔ)償環(huán)受到的力有：機(jī)械密封的計(jì)算液膜反力機(jī)械密封的計(jì)算機(jī)械密封的計(jì)算端面比壓P=Pt+P載－P液膜=Pt+（K-λ）P介機(jī)械密封的計(jì)算PV值密封端面的摩擦熱同時(shí)取決于壓力和速度。密封端面的性質(zhì)要考慮P、V的乘積，即PV值。PV值過(guò)大：液膜氣化，密封失效，端面嚴(yán)重磨損。因此對(duì)一定摩擦系數(shù)的端面材料組對(duì)，對(duì)某種介質(zhì)有一許用PV值。P：端面比壓V=π（d1＋d2）n/120×10－3PV＜［PV］機(jī)械密封常用材料碳石墨硬質(zhì)合金WCSiC陶瓷機(jī)械密封輔助系統(tǒng)1、機(jī)封工作條件的苛刻性在流體機(jī)械中（如泵、壓縮機(jī)、攪拌釜、離心機(jī)等）工作條件最苛刻的部件要算機(jī)械密封。象推力軸承那樣承受軸向力象散熱器那樣把產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出在高溫高壓易腐蝕情況下，靜密封已經(jīng)很困難，還要在高速旋轉(zhuǎn)中，在幾毫米寬的密封面上實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封就更加困難。機(jī)械密封輔助系統(tǒng)2、輔助系統(tǒng)可以改善密封工作環(huán)境無(wú)輔助系統(tǒng)，就只能改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)，提高材質(zhì)。代價(jià)高，不能從根本上解決問(wèn)題。）實(shí)際工作中，不用任何輔助設(shè)施的機(jī)械密封幾乎沒(méi)有。如高壓使用的串聯(lián)機(jī)械密封、高溫泵機(jī)械密封都必須采用相應(yīng)輔助設(shè)施。（通過(guò)輔助系統(tǒng)）苛刻工況變?yōu)槊芊饪山邮芄r機(jī)械密封效果大大提高，使用范圍更加廣泛，對(duì)密封本身材料要求降低，機(jī)械密封成本下降。機(jī)械密封輔助系統(tǒng)3、機(jī)械密封端面摩擦熱（會(huì)導(dǎo)致端面溫度升高）得以控制端面摩擦熱過(guò)高有下列危害：液膜汽化磨損加劇密封失效；端面熱變形加大泄漏和磨損；加劇腐蝕；輔助密封圈老化變質(zhì)從而失效；石墨浸漬物碳化或熔化而產(chǎn)生泄漏。所以端面溫升是機(jī)械密封的大敵。機(jī)械密封輔助系統(tǒng)4、采用輔助系統(tǒng)的目的減小溫升，保持端面良好潤(rùn)滑（使機(jī)械密封各零件良好、正常地工作）。（在易汽化介質(zhì)中）保持密封腔壓力高于飽和蒸氣壓，使之不汽化。在低溫泵中保溫和供熱。對(duì)于有固體顆粒出現(xiàn)的結(jié)晶和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封，能保持密封不受損壞。機(jī)械密封輔助系統(tǒng)5、較好工況下，采用輔助系統(tǒng)，會(huì)提高密封穩(wěn)定性和使用壽命。（有的密封工作溫度、壓力、轉(zhuǎn)速不太高。不用輔助系統(tǒng)也可以工作。）6、輔助系統(tǒng)屬于機(jī)械密封的組成部分（根據(jù)不同工況采用不同的輔助系統(tǒng)。國(guó)際上通用的美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（離心泵API610）對(duì)此都作了具體規(guī)定）API沖洗方案PointstoNoteforAPIPlan11:API沖洗方案11應(yīng)注意的事項(xiàng)-Useanorificetorestricttheflowrateifthedischargepressureis3barhigherthansealchamberpressure.如果出口壓力高于密封腔壓力3bar，需要用一個(gè)孔限制流量-Useoncleanandlowabrasivesduties用在干凈，含磨石性顆粒少的工礦SealFlushingBy-PassfromDischarge單密封通過(guò)出口進(jìn)行沖洗API沖洗方案API沖洗方案RecirculationfrompumpdischargethroughaflowcontrolorificeandcoolertosealOpenLoopCoolingCircuitCoolingWaterOutlet冷水出口CoolingWaterInlet冷水入口API沖洗方案API沖洗方案API沖洗方案RecirculationfromapumpingringinthesealchamberthroughcoolerandbacktosealClosedLoopCoolingCircuit沖洗液通過(guò)密封腔中的泵效環(huán)從密封腔中流出經(jīng)過(guò)換熱器，再返回到密封中，形成自封閉循環(huán)。形成封閉的冷卻回路ThroatbushingSuction入口Discharge出口18-24"Ventathighestpointofthepiping排起在管線的最高點(diǎn)CoolingWaterOutlet冷水出口CoolingWaterInlet冷水入口mechanicalsealwithpumpingringHeatexchanger換熱器API沖洗方案PointstoNoteforAPIPlan32:對(duì)于APIplan32須注意:-Choseapropersourceofsealflushtoeliminatethepotentialforvaporisationoftheinjectedfluidandtoavoidcontaminationofthefluidbeingpumpedwiththeinjectedflush.選擇合適的密封沖洗源，以減少?zèng)_洗流體的汽化，同時(shí)可避免沖洗流體被污染。-Installalabyrinthbushingatthebottomofthestuffingboxtocontroltheflushingandpressureifnecessary.--如有必要的話，在密封腔底部安裝喉部襯套或迷宮密封來(lái)控制沖洗和壓力。SingleSealFlushingfromExternalSource單密封通過(guò)外部來(lái)源進(jìn)行沖洗ThroatBushingAPI沖洗方案PointstoNoteforAPIPlan52:TypicallyusedwithanArrangement2unpressuriseddualseal.通常用于不帶壓雙封

Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyaninternalpumpingring.在正常操作情況下，通過(guò)腔內(nèi)的泵效環(huán)維持循環(huán)

Thereservoirisusuallycontinuouslyventedtoavapourrecoverysystemandismaintainedatapressurelessthanthepressureinthesealchamber.儲(chǔ)罐通常與回收系統(tǒng)相連通，罐內(nèi)壓力通常低于密封腔壓力PressureGauge壓力計(jì)LevelGauge水準(zhǔn)儀FillvalveOrificeDrainLevelSwitch(L)PressureSwitch壓力開(kāi)關(guān)(NormallyOpen)Ventvalve排氣閥

Externalreservoirprovidingbufferfluidfortheoutersealofanunpressuriseddualsealarrangement.外部?jī)?chǔ)罐對(duì)不帶壓雙封的外密封起緩沖液的作用API沖洗方案PressureGauge壓力表LevelGauge水準(zhǔn)儀LevelSwitch(L)電平開(kāi)關(guān)VentValve排氣閥

(NormallyClose)通常關(guān)著OrificePressureSwitch壓力操縱開(kāi)關(guān)ExternalPressure外部壓力SourceOne-wayBlockValve

(NormallyOpen)PointstoNoteforAPIPlan53:TypicallyusedwithanArrangement3pressuriseddualseal.通常用于帶壓雙封

Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyaninternalpumpingring.在正常操作情況下，通過(guò)腔內(nèi)的泵效環(huán)維持循環(huán)Thereservoirpressureisgreaterthantheprocesspressurebeingsealed.罐內(nèi)壓力通常高于被密封介質(zhì)壓力DrainAPI沖洗方案PointstoNoteforAPIPlan54:TypicallyusedwithanArrangement3pressuriseddualseal.通常用于帶壓雙封Duringnormaloperation,circulationismaintainedbyanexternalpumporpressuresystem.在正常操作情況下，通過(guò)外部的泵或壓力系統(tǒng)維持循環(huán)Thecirculatingbarrierfluidpressureisgreaterthantheprocesspressurebeingsealed.

循環(huán)隔離液的壓力高于被密封介質(zhì)的壓力

Externalbarrierfluidsystemprovidingpressurisedbarrierfluidfortheoutersealofanpressuriseddualsealarrangement外部隔離液系統(tǒng)對(duì)帶壓雙封的外密封提供帶壓隔離液

API沖洗方案PointstoNoteforAPIPlan62:對(duì)于APIplan62須注意:Thequenchmayberequiredtopreventsolidsfromaccumulatingontheatmosphericsideoftheseal.增加吹掃口以防止在密封大氣側(cè)有顆粒的積累Typicallyusedwithaclose-clearancethrottlebushing.普遍使用節(jié)流襯套API沖洗方案API沖洗方案API沖洗方案API沖洗方案API沖洗方案API沖洗方案API沖洗方案干氣密封簡(jiǎn)介MatingRingorRotatingFace動(dòng)環(huán)PrimaryRingorStator靜環(huán)干氣密封簡(jiǎn)介干氣密封簡(jiǎn)介干氣密封簡(jiǎn)介干氣密封簡(jiǎn)介PROCESS工藝ATMOSPHERE

大氣CleanBufferGasInertBufferGas干氣密封簡(jiǎn)介干氣密封簡(jiǎn)介干氣密封簡(jiǎn)介干氣密封簡(jiǎn)介FacerotationFacerotationHighpressureareaHighpressurearea

干氣密封簡(jiǎn)介Standstill

靜止Hydrostaticforcesseparatethesealfacesatpressuresabove29psi(2bar)

高于2巴端面靜壓懸浮

Rotation

旋轉(zhuǎn)Groovesintheupperdi