1、武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构及检修离心泵典型结构及检修机械密封知识讲座机械密封知识讲座钳工专业：沈拥军钳工专业：沈拥军2011年年10月月27日日武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分
2、公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司离心泵典型结构离心泵典型结构武汉分公司武汉分公司序 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，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
3、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。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。武汉分公司武汉分公司机械密封原理武汉分公司武汉分公司机械密封原理 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
4、面密封。）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。武汉分公司武汉分公司密封的组成密封的组成 密封端面：动环、静环摩擦副 缓冲补偿机构：由弹性元件（圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等）构成。（使贴合）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 武汉分公司武汉分公司密封的机理密封的机理 1、4个密封点（亦称4个泄漏点）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）泄漏点
5、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）武汉分公司武汉分公司机械密封种类机械密封种类武汉分公司武汉分公司机械密封种类机械密封种类武汉分公司武汉分公司机械密封种类机械密封种类武汉分公司武汉分公司机械密封种类机械密封种类武汉分公司武汉分公司机械密封种类机械密封种类武汉分公司武汉分公司机械密封的计算 要进行端面比压计算，首先要分析补偿环的受力情况。如图，补偿环受
6、到的力有：武汉分公司武汉分公司机械密封的计算 液膜反力武汉分公司武汉分公司机械密封的计算武汉分公司武汉分公司机械密封的计算 端面比压P=Pt+P载P液膜=Pt+（K-）P介武汉分公司武汉分公司机械密封的计算 PV值 密封端面的摩擦热同时取决于压力和速度。密封端面的性质要考虑P、V的乘积，即PV值。PV值过大：液膜气化，密封失效，端面严重磨损。因此对一定摩擦系数的端面材料组对，对某种介质有一许用PV值。P：端面比压 V=（d1d2）n/120103 PVPV武汉分公司武汉分公司机械密封常用材料 碳石墨 硬质合金WC SiC陶瓷武汉分公司武汉分公司机械密封辅助系统1、机封工作条件的苛刻性 在流体机
7、械中（如泵、压缩机、搅拌釜、离心机等）工作条件最苛刻的部件要算机械密封。象推力轴承那样承受轴向力 象散热器那样把产生的热量导出 在高温高压易腐蚀情况下，静密封已经很困难，还要 在高速旋转中，在几毫米宽的密封面上实现动密封就更加困难。武汉分公司武汉分公司机械密封辅助系统2、辅助系统可以改善密封工作环境 无辅助系统，就只能改进密封结构，提高材质。代价高，不能从根本上解决问题。）实际工作中，不用任何辅助设施的机械密封几乎没有。如高压使用的串联机械密封、高温泵机械密封都必须采用相应辅助设施。（通过辅助系统）苛刻工况变为密封可接受工况机械密封效果大大提高，使用范围更加广泛，对密封本身材料要求降低，机械密
8、封成本下降。武汉分公司武汉分公司机械密封辅助系统3、机械密封端面摩擦热（会导致端面温度升高）得以控制端面摩擦热过高有下列危害：液膜汽化磨损加剧密封失效；端面热变形加大泄漏和磨损；加剧腐蚀；辅助密封圈老化变质从而失效；石墨浸渍物碳化或熔化而产生泄漏。所以端面温升是机械密封的大敌。武汉分公司武汉分公司机械密封辅助系统4、采用辅助系统的目的 减小温升，保持端面良好润滑（使机械密封各零件良好、正常地工作）。（在易汽化介质中）保持密封腔压力高于饱和蒸气压，使之不汽化。在低温泵中保温和供热。对于有固体颗粒出现的结晶和强腐蚀介质的密封，能保持密封不受损坏。武汉分公司武汉分公司机械密封辅助系统5、较好工况下，
9、采用辅助系统，会提高密封稳定性和使用寿命。（有的密封工作温度、压力、转速不太高。不用辅助系统也可以工作。）6、辅助系统属于机械密封的组成部分（根据不同工况采用不同的辅助系统。国际上通用的美国石油学会标准（离心泵API610）对此都作了具体规定）武汉分公司武汉分公司API 冲洗方案冲洗方案Points to Note for API Plan 11:API 冲洗方案冲洗方案11 应注意的事项应注意的事项-Use an orifice to restrict the flow rate if the discharge pressure is 3 bar higher than seal cham
10、ber pressure.如果出口压力高于密封腔如果出口压力高于密封腔压力压力3bar，需要用一个孔限制流量需要用一个孔限制流量-Use on clean and low abrasives duties用在干净，含磨石性颗粒少的用在干净，含磨石性颗粒少的工矿工矿Seal Flushing By-Pass from Discharge单密封通过出口进行冲洗单密封通过出口进行冲洗武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案Recirculation from pump discharge through a flow control orifice and
11、 cooler to sealCooling Water Outlet冷冷水出口水出口Cooling Water Inlet冷水冷水入口入口武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案Recirculation from a pumping ring in the seal chamber through cooler and back to seal 冲洗液通过密封冲洗液通过密封腔中的泵效环从密封腔中流出经过换热器，再返回到密封中，形成自封闭腔中的泵效环从密封腔中流出经过换热器，再返回到密封中，形成自封闭循环。
12、循环。Throat bushingSuction入口入口Discharge出出口口18-24Vent at highest point of the piping排排起在管线起在管线的最高点的最高点Cooling Water Outlet冷冷水出口水出口Cooling Water Inlet冷冷水入口水入口mechanical seal with pumping ringHeat exchanger换热器换热器武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案Points to Note for API Plan 32:对于对于API plan 32 须注意须注意:-Chose a proper so
13、urce of seal flush to eliminate the potential for vaporisation of the injected fluid and to avoid contamination of the fluid being pumped with the injected flush.选择合适的密封冲洗源选择合适的密封冲洗源，以减少冲洗流体的汽化，同时可避以减少冲洗流体的汽化，同时可避免冲洗流体被污染。免冲洗流体被污染。-Install a labyrinth bushing at the bottom of the stuffing box to con
14、trol the flushing and pressure if necessary.-如有必要的话，在密封腔底部安装喉如有必要的话，在密封腔底部安装喉部衬套或迷宫密封来控制冲洗和压力部衬套或迷宫密封来控制冲洗和压力。Single Seal Flushing from External Source单密封通过外部来源进行冲洗单密封通过外部来源进行冲洗Throat Bushing武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案Points to Note for API Plan 52:nTypically used with an Arrangement 2 unpressurised dual
15、seal.通常用于不带压双封通常用于不带压双封 nDuring normal operation,circulation is maintained by an internal pumping ring.在正常在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环 n The reservoir is usually continuously vented to a vapour recovery system and is maintained at a pressure less than the pressure in the seal chamber.储罐通常
16、与回收系统相连通，罐内压力通储罐通常与回收系统相连通，罐内压力通常低于密封腔压力常低于密封腔压力Pressure Gauge 压力计Level Gauge 水准仪Fill valveOrificeDrainLevel Switch(L)Pressure Switch 压力开关(Normally Open)Vent valve 排气阀 External reservoir providing buffer fluid for the outer seal of an unpressurised dual seal arrangement.外部储罐对不带压双封的外密封起缓冲液的作用外部储罐对不带压
17、双封的外密封起缓冲液的作用武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案Pressure Gauge 压力表Level Gauge 水准仪Level Switch(L)电平开关Vent Valve 排气阀(Normally Close)通常关着OrificePressure Switch 压力操纵开关 External Pressure 外部压力外部压力 SourceOne-way Block Valve(Normally Open)Points to Note for API Plan 53:nTypically used with an Arrangement 3 pressurised du
18、al seal.通常用于带压双封通常用于带压双封 nDuring normal operation,circulation is maintained by an internal pumping ring.在正常在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环n The reservoir pressure is greater than the process pressure being sealed.罐内压力通常高罐内压力通常高于被密封介质压力于被密封介质压力Drain武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案Points to Note for API
19、Plan 54:nTypically used with an Arrangement 3 pressurised dual seal.通常用于带压双封通常用于带压双封nDuring normal operation,circulation is maintained by an external pump or pressure system.在正常操作情况下，通过外在正常操作情况下，通过外部的泵或压力系统维持循环部的泵或压力系统维持循环n The circulating barrier fluid pressure is greater than the process pressure
20、being sealed.循环隔离液的压力高于被密封介质的循环隔离液的压力高于被密封介质的压力压力 External barrier fluid system providing pressurised barrier fluid for the outer seal of an pressurised dual seal arrangement外部隔离液系统对带压双封的外密封提供带压隔离液外部隔离液系统对带压双封的外密封提供带压隔离液 武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案Points to Note for API Plan 62:n对于对于API plan 62 须注意须注意:nTh
21、e quench may be required to prevent solids from accumulating on the atmospheric side of the seal.增加吹扫口以防止在密封大气增加吹扫口以防止在密封大气侧有颗粒的积累侧有颗粒的积累nTypically used with a close-clearance throttle bushing.n普遍使用节流衬套普遍使用节流衬套武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武
22、汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司API冲洗方案冲洗方案武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介Mating Ring or Rotating Face动环动环Primary Ring or Stator静环静环武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介PROCESS 工艺工艺ATMOSPHERE 大气大气Clean Buffer GasInert Buffer Gas武汉分公司武汉分公司干气密封简介
23、干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介Face rotationFace rotationHigh pressure areaHigh pressure area 武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介 Stand still 静止 Hydrostatic forces separate the seal faces at pressures above 29 psi(2 bar)高于2巴端面静压悬浮 Rotation 旋转 Grooves in the upper diameter
24、 of the rotating face generate hydrodynamic forces resulting in face separation at 2 m/s(6.5 ft/s)for SMT groove,less 1 m/s(3.3 ft/s)for APGS groove;The inner diameter has no grooves and acts as sealing dam.SMT高于2m/s可动压悬浮，APGS低于1m/s即可端面分开武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介 Supply clean filtered gas to seals 为密封提
25、供为密封提供清洁气体清洁气体Monitor flow rate and pressure 检测流量压力检测流量压力 Monitor seal performance through:检测密封检测密封运行状况运行状况 Local indication of leakage flow 就地泄漏量指示就地泄漏量指示 Remote indication and alarm/shutdown of leakage gas pressure 远程检测泄漏压力报警远程检测泄漏压力报警/停停机机 Supply of clean filtered N2 to separation seal 提供清洁氮气为隔离气提供清洁氮气为隔离气武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介武汉分公司武汉分公司干气密封简介干气密封简介
