【摘 要】针对燃煤发电厂脱硫系统的浆液介质的工况特点，介绍和分析了脱硫泵用双端面机械密封的分类、结构及材料的选用，并根据现场的实际情况分析了机械密封失效的主要原因，提出了提高机械密封使用寿命的一些改进措施和看法。

【关键词】脱硫泵机械密封 寿命 失效

　　一、前言

步骤十五：锁紧螺丝固定

步骤十六：定位块拆除（妥善保管）

步骤之七：机封润滑、涂防卡剂（可用硅脂、黄油、凡士林）

    集装式机械密封是把动环、静环、弹簧、辅助密封圈、轴套、压盖、静密封垫圈等7个主要零件组合成一起的一个集合体，也可称集装式机封(Cartridge Sea1)．有时也称卡式密封。
       集装式机械密封因已组装成一个集合体．因此在机体上安装更加方便，快捷，密封可靠，深受国内外用户的欢迎，是国内今后机械密封发展的方向。

为了保证水泵的正常运转，机械密封需要更换及维护，本文就如何更换机封以及更换机封的步骤做详细说明，供大家参考。
工具和原料：
   活动扳手、套筒扳手、 一字螺丝刀、一字螺丝刀、沙纸、干净棉布、润滑脂
维修工作台、全新机封一套。

机械密封的安装前准备工作及注意事项
在安装机械密封前先必须做好准备工作：
1、如果更换新机封，须检查机械密封的型号、规格是否正确，质量是否符合标准；
2、静环尾部防转槽端与防转销顶部应保持1mm-2mm的轴向间隙，以免缓冲失效；
3、动、静环端面用酒精清洗干净，其余金属件用汽油清洗并用洁净的压缩空气吹干，仔细检查务心保证动、静环密封面没有任何损伤。装配前，两件“0”形橡胶密封圈应涂上一层润滑油膏，动、静环端面不许涂油。

机械密封各元件及其有关的装配接触面，在安装前必须用丙酮或无水酒精清洗干净。安装过程中应保持清洁，特别是动、静环及辅助密封元件应无杂质、灰尘。动、静环表面涂上一层清洁的机油或透平油。

机械密封件的安装顺序，在安装准备工作完成后，就可按一定顺序实施安装，完成静止部件在端盖内安装和旋转部件在轴上的安装，最后完成密封的总体组合安装。以图1所示的离心泵用单端面内装非平衡式机械密封为例，其安装顺序介绍如下：

　1.静止部件的安装

　将防转销(1)插入密封端盖相应的孔内，再将静环辅助密封圈(2)从静环(3)尾部套入，如采用V型圈，注意其安装方向，如是O型圈，则不要滚动。然后，使静环背面的防转销槽对准防转销装入密封端盖内。防转销的高度要合适，应与静环保留1~2mm 的间隙，不要顶上静环。最后，测量出静环端面到密封端盖端面的距离A。静环装到端盖中去以后，还要检查密封端面与端盖中心线的垂直度及密封端面的平面度。对输送液态烃类介质的泵，垂直度误差不大于0.02mm，油类等介质可控制在0.04mm 以内。

　机械密封是由两块密封元件(静环与动环)垂直于轴的、光洁而平直的表面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置。它是靠密封介质的压力在旋转的动环合静环的接触表面(端面)上产生适当的压紧力，使这两个端面紧密结合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封目的的。这层液体膜具有液体动压力与静压力，起着润滑合平衡力的作用。

　　1. 机械密封的清扫与检査

　　1) 机械密封的工作原理要求机械密封内部无任何杂质。在组装机械密封前要彻底清扫动环、静环、轴套等部件。

100多年来，人们采用填料一类的多种密封材料，使液体从液泵壳体沿着主轴的向外泄漏量不断减少。尽管现代工艺流程中采用的液泵，仍然广泛地沿用最古老的密封设计——填料盒，因为其起步费用低，而且又为工厂的工作人员所熟悉。 

然而，由于环境问题的关系，采用填料密封的方法已逐渐不能被人们所接受，特别是针对现代工艺流程中比较普遍的、腐蚀性较强的液体而言。因此，在实际应用中，以机械密封代替填料密封的情况越来越多。 

密封的基本要素 

机械密封是利用两个平面互相摩擦运行的原理，达到密封的目的。旋转密封面安装于液泵的主轴上，而固定密封面安装于密封压盖内。由于一个密封面是运动的，而另一个密封面是静止不动的，因此将这类密封称之为动态密封。

基础的机械密封如图1所示，其中有4个泄漏通路需要密封： 

1. 密封面之间的通路； 
2. 旋转面与主轴之间的通路； 
3. 固定面与压盖之间的通路； 
4. 压盖与填料盒之间的通路。 

后两种泄漏通路一般采用静态密封，因为两部分之间不存在相对运动。这部分的密封通常都称之为三次密封，其密封材料为垫片或与工艺流程液体相适应的O型密封圈。 

在较老的密封设计中，位于旋转面下的二次密封留有一定的间隙，可在主轴上前后运动，因此易于引起磨损和过早失效。然而在较新的密封设计中，二次密封处于静止状态，因此可避免在主轴上出现磨损腐蚀问题。

在液泵的正常操作中，旋转面和静止面之间因填料盒中的液体所产生的压力而使其保持在密封状态，在起动和停机时，填料盒的压力由弹簧产生的压力维持（甚至可以由弹簧的压力来代替）。 

大部分机械密封的设计采用较软的材料来制作旋转面，使其在较硬的静止面上旋转摩擦。多年来，最通用的组合是利用碳材料作为旋转面，使其在陶瓷静止面上运行。这类材料目前仍在普遍使用，但静止面则选用不锈钢或更硬的材料制作，例如碳化钨或碳化硅。 

不管采用什么材料，总之在接触面之间必须保持一层液体薄膜，以起到润滑的作用。然而，在填料盒内，采用弹簧负载和液体压力相结合的方式，可以使密封面之间起到很好的密封作用。但密封压力太高，则会影响接触面之间形成液体薄膜，导致热量增加和过早的磨损。如果密封压力太低，接触面之间的间隙增大，容易造成液体泄漏。 

密封制造厂正在不断地努力提高接触面的平直度，他们采用特殊的抛光板进行研磨。然后，采用单色光源的光栅板对其检测。从这一观点出发，对这些密封接触面必须小心处理，并严格按照安装说明，保证密封面得到适当的保护和正确就位，这一点是非常重要的。 

密封的灵活性选择 

主轴的轴向和径向运动需要与弹簧之间保持一定的灵活性，以保证接触面之间的密封。然而，只能提供一定程度的灵活性。液泵的机械状况及其长度直径比（一种主轴的直径与其延伸长度之比的衡量方式，比值越低越好）对密封的可靠性起着重要的作用。密封的灵活性一般由一个大型主弹簧和一系列小弹簧或波纹密封装置提供保证。 

化学工业所采用的传统密封设计，其密封压力施加于旋转面上，这种密封称之为旋转密封，因为弹簧或波纹密封装置与主轴一起旋转。比较新颖的设计，其弹簧或波纹密封装置安装于静止面上。在现在的机械密封上，上述两种密封方式都有非常普遍的应用，这样对于安装具有一定的灵活性。 

早期设计的许多机械密封采用单一的大型弹簧围绕主轴排列，在液泵起动过程中，可为密封面提供很强的密封力。密封的作用依靠主轴的旋转来绷紧弹簧卷。 

    后期设计的密封（见图2）采用一系列较小的弹簧，排列于主轴的周围，可对密封面产生比较均匀的负荷压力。由于较小的弹簧可以事先安装，因此大部分这类密封完全与所泵的液体相隔离。

美国石油学会（API）创立于1919年，从1924年起开始从事技术标准方面的工作。时至今日，API已经发布了约500个标准，内容涵盖各种工艺和部件，最大程度上确保了运行和工艺的可靠性。由于包括机械密封和密封辅助系统规范API 682在内的各种标准备受推崇，因而也在其他行业的应用领域得到广泛的引用。新版API 682的作者表示他们对此也始料未及，同时还对API 682的内容进行了澄清：该标准是针对石油、天然气及（石油）化工行业各种泵设备的密封系统而提出的标准。

    有关机械密封的相关信息最初在API 610泵标准中提出。在20世纪90年代，API 682发展成为机械密封和辅助系统方面更加全面的单独标准。API 682标准的最大特点在于其一直以来均由业内的专业人士负责更新。API 682标准的另一个特点在于其从未以标准化的角度仅仅认可一种技术解决方案。除了久经验证和考验的标准解决方案外，该规范还特意列出了备选方案，以及对工程设计的解决方案也予以认可。

　API 682规范的目标在于确保密封系统能够连续运行至少三年的时间、提高运行可靠性并简化维护流程。

泵的结构简图

1. 剖面结构示意图

    机械密封由于端面的摩擦会产生大量的摩擦热，从而使摩擦副环温度升高。同时，如果密封介质本身温度就较高，那将使摩擦副端面始终处于很高的温度下运行，在这种情况下，如果不采取冲洗冷却措施就会使： 
       (1)端面间液膜蒸发而发生干摩擦； 
       (2)由橡塑材料制造的辅助密封圈会发生老化、龟裂以至失效； 
       (3)加速密封介质对机械密封零件的腐蚀作用； 
       (4)动、静环变形； 
       (5)端面磨损加剧； 
       (6)端面漏泄严重。 
       由此看来，对机械密封用冲洗油和冷却水是为了降低摩擦时的温度，保证摩擦面之间有一层完整的液膜，减少摩擦损失，降低功率消耗，保证液膜不因高温汽化而被破坏。所以机械密封的冲洗冷却措施是保证机械密封具有良好密封性能和长久使用寿命所必不可少的重要环节。

常见机械密封冲洗、冷却见下表：

     机械密封是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的作用及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成防止流体泄露的装置。机械密封在石油和化工企业使用非常广泛,由于其密封性好,性能稳定,泄漏量少,摩擦功耗低,使用周期长,对轴(或轴套)磨损很小,能满足多种工况要求等特点而被广泛使用。但是其密封结构复杂，使用条件苛刻，价格高及维修技术高等特点，特别是机械密封工艺条件温度、压力等工艺参数的影响直接关系到设备机械密封的性能和使用寿命，因此，找出机械密封失效原因及改进措施是保证企业安全生产，提高设备使用寿命的重要任务。做如下分析。

　   1 机械密封失效时长见的现象

　　1.1 工作时发生尖叫

　　这是因为密封端面润滑效果不佳,应安装旁路冲洗管路,加大管径和相应的节流装置的尺寸。

　　波纹管机械密封磨擦副材质与辅助密封材质请根据实际工况选用。

　　金属波纹管机械密封适用于高温高速工况，且使用扭矩的传递不影响波纹管。没有其它弹性元件构成次级密封，非补偿环可根据需要进行组配。

　　金属波纹管机械密封应用范围：

波纹管式机械密封的应用范围很广，从低温到高温，从中性介质到腐蚀性介质，从低速到高速，从普通到苛刻的工作条件都可选用。所有这些可通过变更波纹管的几何形状(如内外径、波片厚度和波数等)与材料弹性模量，改变波纹管的弹率。根据介质的腐蚀性能，选用不同的波纹管材料等。例如对工作压力和温度都不高的中性介质(油和水等)，可选用橡胶制造的简易波纹管密封;在腐蚀性介质中(酸或碱等)，可选用四氟制造的波纹管密封;高温和高速下，可采用焊接金属波纹管机械密封等。

机械密封件和液压密封件分类

机械密封件型号：集装式密封系列、轻型机械密封系列、重型机械密封系列等

液压密封件：唇型密封件、V形密封圈、U形密封圈、Y形密封圈、YX形密封圈和液压缸常用的组合密封件主要是蕾形圈、格来圈和斯特封。

1 填料密封

机械密封弹簧压缩量测量直接用卡尺测就是,先测量在自由状态下的弹簧伸缩量,再测量机封安装到位后的量,然后一减就是压缩量.

　　集装式密封可以不用自己去定压缩量，因为整个密封装好时已定好了，非集装式密封要根据不同的泵的类型来测量。

　　单弹簧机械密封的压缩量为50%-70%，大概密封压死后放开3~5mm,多弹簧(碟形簧)的压缩量为90%左右，即机械密封压死后放开1.5~3.5mm即可。同时还要考虑密封面的宽窄，弹簧的力度,工作时受力状态而定。

　  本要求适用于离心泵及其他类似旋转式的机械密封，其工作参数为:工作压力为0---1.5691MPa (指密封腔内实际压力)，工作温度-20--80℃(指密封腔内实际温度)，轴(或轴套)外径为10—120mm，转速不大于3000r/min，介质为清水、油类和一般腐蚀性液体。

　　一、机械密封的性能要求 :

　　1、泄漏量。当被密封介质为液体时，平均泄漏量规定如下：轴(或轴套)外径大于50mm时，泄漏量不大于5mL/h;轴(或轴套)外径不大于50mm时，泄漏量不大于3mL/h。对于特殊条件及被密封介质为气体时不受此限。

  随着科学技术和生产的发展，流体机械和流体工程的应用范围不断扩大，高温密封、纸温密封、超低温、强腐蚀、易燃、易爆、有毒、放射性介质、高压密封、高真空密封以及含各种杂质等悬浮颗粒介质的密封也都应运而生。保证密封的可靠性和使用寿命，是当前密封研究、设计制造、使用等各方面最重要的课题之一。

　　密封的功能是阻止泄漏。起密封作用的零部件称为密封件，简称为密封。较复杂的密封，尤其是带有附属系统的，则称为密封装置。

　　流体密封包括流体静密封和流体动密封。相对静止结合面(即密封面)间的密封称为静密封;相对运动的结合面的密封称为动密封。对流体机械和流体工程而言，密封是不可缺少的零部件，在众多机器设备中，虽然密封一般只占整个机器较小的比重，但往往直接决定了整台甚至整套设备的安全性、可靠性和耐久性。从而成为评价诸多机械产品质量的一个重要指标。尤其在石化等工业中，输送、处理和储存的流体许多是具有易燃、易爆、腐蚀和有毒类的介质，一旦密封出现故障，甚至失效现象，后果是严重的，轻则影响产品质量、污染环境，危及周围人员的健康，严重时会导致火灾、爆炸、人员伤亡甚至大面积、长时间的生态环境恶化，前苏联切尔诺利核电站核燃料泄漏而造成极为严重的事故，就是教训深刻的事例。

　　此外，对于核电站的循环泵，高压聚乙烯中的高压压缩机，聚丙燃中的反应釜等设备，其中的密封则属于决定性的技术。

机械密封结构简介及泄露途径分析

机械密封是一个由一系列简单设计元件组成的组合机构，密封作用由两个带平面的主密封环完成，以防止泄漏。其中一个密封环与轴连在一起转动，另一个密封环固定在壳体上。为了密封离心泵轴，静密封环安装在密封腔压盖上。在泵轴转动期间，装在轴上的密封环的密封面与对面的静环密封面相摩擦。这两个密封接触面的接触作用类似轴承，并且受到磨损。任何形式的系统泄漏都必须通过这个密封接触面。作用在轴向的力使密封环始终保持摩擦接触，其来源可以为机械的或者是液压的，在很多设计中，取两者之和。这种稳定的接触可以防止从摩擦面间泄漏或使泄漏量减到最小。

   静环（Seat）与动环（Seal Face）接触的端面间隙，是主要密封面，它决定了杰一机械密封的摩擦、磨损和密封性能的关键，同时也决定了机械密封的使用寿命。

                         机械密封基本零部件

机械密封(mechanical seal)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。弹力加载机构与辅助密封是金属性纹管的机械密封我们称为金属波纹管密封。在轻型密封中，还有使用橡胶波纹管作辅助密封的，橡胶波纹管弹力有限，一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。 “机械密封”通常被人们简称为“机封”。

机械密封是在离心泵、反应釜、搅拌器等设备最主要的轴密封方式。机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的：“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。”