【摘 要】針對(duì)燃煤發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)的漿液介質(zhì)的工況特點(diǎn)，介紹和分析了脫硫泵用雙端面機(jī)械密封的分類、結(jié)構(gòu)及材料的選用，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況分析了機(jī)械密封失效的主要原因，提出了提高機(jī)械密封使用壽命的一些改進(jìn)措施和看法。

【關(guān)鍵詞】脫硫泵機(jī)械密封 壽命 失效

　　一、前言

步驟十五：鎖緊螺絲固定

步驟十六：定位塊拆除（妥善保管）

步驟之七：機(jī)封潤(rùn)滑、涂防卡劑（可用硅脂、黃油、凡士林）

    集裝式機(jī)械密封是把動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、輔助密封圈、軸套、壓蓋、靜密封墊圈等7個(gè)主要零件組合成一起的一個(gè)集合體，也可稱集裝式機(jī)封(Cartridge Sea1)．有時(shí)也稱卡式密封。
       集裝式機(jī)械密封因已組裝成一個(gè)集合體．因此在機(jī)體上安裝更加方便，快捷，密封可靠，深受國(guó)內(nèi)外用戶的歡迎，是國(guó)內(nèi)今后機(jī)械密封發(fā)展的方向。

為了保證水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械密封需要更換及維護(hù)，本文就如何更換機(jī)封以及更換機(jī)封的步驟做詳細(xì)說(shuō)明，供大家參考。
工具和原料：
   活動(dòng)扳手、套筒扳手、 一字螺絲刀、一字螺絲刀、沙紙、干凈棉布、潤(rùn)滑脂
維修工作臺(tái)、全新機(jī)封一套。

機(jī)械密封的安裝前準(zhǔn)備工作及注意事項(xiàng)
在安裝機(jī)械密封前先必須做好準(zhǔn)備工作：
1、如果更換新機(jī)封，須檢查機(jī)械密封的型號(hào)、規(guī)格是否正確，質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)；
2、靜環(huán)尾部防轉(zhuǎn)槽端與防轉(zhuǎn)銷頂部應(yīng)保持1mm-2mm的軸向間隙，以免緩沖失效；
3、動(dòng)、靜環(huán)端面用酒精清洗干凈，其余金屬件用汽油清洗并用潔凈的壓縮空氣吹干，仔細(xì)檢查務(wù)心保證動(dòng)、靜環(huán)密封面沒(méi)有任何損傷。裝配前，兩件“0”形橡膠密封圈應(yīng)涂上一層潤(rùn)滑油膏，動(dòng)、靜環(huán)端面不許涂油。

機(jī)械密封各元件及其有關(guān)的裝配接觸面，在安裝前必須用丙酮或無(wú)水酒精清洗干凈。安裝過(guò)程中應(yīng)保持清潔，特別是動(dòng)、靜環(huán)及輔助密封元件應(yīng)無(wú)雜質(zhì)、灰塵。動(dòng)、靜環(huán)表面涂上一層清潔的機(jī)油或透平油。

機(jī)械密封件的安裝順序，在安裝準(zhǔn)備工作完成后，就可按一定順序?qū)嵤┌惭b，完成靜止部件在端蓋內(nèi)安裝和旋轉(zhuǎn)部件在軸上的安裝，最后完成密封的總體組合安裝。以圖1所示的離心泵用單端面內(nèi)裝非平衡式機(jī)械密封為例，其安裝順序介紹如下：

　1.靜止部件的安裝

　將防轉(zhuǎn)銷(1)插入密封端蓋相應(yīng)的孔內(nèi)，再將靜環(huán)輔助密封圈(2)從靜環(huán)(3)尾部套入，如采用V型圈，注意其安裝方向，如是O型圈，則不要滾動(dòng)。然后，使靜環(huán)背面的防轉(zhuǎn)銷槽對(duì)準(zhǔn)防轉(zhuǎn)銷裝入密封端蓋內(nèi)。防轉(zhuǎn)銷的高度要合適，應(yīng)與靜環(huán)保留1~2mm 的間隙，不要頂上靜環(huán)。最后，測(cè)量出靜環(huán)端面到密封端蓋端面的距離A。靜環(huán)裝到端蓋中去以后，還要檢查密封端面與端蓋中心線的垂直度及密封端面的平面度。對(duì)輸送液態(tài)烴類介質(zhì)的泵，垂直度誤差不大于0.02mm，油類等介質(zhì)可控制在0.04mm 以內(nèi)。

　機(jī)械密封是由兩塊密封元件(靜環(huán)與動(dòng)環(huán))垂直于軸的、光潔而平直的表面相互貼合，并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而構(gòu)成的密封裝置。它是靠密封介質(zhì)的壓力在旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)合靜環(huán)的接觸表面(端面)上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使這兩個(gè)端面緊密結(jié)合，端面間維持一層極薄的液體膜而達(dá)到密封目的的。這層液體膜具有液體動(dòng)壓力與靜壓力，起著潤(rùn)滑合平衡力的作用。

　　1. 機(jī)械密封的清掃與檢査

　　1) 機(jī)械密封的工作原理要求機(jī)械密封內(nèi)部無(wú)任何雜質(zhì)。在組裝機(jī)械密封前要徹底清掃動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、軸套等部件。

100多年來(lái)，人們采用填料一類的多種密封材料，使液體從液泵殼體沿著主軸的向外泄漏量不斷減少。盡管現(xiàn)代工藝流程中采用的液泵，仍然廣泛地沿用最古老的密封設(shè)計(jì)——填料盒，因?yàn)槠淦鸩劫M(fèi)用低，而且又為工廠的工作人員所熟悉。 

然而，由于環(huán)境問(wèn)題的關(guān)系，采用填料密封的方法已逐漸不能被人們所接受，特別是針對(duì)現(xiàn)代工藝流程中比較普遍的、腐蝕性較強(qiáng)的液體而言。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，以機(jī)械密封代替填料密封的情況越來(lái)越多。 

密封的基本要素 

機(jī)械密封是利用兩個(gè)平面互相摩擦運(yùn)行的原理，達(dá)到密封的目的。旋轉(zhuǎn)密封面安裝于液泵的主軸上，而固定密封面安裝于密封壓蓋內(nèi)。由于一個(gè)密封面是運(yùn)動(dòng)的，而另一個(gè)密封面是靜止不動(dòng)的，因此將這類密封稱之為動(dòng)態(tài)密封。

基礎(chǔ)的機(jī)械密封如圖1所示，其中有4個(gè)泄漏通路需要密封： 

1. 密封面之間的通路； 
2. 旋轉(zhuǎn)面與主軸之間的通路； 
3. 固定面與壓蓋之間的通路； 
4. 壓蓋與填料盒之間的通路。 

后兩種泄漏通路一般采用靜態(tài)密封，因?yàn)閮刹糠种g不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這部分的密封通常都稱之為三次密封，其密封材料為墊片或與工藝流程液體相適應(yīng)的O型密封圈。 

在較老的密封設(shè)計(jì)中，位于旋轉(zhuǎn)面下的二次密封留有一定的間隙，可在主軸上前后運(yùn)動(dòng)，因此易于引起磨損和過(guò)早失效。然而在較新的密封設(shè)計(jì)中，二次密封處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此可避免在主軸上出現(xiàn)磨損腐蝕問(wèn)題。

在液泵的正常操作中，旋轉(zhuǎn)面和靜止面之間因填料盒中的液體所產(chǎn)生的壓力而使其保持在密封狀態(tài)，在起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，填料盒的壓力由彈簧產(chǎn)生的壓力維持（甚至可以由彈簧的壓力來(lái)代替）。 

大部分機(jī)械密封的設(shè)計(jì)采用較軟的材料來(lái)制作旋轉(zhuǎn)面，使其在較硬的靜止面上旋轉(zhuǎn)摩擦。多年來(lái)，最通用的組合是利用碳材料作為旋轉(zhuǎn)面，使其在陶瓷靜止面上運(yùn)行。這類材料目前仍在普遍使用，但靜止面則選用不銹鋼或更硬的材料制作，例如碳化鎢或碳化硅。 

不管采用什么材料，總之在接觸面之間必須保持一層液體薄膜，以起到潤(rùn)滑的作用。然而，在填料盒內(nèi)，采用彈簧負(fù)載和液體壓力相結(jié)合的方式，可以使密封面之間起到很好的密封作用。但密封壓力太高，則會(huì)影響接觸面之間形成液體薄膜，導(dǎo)致熱量增加和過(guò)早的磨損。如果密封壓力太低，接觸面之間的間隙增大，容易造成液體泄漏。 

密封制造廠正在不斷地努力提高接觸面的平直度，他們采用特殊的拋光板進(jìn)行研磨。然后，采用單色光源的光柵板對(duì)其檢測(cè)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)這些密封接觸面必須小心處理，并嚴(yán)格按照安裝說(shuō)明，保證密封面得到適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和正確就位，這一點(diǎn)是非常重要的。 

密封的靈活性選擇 

主軸的軸向和徑向運(yùn)動(dòng)需要與彈簧之間保持一定的靈活性，以保證接觸面之間的密封。然而，只能提供一定程度的靈活性。液泵的機(jī)械狀況及其長(zhǎng)度直徑比（一種主軸的直徑與其延伸長(zhǎng)度之比的衡量方式，比值越低越好）對(duì)密封的可靠性起著重要的作用。密封的靈活性一般由一個(gè)大型主彈簧和一系列小彈簧或波紋密封裝置提供保證。 

化學(xué)工業(yè)所采用的傳統(tǒng)密封設(shè)計(jì)，其密封壓力施加于旋轉(zhuǎn)面上，這種密封稱之為旋轉(zhuǎn)密封，因?yàn)閺椈苫虿y密封裝置與主軸一起旋轉(zhuǎn)。比較新穎的設(shè)計(jì)，其彈簧或波紋密封裝置安裝于靜止面上。在現(xiàn)在的機(jī)械密封上，上述兩種密封方式都有非常普遍的應(yīng)用，這樣對(duì)于安裝具有一定的靈活性。 

早期設(shè)計(jì)的許多機(jī)械密封采用單一的大型彈簧圍繞主軸排列，在液泵起動(dòng)過(guò)程中，可為密封面提供很強(qiáng)的密封力。密封的作用依靠主軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)繃緊彈簧卷。 

    后期設(shè)計(jì)的密封（見圖2）采用一系列較小的彈簧，排列于主軸的周圍，可對(duì)密封面產(chǎn)生比較均勻的負(fù)荷壓力。由于較小的彈簧可以事先安裝，因此大部分這類密封完全與所泵的液體相隔離。

美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）創(chuàng)立于1919年，從1924年起開始從事技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面的工作。時(shí)至今日，API已經(jīng)發(fā)布了約500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容涵蓋各種工藝和部件，最大程度上確保了運(yùn)行和工藝的可靠性。由于包括機(jī)械密封和密封輔助系統(tǒng)規(guī)范API 682在內(nèi)的各種標(biāo)準(zhǔn)備受推崇，因而也在其他行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的引用。新版API 682的作者表示他們對(duì)此也始料未及，同時(shí)還對(duì)API 682的內(nèi)容進(jìn)行了澄清：該標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)石油、天然氣及（石油）化工行業(yè)各種泵設(shè)備的密封系統(tǒng)而提出的標(biāo)準(zhǔn)。

    有關(guān)機(jī)械密封的相關(guān)信息最初在API 610泵標(biāo)準(zhǔn)中提出。在20世紀(jì)90年代，API 682發(fā)展成為機(jī)械密封和輔助系統(tǒng)方面更加全面的單獨(dú)標(biāo)準(zhǔn)。API 682標(biāo)準(zhǔn)的最大特點(diǎn)在于其一直以來(lái)均由業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士負(fù)責(zé)更新。API 682標(biāo)準(zhǔn)的另一個(gè)特點(diǎn)在于其從未以標(biāo)準(zhǔn)化的角度僅僅認(rèn)可一種技術(shù)解決方案。除了久經(jīng)驗(yàn)證和考驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案外，該規(guī)范還特意列出了備選方案，以及對(duì)工程設(shè)計(jì)的解決方案也予以認(rèn)可。

　API 682規(guī)范的目標(biāo)在于確保密封系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行至少三年的時(shí)間、提高運(yùn)行可靠性并簡(jiǎn)化維護(hù)流程。

泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1. 剖面結(jié)構(gòu)示意圖

    機(jī)械密封由于端面的摩擦?xí)a(chǎn)生大量的摩擦熱，從而使摩擦副環(huán)溫度升高。同時(shí)，如果密封介質(zhì)本身溫度就較高，那將使摩擦副端面始終處于很高的溫度下運(yùn)行，在這種情況下，如果不采取沖洗冷卻措施就會(huì)使： 
       (1)端面間液膜蒸發(fā)而發(fā)生干摩擦； 
       (2)由橡塑材料制造的輔助密封圈會(huì)發(fā)生老化、龜裂以至失效； 
       (3)加速密封介質(zhì)對(duì)機(jī)械密封零件的腐蝕作用； 
       (4)動(dòng)、靜環(huán)變形； 
       (5)端面磨損加劇； 
       (6)端面漏泄嚴(yán)重。 
       由此看來(lái)，對(duì)機(jī)械密封用沖洗油和冷卻水是為了降低摩擦?xí)r的溫度，保證摩擦面之間有一層完整的液膜，減少摩擦損失，降低功率消耗，保證液膜不因高溫汽化而被破壞。所以機(jī)械密封的沖洗冷卻措施是保證機(jī)械密封具有良好密封性能和長(zhǎng)久使用壽命所必不可少的重要環(huán)節(jié)。

常見機(jī)械密封沖洗、冷卻見下表：

     機(jī)械密封是由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力的作用及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成防止流體泄露的裝置。機(jī)械密封在石油和化工企業(yè)使用非常廣泛,由于其密封性好,性能穩(wěn)定,泄漏量少,摩擦功耗低,使用周期長(zhǎng),對(duì)軸(或軸套)磨損很小,能滿足多種工況要求等特點(diǎn)而被廣泛使用。但是其密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用條件苛刻，價(jià)格高及維修技術(shù)高等特點(diǎn)，特別是機(jī)械密封工藝條件溫度、壓力等工藝參數(shù)的影響直接關(guān)系到設(shè)備機(jī)械密封的性能和使用壽命，因此，找出機(jī)械密封失效原因及改進(jìn)措施是保證企業(yè)安全生產(chǎn)，提高設(shè)備使用壽命的重要任務(wù)。做如下分析。

　   1 機(jī)械密封失效時(shí)長(zhǎng)見的現(xiàn)象

　　1.1 工作時(shí)發(fā)生尖叫

　　這是因?yàn)槊芊舛嗣鏉?rùn)滑效果不佳,應(yīng)安裝旁路沖洗管路,加大管徑和相應(yīng)的節(jié)流裝置的尺寸。

　　波紋管機(jī)械密封磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

　　金屬波紋管機(jī)械密封適用于高溫高速工況，且使用扭矩的傳遞不影響波紋管。沒(méi)有其它彈性元件構(gòu)成次級(jí)密封，非補(bǔ)償環(huán)可根據(jù)需要進(jìn)行組配。

　　金屬波紋管機(jī)械密封應(yīng)用范圍：

波紋管式機(jī)械密封的應(yīng)用范圍很廣，從低溫到高溫，從中性介質(zhì)到腐蝕性介質(zhì)，從低速到高速，從普通到苛刻的工作條件都可選用。所有這些可通過(guò)變更波紋管的幾何形狀(如內(nèi)外徑、波片厚度和波數(shù)等)與材料彈性模量，改變波紋管的彈率。根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性能，選用不同的波紋管材料等。例如對(duì)工作壓力和溫度都不高的中性介質(zhì)(油和水等)，可選用橡膠制造的簡(jiǎn)易波紋管密封;在腐蝕性介質(zhì)中(酸或堿等)，可選用四氟制造的波紋管密封;高溫和高速下，可采用焊接金屬波紋管機(jī)械密封等。

機(jī)械密封件和液壓密封件分類

機(jī)械密封件型號(hào)：集裝式密封系列、輕型機(jī)械密封系列、重型機(jī)械密封系列等

液壓密封件：唇型密封件、V形密封圈、U形密封圈、Y形密封圈、YX形密封圈和液壓缸常用的組合密封件主要是蕾形圈、格來(lái)圈和斯特封。

1 填料密封

機(jī)械密封彈簧壓縮量測(cè)量直接用卡尺測(cè)就是,先測(cè)量在自由狀態(tài)下的彈簧伸縮量,再測(cè)量機(jī)封安裝到位后的量,然后一減就是壓縮量.

　　集裝式密封可以不用自己去定壓縮量，因?yàn)檎麄€(gè)密封裝好時(shí)已定好了，非集裝式密封要根據(jù)不同的泵的類型來(lái)測(cè)量。

　　單彈簧機(jī)械密封的壓縮量為50%-70%，大概密封壓死后放開3~5mm,多彈簧(碟形簧)的壓縮量為90%左右，即機(jī)械密封壓死后放開1.5~3.5mm即可。同時(shí)還要考慮密封面的寬窄，彈簧的力度,工作時(shí)受力狀態(tài)而定。

　  本要求適用于離心泵及其他類似旋轉(zhuǎn)式的機(jī)械密封，其工作參數(shù)為:工作壓力為0---1.5691MPa (指密封腔內(nèi)實(shí)際壓力)，工作溫度-20--80℃(指密封腔內(nèi)實(shí)際溫度)，軸(或軸套)外徑為10—120mm，轉(zhuǎn)速不大于3000r/min，介質(zhì)為清水、油類和一般腐蝕性液體。

　　一、機(jī)械密封的性能要求 :

　　1、泄漏量。當(dāng)被密封介質(zhì)為液體時(shí)，平均泄漏量規(guī)定如下：軸(或軸套)外徑大于50mm時(shí)，泄漏量不大于5mL/h;軸(或軸套)外徑不大于50mm時(shí)，泄漏量不大于3mL/h。對(duì)于特殊條件及被密封介質(zhì)為氣體時(shí)不受此限。

  隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，流體機(jī)械和流體工程的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，高溫密封、紙溫密封、超低溫、強(qiáng)腐蝕、易燃、易爆、有毒、放射性介質(zhì)、高壓密封、高真空密封以及含各種雜質(zhì)等懸浮顆粒介質(zhì)的密封也都應(yīng)運(yùn)而生。保證密封的可靠性和使用壽命，是當(dāng)前密封研究、設(shè)計(jì)制造、使用等各方面最重要的課題之一。

　　密封的功能是阻止泄漏。起密封作用的零部件稱為密封件，簡(jiǎn)稱為密封。較復(fù)雜的密封，尤其是帶有附屬系統(tǒng)的，則稱為密封裝置。

　　流體密封包括流體靜密封和流體動(dòng)密封。相對(duì)靜止結(jié)合面(即密封面)間的密封稱為靜密封;相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面的密封稱為動(dòng)密封。對(duì)流體機(jī)械和流體工程而言，密封是不可缺少的零部件，在眾多機(jī)器設(shè)備中，雖然密封一般只占整個(gè)機(jī)器較小的比重，但往往直接決定了整臺(tái)甚至整套設(shè)備的安全性、可靠性和耐久性。從而成為評(píng)價(jià)諸多機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。尤其在石化等工業(yè)中，輸送、處理和儲(chǔ)存的流體許多是具有易燃、易爆、腐蝕和有毒類的介質(zhì)，一旦密封出現(xiàn)故障，甚至失效現(xiàn)象，后果是嚴(yán)重的，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量、污染環(huán)境，危及周圍人員的健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、人員傷亡甚至大面積、長(zhǎng)時(shí)間的生態(tài)環(huán)境惡化，前蘇聯(lián)切爾諾利核電站核燃料泄漏而造成極為嚴(yán)重的事故，就是教訓(xùn)深刻的事例。

　　此外，對(duì)于核電站的循環(huán)泵，高壓聚乙烯中的高壓壓縮機(jī)，聚丙燃中的反應(yīng)釜等設(shè)備，其中的密封則屬于決定性的技術(shù)。

機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介及泄露途徑分析

機(jī)械密封是一個(gè)由一系列簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)元件組成的組合機(jī)構(gòu)，密封作用由兩個(gè)帶平面的主密封環(huán)完成，以防止泄漏。其中一個(gè)密封環(huán)與軸連在一起轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)密封環(huán)固定在殼體上。為了密封離心泵軸，靜密封環(huán)安裝在密封腔壓蓋上。在泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)期間，裝在軸上的密封環(huán)的密封面與對(duì)面的靜環(huán)密封面相摩擦。這兩個(gè)密封接觸面的接觸作用類似軸承，并且受到磨損。任何形式的系統(tǒng)泄漏都必須通過(guò)這個(gè)密封接觸面。作用在軸向的力使密封環(huán)始終保持摩擦接觸，其來(lái)源可以為機(jī)械的或者是液壓的，在很多設(shè)計(jì)中，取兩者之和。這種穩(wěn)定的接觸可以防止從摩擦面間泄漏或使泄漏量減到最小。

   靜環(huán)（Seat）與動(dòng)環(huán)（Seal Face）接觸的端面間隙，是主要密封面，它決定了杰一機(jī)械密封的摩擦、磨損和密封性能的關(guān)鍵，同時(shí)也決定了機(jī)械密封的使用壽命。

                         機(jī)械密封基本零部件

機(jī)械密封(mechanical seal)是指由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。彈力加載機(jī)構(gòu)與輔助密封是金屬性紋管的機(jī)械密封我們稱為金屬波紋管密封。在輕型密封中，還有使用橡膠波紋管作輔助密封的，橡膠波紋管彈力有限，一般需要輔以彈簧來(lái)滿足加載彈力。 “機(jī)械密封”通常被人們簡(jiǎn)稱為“機(jī)封”。

機(jī)械密封是在離心泵、反應(yīng)釜、攪拌器等設(shè)備最主要的軸密封方式。機(jī)械密封又叫端面密封，在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中是這樣定義的：“由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。”