機械密封的工作原理
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機械密封的工作原理范文第1篇
【關鍵詞】化工;機械密封;泄漏
機械密封具有效果明顯、可靠性高、互換性好、結構簡單而緊湊、檢修方便等特點，廣泛應用于石油、化工企業各類機械設備中。隨著化工企業流程化、自動化水平的不斷提高，其配套機械設備的平穩運行顯得尤為重要，密封效果的好壞早已成為評定機械產品質量和穩定性的一個重要指標。
1 機械密封
機械密封是依靠固定在泵軸上動環和固定在泵殼上的靜環，動、靜環的兩端面間在彈簧力作用下保持緊密貼合接觸，達到阻漏的密封裝置。在化工行業多用于各類泵、釜、壓縮機等設備的旋軸的端面密封。
1.1 機械密封結構組成
機械密封的基本元件是由靜止環、動環、壓蓋、推環、彈簧、定位環、軸套、動環的密封、靜止環的密封等組成。一般機械密封的靜止環用軟材，動環用硬材。由單端面機械密封和雙端面機械密封兩種結構形式組成。
1.2 機械密封工作原理
機械密封工作原理是補償彈性構件和流體壓力的作用下，在平面摩擦副的貼合面之間形成一層液體薄膜，配以輔助密封達到端面密封的效果。這層液體薄膜起到了平衡動壓力、靜壓力和的作用。圖1是機械密封的示意圖。
圖1 機械密封結構原理
1.3 機械密封特點
機械密封具有以下工作特點：
（1）基本可以達到完全密封，在輸送有爆炸危險或有毒介質時能保證安全;
（2）機械損失少，大幅提高輸送效率;
（3）安裝面確定后，端面密封裝置能自動調整，對操作與維護的要求不高;
（4）結構緊湊，外觀尺寸小，特別是在高壓下更為明顯;
（5）加工制造精度高，結構復雜。
2 機械密封的泄漏
正常工況條件下，化工機械密封的泄漏量控制在0.2～3mL/min之間。但是大多數化工機械密封由于各種突況、人為誤操作、沖洗失效、工況改變等不可克服的原因，都可能造成泄漏改變。
2.1 泄漏點的觀察位置
一般出現泄露點位置是：
（1）靜密封環端面（密封圈）的泄露;
（2）平面摩擦副貼合面的泄露;
（3）動環與軸套密封的泄露;
（4）壓蓋與殼體接觸面密封圈的泄露;
（5）軸套密封圈的泄露。
2.2 泄漏量的計量判斷
一般來說，泄漏量的大小與機械密封的軸徑成正比。轉軸直徑dQ50mm時，，漏泄量tQ3mL/min;轉軸直徑50QdQ120mm，泄漏量tQ6mL/min。但是在實際工作中，毫升比較抽象，難以計量和判斷的，取而代之的是“每分鐘多少滴”，直觀實用。例如：化工器械密封軸徑對化工輸油泵機械密封，要求高壓端泄漏量tQ30滴/min。
2.3 密封端面對泄漏量的影響
密封端面直接影響著泄漏量的多少，因此其加工工藝、加工質量要求非常高。安裝機械密封時務必嚴格控制壓緊力，保證其單位面積上受到的壓緊力在規定的范圍內。如若壓緊力過大，泄漏量減少，導致系統故障，加劇端面磨損;反之則泄漏量加大。
3 機械密封失效的原因分析
3.1 機械原因導致密封失效
（1）關鍵件的機加工精度不合格;
（2）泵轉軸與軸套之間的配合（過盈或間隙）精度不合格;
（3）安裝聯軸器時不同心、平行度較差，導致徑向力過大;
（4）軸向力偏大;
（5）其它零部件安裝不合格并產生振動，增大機械密封的振動。
3.2 機械密封磨損超差
（1）密封圈受力不均、厚薄不勻、老化變型或壓偏;
（2）機械密封壓蓋位置偏移，靜環密封圈損壞;
（3）機械密封彈簧壓力不勻;
（4）機械密封摩擦副端面損傷;
（5）機械密封固定螺釘折彎變形或斷裂失效。
3.3 其它原因
（1）泵入口堵塞，有抽空現象、汽蝕現象嚴重、泵體長時間憋壓，導致密封破壞;
（2）冷卻水、油由于冷卻系統管路堵塞、損壞等故障，致使供應不足或中斷，從而導致密封破壞;
（3）啟泵前未按照操作規程將泵體排空、盤車，導致密封破壞;
（4）密封腔內有空氣，導致密封破壞;
（5）有化學腐蝕性強和顆粒介質通過吞化系統進入摩擦副，導致動、靜環的密封端面損壞;
（6）人為操作不當、機械故障，其它設備（例如各種保護）誤動作，導致密封破壞;
（7）突然停電或外因停機，導致密封破壞。
4 優化運行提高密封效果
4.1 連續平穩運行
正確的操作和日常維護保證化工企業設備在高（下轉第114頁）（上接第59頁）效工作區的平穩運行，為機械密封提供了良好運行的環境，做到“一點一案、一點一記”，從而最大限度延長密封壽命。
4.2 觀察泄漏量
定時、定人有針對性的檢查化工機械密封泄漏，并認真記錄并分析沖洗介質的壓力、流量、溫度等技術參數，通過日常積累提高員工的故障預判能力。
4.3 技術革新
根據設計要求及時新舊密封更新，利用密封拆修的時機組織技術人員學習，積極改良設備優化運行，不斷技術革新。
4.4 計劃檢修
充分利用每年兩次的春、秋檢，保證機械密封在檢修間隔期內的正常運行， 實現密封嚴密可靠，從而能保證化工機械的壽命。
5 結論
隨著機械產品技術水平的不斷提高，許多新技術、新觀念廣泛應用于化工企業的新型設備之中，機械密封仍然起到舉足輕重的作用，這就要求廣大的企業員工在日常的使用、維護工作中多檢查、多留意、多分析，本文總結化工機械密封常見故障原因分析和處理措施，同時通過員工技術培訓、經驗交流、實操演練最大限度的保證企業設備安全、平穩、經濟、高效的運行。
【參考文獻】
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[3]趙林源.機械密封實用方法與技巧[M].石油工業出版社，2009.
機械密封的工作原理范文第2篇
【關鍵詞】 機械密封 工作原理 安裝及使用 滲漏原因
機械密封是一種用于旋轉流體機械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機、反應釜、壓縮機等設備，軸和設備腔體間存在一個圓周間隙，設備介質從中泄漏，因此必須設一道阻漏裝置。因機械密封具有泄漏少、壽命長等優點，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封
機械密封由主要部件（動環和靜環）、輔助密封件（密封圈）、彈力補償機構（彈簧、推環）、傳動件（彈簧座、鍵或螺釘）等組成，其使用效果與填料密封相比有明顯的優勢，因此廣泛應用于各種機械設備的密封中。
1 機械密封的工作原理
1.1 原理
通過一系列零件將徑向密封轉化為軸向密封，在彈簧和介質壓力共同作用下，對由于設備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。從而防止流體泄漏。由于機械密封（軸向密封）在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進行補償，故機械密封比填料密封壽命長。
摩擦副密封環（動環和靜環）是機械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機械密封的性能和壽命。因此，對它有一些基本要求：
足夠的強度和剛度。保證在工作條件（如壓力，溫度，滑動速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動時影響小；端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命；耐熱沖擊力。高的導熱系數，低的線膨脹系數；較小的摩擦系數，良好的自性，材料與介質有很好的浸潤性短時間干摩擦，不損傷端面；易加工，材料成本低。
2 機械密封與填料密封
2.1 機械密封與填料密封對比
機械密封的優點：密封可靠在長周期的運行中，密封狀態很穩定，泄漏量很小，按粗略統計，其泄漏量一般僅為軟填料密封的1/100；使用壽命長在油、水類介質中一般可達1～2年或更長時間，在化工介質中通常也能達半年以上；摩擦功率消耗小機械密封的摩擦功率僅為軟填料密封的10%～50%；軸或軸套基本上不受摩損；維修周期長端面磨損后可自動補償，一般情況下，毋需經常性的維修；抗振性好對旋轉軸的振動、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感；適用范圍廣機械密封能用于低溫、高溫、真空、高壓、不同轉速，以及各種腐蝕性介質和含磨粒介質等的密封。
機械密封的缺點：結構較復雜，對制造加工以及材料要求高；安裝與更換比較麻煩，并要求工人有一定的安裝技術水平；發生偶然性事故時，處理較困難；一次性投資高。
3 機械密封的安裝方法及使用要求
機械密封是屬于較高精度的機械部件，對其正確的安裝與操作對它的使用壽命有很大的影響，安裝及使用要求如下：
機械密封安裝方法：先裝左邊部分；裝到密封板上；然后裝右面動環，動環跟靜環的密封面要干凈；再裝平鍵和葉輪.上好墊片和螺母。
使用要求：設備轉軸的徑向跳動應≤0.04毫米，軸向竄動量不允許大于0.1毫米；設備的密封部位在安裝時應保持清潔，密封零件應進行清洗，密封端面完好無損，防止雜質和灰塵帶入密封部位；在安裝過程中嚴禁碰擊、敲打，以免使機械密封摩擦付破損而密封失效；安裝時在與密封相接觸的表面應涂一層清潔的機械油，以便能順利安裝；安裝靜環壓蓋時，擰緊螺絲必須受力均勻，保證靜環端面與軸心線的垂直要求；安裝后用手推動動環，能使動環在軸上靈活移動，并有一定彈性；安裝后用手盤動轉軸、轉軸應無輕重感覺；設備在運轉前必須充滿介質，以防止干摩擦而使密封失效。
4 機械密封的滲漏原因
機械密封的密封效果好，但并不是沒有滲漏現象存在，機械密封滲漏的比例占全部維修泵的50%以上，機械密封的運行好壞直接影響到水泵的正常運行。
4.1 周期性滲漏
泵轉子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，動環不能在軸上靈活移動。在泵翻轉，動、靜環磨損后，得不到補償位移。密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。轉子周期性振動。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會縮短密封壽命和產生滲漏。
4.2 壓力產生的滲漏
高壓和壓力波造成的機械密封滲漏由于彈簧比壓力及總比壓設計過大和密封腔內壓力超過3MPa時，會使密封端面比壓過大，液膜難以形成，密封端面磨損嚴重，發熱量增多，造成密封面熱變形。
4.3 介質引起的滲漏
（1）大多數潛污泵機械密封拆解后，靜環和動環的輔助密封件無彈性，有的已經腐爛，造成了機封的大量滲漏甚至有磨軸的現象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對靜環和動環輔助橡膠密封件的腐蝕作用，造成了機械滲漏過大，動、靜環橡膠密封圈材料為丁腈―40，不耐高溫，不耐酸堿，當污水為酸性堿性時易腐蝕。（2）固體顆粒雜質引起的機械密封滲漏如果固體顆粒進入密封端面，將會劃傷或加快密封端面的磨損，水垢和油污在軸（套）表面的堆積速度超過摩擦副的磨損速度，致使動環不能補償磨耗位移，硬對硬摩擦副的運轉壽命要比硬對石墨摩擦副的長，因為固體顆粒會嵌入石墨密封環的密封面內。
4.4 影響密封效果的外部因素分析
（1）機械加工精度不夠；（2）振動偏大。
4.5 其他問題引起的滲漏
機械密封中還存在設計、選擇、安裝等不夠合理的地方。
（1）彈簧壓縮量一定要按規定進行，不允許有過大或過小的現象，誤差±2mm，壓縮量過大增加端面比壓，摩擦熱量過多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過小動靜環端面比壓不足，則不能密封。
（2）安裝動環密封圈的軸（或軸套）端面及安裝靜環密封圈的密封壓蓋（或殼體）的端面應倒角并修光，以免裝配時碰傷動靜環密封圈。
機械密封的工作原理范文第3篇
關鍵詞：機械密封；原理；選材；失效
中圖分類號：TH311 文獻標識碼：A
與傳統的填料密封相比，機械密封具有密封性能好、壽命長、承受壓力大，減少能源損耗和環境污染等優點。機械密封目前廣泛應用與國內輸油站場機泵，研究機封結構，分析故障原理和處理辦法，對掌握基本運行情況、提升設備管理水平有重要意義。
一、機械密封的基本結構和作用原理
（一）、機械密封的基本結構
機械密封又叫端面密封，在國家有關標準中是這樣定義的:“有至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置”。其具體結構如圖1所示。機械密封安裝在旋轉軸上，密封腔由彈簧、動環密封圈、動環等構成，它們隨軸一起旋轉。其他機械密封零件包括靜環、靜環密封圈等，安裝在端蓋內，端蓋與密封腔體用螺栓連接。
（二）、機械密封的作用原理
如圖1所示，軸轉動時，通過傳動座和推環，帶動動環旋轉，靜環固定不動，依靠介質壓力和彈簧力使動靜環之間的密封端面緊密貼合，在貼合面形成一層極薄的液體膜，阻止介質泄漏。摩擦副表面磨損后，在彈簧的推動下實現補償。為了防止介質通過動環與軸之間泄漏，裝有動環密封圈。靜環密封圈阻止介質沿靜環和壓蓋之間泄漏。
1靜環2.動環3.動環密封圈4.推環5.彈簧
6.傳動座7.靜環密封圈8.壓蓋
圖1
（三）、機械密封的輔助設施
機械密封輔助設施是許多元件的統稱，它的作用是可以改善機械密封的工作環境，提高密封效果。包括過濾器、旋液分離器、限流孔板、冷卻器、各種檢測儀表及機械密封沖洗管路等。在實際的應用中，根據具體的情況來選擇相應的設施。
在所有的輔助設施中，最主要的是沖洗設施。對于沖洗液的過濾和分離，通常選用的是過濾器和旋液分離器。旋液分離器工作原理是，含雜質的介質沿分離器切線方向進入，以一定的速度沿分離器旋轉，利用固體顆粒和液體的比重差，潔凈的液體從分離器頂部流出，去沖洗密封，含雜質的液體從底部流回泵的入口。
1、端面密封副
如圖2所示，由動環和靜環組成端面密封副，它的作用是防止介質泄漏，使密封面緊密貼合。它要求靜、動環要有非常好的耐磨性，動環可以沿軸向靈活移動，密封面的磨損自動補償，與靜環使之一直保持良好的貼合。為此，密封面對所用材料以及其加工質量有較高的要求，確保密封副有良好的貼合性能。
圖2端面密封副
2、彈性元件
彈性元件主要用彈簧和波紋管。它要求起預警、補償和緩沖作用，要求始終保持足夠的彈力來克服動環等元件的慣性、傳動件和輔助密封的摩擦，保證端面動環的追隨性和密封副良好的貼合。材料要求耐疲勞、耐腐蝕。
3、輔助密封
如圖3所示，輔助密封有O型圈、V型圈、U型圈等。它主要起密封動環和靜環的作用，同時也起到緩沖和浮動的作用。要求能夠保證靜環的密封元件使壓蓋與靜環之間的密封的同時，對靜環也要求有一定的浮動性；動環的密封元件能保證動環的浮動性和動環與軸套或者軸之間的密封性。材料要求能與介質相容并耐寒、耐熱。
圖3輔助密封
4、傳動件
傳動元件主要有傳動銷、傳動環、傳動座、傳動鍵等。它的作用是將軸的轉矩傳給動環。材料要求耐磨、耐腐蝕。
二、機械密封失效機理
機械密封的失效主要有幾種主要形式，如靜試泄漏、運轉泄漏等。運轉泄漏又包括持續泄漏、突發泄漏，再運行泄漏等。
（一）、安裝靜試泄漏
安裝調試結束后須對機械密封進行靜試，通過觀察泄漏量分析泄漏原因。如泄漏量較大時，則表存在問題明于靜、動環摩擦副間；泄漏量較小，存在的問題多為靜環或動環密封圈。在判斷泄漏部位、初步觀察泄漏量的基礎上，若泄漏量再手動盤車觀察，無明顯變化，則靜、動環密封圈有問題；如沿軸向噴射泄漏介質，則居多為動環密封圈存在問題，泄漏介質從水冷卻孔中漏出或向四周噴射，則靜環密封圈多為失效；如盤車時泄漏量有明顯變化，則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題。
（二）、運轉時泄漏分析
導致持續性密封泄漏的原因較多，主要表現為密封端面問題，如端面變形不平、端面出現裂紋。端面比壓過大、摩擦熱引起熱變形，強度不夠產生變形，安裝時零件受力不均引起變形；工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進入摩擦副，擦傷動、靜環密封端面；動環或靜環的密封圈與軸的垂直誤差過大；輔助密封問題，如安裝時輔助密封被壓傷或擦傷，O形圈出現化學腐蝕、老化；彈簧偏心、比壓過小或彈簧失效；防轉銷端部未頂住防轉槽；轉軸振動過大；泵葉輪軸向竄動量超過標準，轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定，密封腔內壓力經常變化等均會導致密封周期性泄漏；軸套表面在密封圈處有軸向溝槽、凹坑或腐蝕。突發性泄漏主要由幾種因素導致，如設備強烈振動，抽空破壞了摩擦副；彈簧斷裂；防轉銷脫落或傳動銷斷裂；安裝錯誤或不符合要求。
再運行泄漏也是常見的機械密封失效形式。泵在停一段時間后再啟動時可能發生泄漏，這主要是因為摩擦副附近介質的凝固、結晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。
表1中給出了導致機械密封失效的主要影響因素，數據表明操作是導致機械密封失效的主要因素，約占42%。為了盡量減少機械密封失效的發生，必須嚴格按照操作規程進行安裝、調試、檢查、維護和清洗。養成良好的操作習慣，保證機械密封的正常運行。
表1導致機械密封失效的因素及其占比
影響因素 失效占比/% 影響因素 失效占比/%
操作 42 系統設計 24
設備精度 26 密封設計
/應用選型 8
三、典型案例分析
（一）、故障現象
在泵啟動瞬間，非驅動端機械密封處有煙霧冒出，并伴有油品泄漏。或停止時泵腔內的壓力瞬時升高而引起，在結焦的過程中伴隨有煙霧。
（二）、原因分析
如圖4所示，從解體后的情況來看，動靜環內壁都堆積比較多的結焦物。高溫經常會出現結焦故障，少量的泄漏就會在密封靠近大氣一側發生碳化。
圖4(a):動環傳動處和傳動套之間發生了摩擦。
圖4(b)、圖4(e)、圖4(f):3張圖片中都堆積含有顆粒的結焦物。
圖4(c):動環表面出現金屬粉磨的痕跡，說明密封運轉時間短，動環面磨損嚴重。
圖4(d):靜環表面有正常的磨損痕跡。
（三）、解決途徑
1、選型
原油具有黏度大、凝點高、雜質多、含硫高的特點。為了防止彈簧由于原油結晶、雜質卡住而失效，選用的是靜止式機械密封，即靜環為補償環；當發生粘著磨損或磨粒磨損時，材料越硬越耐磨，為了減少磨損率和因為磨損而導致密封失效，選用的是碳化硅-碳化硅的端面硬摩擦組對；輔助封圈選用的是氟橡膠，具有耐高溫、耐油、耐化學腐蝕的優點。
2、沖洗
必須設計合理的沖洗管路，否則會因結晶的析出，顆粒、雜質的沉淀，使機械密封動、靜環失去浮動性，彈簧失靈。更嚴重的是顆粒、雜質進入摩擦副會加劇摩擦的磨損，導致機械密封的迅速破壞。
3、維護
定期清洗沖洗管路，使之保持暢通；啟動泵前充分排氣。
圖4失效的機械密封
總之，處理機泵泄漏問題時，一定要綜合考慮泵的安裝精度、操作運轉條件、機封裝配精度等方面因素，查清原因，有針對性地解決存在的問題。文中內容對機械密封的選型使用和維修保養提供幫助，保證機械密封長周期穩定、可靠地運轉。
參考文獻
機械密封的工作原理范文第4篇
【關鍵詞】泥漿泵 工作原理 維修 分析
1 前言
泥漿循環系統是鉆井作業進行必然會遇到的一個環節，且泥漿泵是其最為關鍵的設備之一，在鉆井作業中發揮著重要的作用。泥漿的主要任務是向鉆孔中輸送泥漿等沖洗液，且泥漿通常情況下粘性很高、砂含量多、壓力大，并具有不同程度的腐蝕性，因此容易使泥漿泵的缸套出現磨損現象，不僅對泥漿泵壽命產生一定的影響，同時影響鉆井作業進度的推進。所以詳細對泥漿泵工作原理進行分析、找出能夠對故障進行有效處理的維修方法尤為關鍵。
2 泥漿泵的工作原理分析
泥漿泵從宏觀角度上來講主要由兩大部分組成，即動力端以及液力端，且動力端組成部分主要包括偏心輪、曲柄、十字頭等，而液力端則主要包括吸入閥、活塞、吸入管、排出閥等。
泥漿泵工作進行時，主動軸和曲柄便可利用鏈輪（或皮帶輪）等部件傳輸而來的發動機動力得以轉動。曲柄于水平面上180度逆時旋轉直至使活塞向最右端方向移動完畢的過程稱之為泥漿泵的吸入過程。吸入過程完成后接下來便是排出過程的進行，也就是活塞向最右端移動完畢后開始向左方向移動，排出閥由于缸內液體受到活塞推壓而引起壓力增大在吸入法關閉后而被推開，隨后液體隨著活塞向最右端移動而全部被擠出。泥漿泵的吸入和排除過程是隨著曲柄的持續旋轉而不斷進行的。
泥漿泵在石油鉆探過程中不僅負責把泥漿等沖洗液通過鉆頭的鉆入向井下注入，并且起著給鉆頭降溫、沖洗鉆具、推動鉆頭鉆進、對井壁進行固著的作用，同時還具有著將鉆后產生的巖屑在鉆孔內清除并運上地面的作用。鉆頭降溫作用的主要原理為，鉆探進行中，借助一定的壓力將沖洗液如泥漿、清水或者聚合物等裝入高壓軟管內，并經過水龍頭和鉆桿柱中心孔輸送到鉆頭的最前端，鉆探進行時鉆頭會與巖層、泥土發生摩擦而產生熱量，而此刻清洗液便可以達到給鉆頭降溫、使鉆頭冷卻的目的，從而避免鉆頭過熱產生使磨損度加大。泥漿泵類型通常選擇柱塞式或者活塞式的，曲軸通過動力機的帶動而旋轉，柱塞或者活塞在曲軸的帶動下進行往復運動，此情況下曲軸的帶動作用主要通過十字頭來實現。清洗液在吸入與排出閥的作用下達到被壓送并對鉆孔進行清洗的目的。
3 泥漿泵常見故障及其維護措施分析
（1）葉輪與口環。泥漿泵葉輪受到損害主要原因是金屬雜質及吸入的固體物的摩擦和氣蝕的作用。口環也稱密封環，其損害的造成主要與安裝過程中穿量不恰當有關，有些也與葉輪背帽穩定性發生改變有關。口環維修方法的選擇主要取決于磨損的程度，程度較輕則采取修復的方法，若損害程度較重則應購置新的葉輪，用以替換破損嚴重葉輪。
（2）平衡裝置。平衡環以及平衡盤通常情況下磨損程度比較深，當磨損范圍為2毫米及以上時，可以選擇先補焊或者加用聚四氟乙烯墊片的維修方法，即取聚四氟乙烯墊片1片，厚度約為3毫米，在泵殼上凹槽被研磨后放置于泵殼與平衡環結合的面上。如此一來，墊片材料不僅軟硬恰當，還可對補焊后手工研磨使平面板上出現的凹凸不平的現象進行消除。如果磨損程度很深時，應及時對平衡盤以及平衡環進行更換。
（3）機械密封。機械密封的主要作用為預防清洗液的外漏，其主要原理為，利用補償機械外彈力與清洗液流體壓力在垂直于旋轉軸線端面上的作用，促進端面與輔助密封進行配合，使其保持與另一端貼合，且可相對進行適當滑動，從而起到預防清洗液外漏的目的。如果密封滲漏在全部維修泵滲漏中占有的比例超過50%時，則會對泥漿泵正常工作的進行產生嚴重的影響。機械密封滲漏發生時，泥漿泵轉子軸向的竄動量則會因此而增大，同時也會導致輔助密封而后軸的過盈量的升高，使動環無法再軸上進行靈敏的移動。在對機械密封進行安裝配置時，應確保軸向竄動量不超過0.1毫米，且恰當保持輔助密封與軸的過盈量。并應在徑向完全密封的基礎上，確保動環在安裝完成后能夠在軸上靈敏的進行移動，也就是把動環向彈簧方向推壓時，動環可自由彈回。
（4）泵軸。一般葉輪與軸套安裝在泵軸上，且轉子最為關鍵的零件便是泵軸，泵軸能在泵體里做高速旋轉運動。泵軸出現磨損時泵體則會出現振動加大的現象，使得軸向推力也相應地加大，導致平衡盤和平衡座間產生較大的摩擦，泵軸磨損作用主要是由于其彎曲、軸承座和泵軸的同軸度存在偏差導致泵殼、葉輪、軸套、導葉輪等磨損而引起的。泵軸維修方式的選擇同樣是根據磨損程度而決定的，如果泵軸未出現彎曲、裂紋以及未出現程度較深的表面磨損均可采用修復的方法。小于0.06毫米以內的軸的彎曲量被視為正常范圍內的彎曲量，如果超過了這個范圍，則應利用螺旋壓力機及時對其進行校直，且校直進行時采用不加熱的方法。
4 日常維修注意事項
（1）開泵前。倒泵次數應適中，不宜過于頻繁，且進行開泵以及到泵時，應注意防止泵汽化情況的發生。如果泵被利用于對高溫液體進行輸送時，應在發動前先對其進行升溫保暖，這是因為如果動態泵體遇到被運送的高溫液體時，會使其平衡冷態溫度環境驟然被打破，泵體因為受熱不勻所產生的不同程度的變形會使得轉子部件泵體形狀發生改變，加之轉子部件縫隙本身比較狹小，所以導致部件間接觸不正常，且基于此種情況，如果泵發動時流量不夠，就會導致平衡座與平衡盤之間、機械密封的動環與靜環之間液膜形成困難，使其產生磨損。可見泵體對高溫液體進行輸送前進行暖泵尤為重要。且多級泵的緊急啟動禁止在冷卻狀態下進行。
（2）運行中。對于某些泥漿泵，其泵體內有平衡軸向力以及平衡機構的裝置，且裝置內裝有平衡液，平衡液于平衡裝置內流出且隨著平衡管流至泵的進口端。為確保泥漿泵能夠正常的工作，應注意：保持平衡管暢通，不允許堵塞；如平衡管內有凝固污垢體生成，應及時對其進行清除；為對平衡管出口的壓力進行監測，應將壓力表在平衡管高壓側安裝。對于多級泵，在其運行過程中，應注意檢查泵的聲音以及升溫振動等情況。
（3）停泵后。如果泥漿泵停止運行的時間較長時，轉子和葉輪靜止時間也相應比較長，就會導致泵抽長期且于一個方向上承受葉輪和轉子的重量壓力，從而使軸發生扭曲現象。因此，應經常性的對泵進行檢查，且每次檢查時都應將軸向一個方向轉動120度。
5 結束語
泥漿泵是鉆井作業設備中的關鍵組成部分，對鉆探施工進度的推進產生著重要的影響，所以，在對泥漿泵進行使用前，我們應先對其工作原理進行了解，并在工作過程中注意觀察其發生的變化，及時發現故障，并對其進行修理。這樣一來不僅有利于鉆井工作的順利進行，還有利于泥漿泵使用壽命的延長。
參考文獻
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機械密封的工作原理范文第5篇
中圖分類號:TE8文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)03(a)-0000-00
引言：隨著環境保護和人類對健康要求的不斷提高以及對化工企業安全生產的要求更加重視，對石油化工類機械密封防止泄漏要求也不斷提高。如何保證使用的機械密封設備長久良好的運行，是我們在平時工作中需要很好探討和研究的一個重要方面，例如液化石油氣泵的密封運行狀況良好有效，才能保證生產裝置安全平穩運行和操作者的健康安全。
1 液化石油
1.1液化石油氣
液化石油氣是煉廠氣、天然氣中的輕質烴類，在常溫、常壓下呈氣體狀態，在加壓和低溫的條件下為液體狀態，它的主要成分是丙烷和丁烷。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉化制合成氣，可作為工業、民用、內燃機燃料，由于其熱值高、無煙塵、無炭渣，操作使用方便，已廣泛地進入人們的生活領域。液化石油氣是一種易燃物質，空氣中含量達到一定濃度范圍（1.7%～10%）時，遇到明火即會發生爆炸。
1.2液化石油氣泵的密封
液化石油氣泵是專門用于抽吸、輸送液態的液化石油氣并提高液體壓力，將機械能轉為液體能的一種機械設備。它是煉油廠、石油化工廠、液化石油氣儲配站、氣化站等不可缺少的回轉設備之一。液化石油氣泵的密封失效和泄露一直是影響企業安全生產的需要解決的難題之一。
因此在煉油、化工及諸多行業的生產中，像液化石油氣泵這樣的機械設備的密封技術越來越多被人們所重視。由于機械設備的泄漏不僅造成原料、產品和能源的浪費，同時也污染了環境，并給安全生產帶來了危害，因此密封技術在眾多科學研究領域中得到了較快的研究開發和利用，一些先進的密封技術正逐漸地取代了較落后的密封技術。當今的機械轉動設備中所使用的密封種類繁多，其密封形式也各式各樣，如：一些填料密封現在還應用于往復機泵上，在透平調節閥、抽汽閥及速關閥拉桿還使用一些金屬填料或耐高溫高壓的軟填料；還有一些工礦條件較差，要求不高的工礦企業，填料密封仍在續繼應用。在現代化煉油化工生產中，機械密封的應用相對來說比較廣泛，單彈簧、多彈簧、蝶簧、磁力密封及金屬波紋管機械密封、浮環密封、疏齒密封及干氣密封在不同的工礦條件下被廣泛應用。
2 機械密封
2.1機械密封的概念
機械密封是一種用于旋轉流體機械的軸封裝置。它用于離心泵、反應釜、壓縮機等設備，由于軸和設備腔體間存在一個圓周間隙，設備介質從中泄漏，因此必須設置一道阻漏裝置將泄露介質密封隔離。因為機械密封具有泄漏少、壽命長等優點，成為了主要的軸密封方式，也被稱為端面密封。
在國家有關標準中對機械密封的定義是：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面組成，在流體壓力及補償機構彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對端面保持貼合并相對滑動，而構成的防止流體泄漏的裝置稱為機械密封。
2.2 機械密封的組成及工作原理：
（1）機械密封的組成
1）密封端面：
由動環、靜環摩擦副構成。
2）緩沖補償機構：
由彈性元件(圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等)構成。
3）輔助密封圈：
包括動環密封圈、靜環密封圈等，密封圈有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等。
4）4個密封點（也稱泄漏點，如圖1-1所示）：
泄漏點1—摩擦端面泄漏點，依靠彈力和介質壓力保持貼和（動密封點，兩個摩擦副之間有相對轉動）；
泄漏點2—補償環密封圈，靜密封點，密封圈與軸或軸套之間有微動；
泄漏點3—非補償環密封圈，靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止；
泄漏點4—壓蓋與腔體間的密封圈，靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止。
（2）傳動關系
軸或軸套──緊固螺釘5──彈簧座4──彈簧3──補償環1──壓蓋──防轉銷8──非補償環6，經過動力傳遞起到機械密封的作用。
（3）密封原理
兩個主要密封元件（動、靜環）表面光潔，垂直于軸線，緊密貼合，通過一系列零件將徑向密封轉化為軸向密封，在彈簧和介質壓力共同作用下，對由于設備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。（對于負壓機泵，密封的作用是防止外界空氣時入機泵內；對于高于正壓（大氣壓）的機泵，密封的作用是防止機泵內介質向外泄漏）。
3 原因分析
3.1機械密封常見失效的原因分析
（1）摩擦熱造成的失效
由于化工類機械本身的工作特點，動環和靜環端面的相互摩擦，將不斷產生摩擦熱，使摩擦副內溫度升高，給機械造成以下的影響：
1）摩擦副內液膜蒸發、汽化造成干摩擦；
2) 摩擦副內液膜粘度下降，情況差；
3）摩擦副介質蒸汽壓增加，從而產生泄漏；
4）加速介質的腐蝕作用；
5）輔助密封圈老化，失去彈性，甚至分解；
6）動、靜環產生變形。
（2）靜環密封失效
靜環密封點泄漏多數是由于密封圈的缺陷造成，如密封圈尺寸誤差太大或本身有傷、老化變質等。只要設計結構和材料選擇正確，密封圈做過仔細檢查，并且做到仔細安裝靜環密封是可以保證質量的。
（3）動環密封失效
理論上影響動環密封效果的主要有以下幾方面：
1）介質影響：介質壓力越高泄漏量會越大，粘度低的介質較粘度高的介質更易泄漏，帶顆粒和易結垢的介質比干凈穩定的介質更易泄漏；
2）軸的影響：一般來說，軸越粗則密封面越寬，即對垂直偏差越敏感，故越易泄漏；軸在運轉中越易擺振，則越易泄漏；轉速越高越易泄漏；
3）密封結構：最重要的是密封的浮動性，浮動性最好的波紋管密封效果最好，用四氟塑料密封圈效果較差；
4）密封端面在制造和安裝中以端面平直度與轉軸軸線的垂直度指標最為重要。
（4）密封振動偏大
化工機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但化工機械密封振動偏大的原因往往不是化工機械密封本身的原因，泵的其它零部件設計安裝不合理是產生振動的根源，如泵軸設計不合理、加工質量的原因、軸承精度不夠、聯軸器的平行度差、徑向力大、出現氣蝕現象等原因都會造成機械密封振動偏大。
（5）腐蝕引起的密封失效
1）密封面點蝕，甚至穿透；
2）由于碳化鎢環與不銹鋼座等焊接的問題，在使用中不銹鋼座易產生晶間腐蝕；
3）焊接金屬波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下易發生破裂。
（6）高溫效應產生的密封失效
1）熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回煉油泵、常減壓塔底泵等最常見的失效現象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質進入密封面、抽空等情況下，都會導致環面出現徑向裂紋；
2）石墨炭化是使用碳—石墨環時密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環一旦超過許用溫度（一般在-105～250℃）時，其表面會析出樹脂，摩擦面附近樹脂會發生炭化，當有粘結劑時會發泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效；
3）輔助密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后，將會迅速老化、龜裂、變硬失去彈性。現在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性較差。而且易發生脆裂，安裝時容易損壞。
3.2液化石油氣泵密封失效的原因分析與應對措施
因為液化石油氣具有低沸點、低粘度、高蒸汽壓等特點。在這種工況下應用的機械密封，會使密封材料出現冷脆性，大氣中的水汽會在密封裝置的大氣側面上凍結，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是當介質稍有泄露，泄露出的液態烴在大氣側立即汽化，帶走大量熱，機械密封環境急劇下降，使用一般的密封材料，如橡膠或聚四氯乙烯普遍變脆，導致密封失效，泄露量增大而造成損壞和嚴重后果。
有些化工企業采用雙端面機械密封，在介質和大氣端設置一個隔離室，其中通以封油以緩和低溫的影響。但這種結構復雜且需配封液系統，安裝維護較復雜。根據經驗，使用波紋管機械密封效果比較好，主要表現在用金屬波紋管和柔性石墨代替輔助密封圈，解決了密封材料發生冷脆而失去彈性及緩沖作用的問題。
（1）金屬波紋管材料選用耐低溫、塑性及韌性好的材質；
（2）摩擦副材料在兩種特殊情況下選用：
1）對連續運轉的設備，介質內若含較多的固體顆粒，此時選用“硬對硬”結構保證連續運轉的壽命；
2）對間歇性的運轉設備，摩擦副選用碳化鎢或碳化硅對特種石墨。
（3）由于在低溫條件下，摩擦副端面的汽化對機械密封性能影響很大，除選取較合適的材料外，合理選用端面比壓（主要是波紋管的壓縮量，一般比通常使用中所給的壓縮量大15%～30%為宜），在機械密封元件近大氣側通入25℃左右的冷卻水，以改善摩擦副環境。
3.3提高機械密封效果的措施
（1）消除摩擦熱的影響
為了消除摩擦熱的影響，保證密封正常工作，延長使用壽命，必須采取適應化工機械不同介質條件的冷卻方法，使端面間有液膜存在起到作用，這是化工機械能正常工作的基本條件。介質內含有懸浮顆粒及雜質的化工機械，由于固體顆粒進入摩擦副，使動靜環劇烈磨損、靜環密封圈失去浮動、彈簧失去彈性造成密封失效，因此采取凈化后的清潔液體或蒸汽對摩擦副進行沖洗或采取過濾的辦法將介質中的顆粒及雜質除去，以保證化工機械正常運轉。
（2）提高安裝精度
實踐表明,通過預防隨機干擾和改變環境來達到可靠密封,消除了隨機的密封失效,而密封件和設備的安裝差錯就成了密封失效的主要原因。目前所用密封已足以保證泵在檢修間隔期內的正常運行,但是安裝誤差和對中不良造成的振動和軸與殼體不合理的相對運動對泵和密封都是有害的,因此為了減少軸的振動和保證化工機械的壽命,必須保證安裝過程的準確細致。正確的裝配公差、軸(軸套)有合適的表面粗糙度和正確的尺寸、仔細測量、認真記錄設備安裝全過程是實現過程控制的有效保證。
（3）保證平穩運行
保證裝置設備運行穩定，即很少有停車、啟動和運行條件改變的情況的發生。正常的操作程序為泵的運轉提供了良好運行的環境，化工機械減少了在惡劣的動態工況下的損壞以及突然停車造成的瞬間破壞的可能，因而密封壽命將大大增長。
（4）保證連續沖洗的質量。
沖洗包括工作介質的自沖洗和相對潔凈的工藝液沖洗。沖洗介質不符合設計要求是造成化工機械泄漏的重要原因之一。一方面要通過有針對性的檢查、調整，使沖洗介質的壓力、流量、溫度都符合設計要求；另一方面通過定期清理沖洗液過濾器及合理增加沖洗管道上的止逆閥，從根本上避免了沖洗原因造成的密封損壞。
（5）設備改良與材質選用
在運行中不斷總結經驗,通過技術改造使機泵等設備的機械性能得以保證。 選用符合工藝指標要求的材質滿足不同工作條件下的安全、有效使用。
4 結語
通過對石油化工機械密封，尤其是特殊的液化石油氣泵密封失效的危害和原因的分析和探討，可以得出結論,隨著工藝操作水平的不斷提高、安裝質量的提高、機械設備備件材質的改進，機械密封會越來越能達到其設計使用要求和使用壽命，而其意外失效的情況也會相應減少。通過對機械密封的探討與研究，為保證企業安全、長周期、經濟、高效運轉提供堅實的基礎。
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