机械密封的安装说明分析

机械密封安装使用说明

?安全

1. 在安装使用前必须阅读本说明书，特别注意安全方面的注意事项。

2. 密封的使用、操作必须有相应的防护设施，避免因密封故障失效而对周围环境污染及对人员的伤害。

?使用

机械密封的安装使用操作人员必须是经过培训的有资质的人员。

?安装

（一）．装配前检查事项：

1. 必须查阅被安装的机械密封是否适用你的使用工况范围。当输送介质温度偏高 , 过低或含有杂质颗粒 , 易燃 , 易爆 , 有毒时 , 必须采取相应的阻封 , 冲洗 , 冷却 , 过滤等措施。

2. 检查有关的危险标记 , 检查安装及连接尺寸 , 检查轴和腔体上重要的轴向 , 径向尺寸公差的精确性。 ( 轴或轴套的光洁度不大于 1.6 微米，轴或轴套公差 h7, 密封腔端面对泵轴的跳动每 3cm 孔径不大于 0.015mm 。轴的径向跳动应不大于 0.1mm , 轴向窜动量应不大于 0.15mm ,"O" 形圈通过轴套的端角部位应有光滑过度倒角 , 轴肩倒角为 3 × 10 ° , 端盖倒角为 :

2~2.5 × 20 ° ) 。

3. 应仔细阅读机械密封装配图 ( 标准系列产品可参阅产品样本 ), 保证机械密封安装尺寸及允差。

（二）．机械密封安装注意事项：

1. 机械密封的安装环境必须清洁，周围没有灰沙、粉尘等。

2. 密封安装必须小心、仔细，不可用强力，不可敲击。

3. 密封安装的工作空间必须足够大，能方便人员工作及检查。工作环境必须是安全无障碍的。

4. 为了减少摩擦阻力 , 在轴或轴套上与密封接触部位可匀涂润滑油或脂 , 但须注意 , 当选用乙丙橡胶 "O" 形圈时 , 切勿与矿物油和脂类相接触 , 可用水或硅油清洁和润滑。 ( 橡胶波纹管见第 9 条 )

5. 静止环 "O" 形圈应用水润滑 , 施加外压安装静止环。

6. 安装双层包覆的 PTFE 时 , 外层接缝必须背离安装方向。剧烈弯曲 PTFE 会导致失效。安装纯四氟的 "O" 形圈时，需要足够的时间和微力 , 避

免擦伤，否则会造成失效。

7. 在密封面上不要使用润滑油（硬对硬面时可以涂少许清洁硅油） , 装配过程应在干燥、无尘、清洁的工作环境下进行 , 密封面必须保持清洁状态。

8. 弹簧的旋向与转轴旋向有关的机械密封 ( 即固定旋向机封 ), 从静止环向旋转环看 , 顺时针旋转的轴需要右旋的弹簧 , 反之为左旋。

9. 橡胶波纹管密封系列机械密封 , 将橡胶波纹管用水作润滑剂推压至轴上 , 不能使用润滑油脂 , 使用压力只能承受于弹簧座上。 (PGM1 型安装完毕后 , 要检查弹簧座凸耳必须紧靠弹簧末圈尾部 , 以防止橡胶波纹管破裂。

10. 采用螺钉旋在轴 ( 套 ) 上传动的机械密封时 , 应选用有刃口的凹端紧定螺钉 , 牢牢地将旋转部件紧固在轴上 ( 有特殊要求的应详见密封安装总图 ) 。

11. 柔性石墨作辅助密封 , 应在干燥状态 , 通过轴向螺栓顺序收紧( 不可圆周方向交叉收紧 ) 使柔性石墨充分二次变形。

12. 安装带柔性石墨密封圈的静止环时 , 应通过充分受压 , 应保证工作面与轴线的垂直度不大于 0.1mm 。

四、启动：启动前必须检查

1. 所有密封系统管件是否已连接好，系统是否处于工作状态。

2. 泵及密封腔是否充满了液体。

3. 密封腔是否已放尽了空气。

4. 盘车检查应手感有阻力，但不应有沉重或卡滞现象。

五、运行

1. 观察密封系统的运行情况。

2. 观察密封的泄漏情况。

3. 运行观察时必须注意安全防护，避免因突发事故引起对人员的伤害。

六、停机

停机时，系统必须保持常开，以降低温度。

七、维护

密封运行不需要维护

八、拆卸

1. 密封的拆卸必须注意安全，采用必要的防护措施。

2. 检查泵或设备是否处于无压状态。

3. 检查泵或设备是否已达到人员可完全接触的温度。

4. 检查泵或设备是否已放尽了液体。

5. 了解泵或设备内的残液对人员的伤害程度，采取必要的安全措施。

6. 做好场地环境的防污染措施。

7. 按泵和机封结构进行正确拆卸。

九、储存

1. 密封必须储存在清洁常温的环境中。

a. 储存处没有阳光直射；

b. 储存处无灰沙、尘土；

c. 储存处无臭氧、放射性物质、腐蚀性气体；

d. 储存处相对湿度≤ 65%;

e. 储存处温度不宜过高，保持室温和通风。

2. “ O ”形圈的储存期≤ 2 年，到期的 O 形圈必须更换。

3. 储存期两年的密封请检查密封面，

泄漏原因分析及判断

1 ．安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。

2 ．试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产

生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（ l ）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；（对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（ 3 ）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（ 4 ）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（ 5 ）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（ 6 ）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。

由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效

a ）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦；

b ）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑；

c ）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。

由于腐蚀而引起的机械密封失效

a ）密封面点蚀，甚至穿透。

b ）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；

c ）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。由于高温效应而产生的机械密封失效

a ）热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象。在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹；

b ）石墨炭化是使用碳—石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在 -105 ～ 250 ℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时，会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效；

c ）辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失弹。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性差。而且易脆裂，安装时容易损坏。

由于密封端面的磨损而造成的密封失效

a ）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压）过大等 , 都会缩短机械密封的使用寿命。对常用的材料，按耐磨性排列的次序为：碳化硅—碳石墨、硬质合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、喷涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速钢——碳石墨、堆焊硬质合金——碳石墨。

b ）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因。固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。

c ）机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损。一般情况下，平衡程度β=75% 左右最适宜。β<75% ，磨损量虽然降低，但泄漏增加，密封面打开的可能性增大。对于高负荷（高 PV 值）的机械密封，由于端面摩擦热较大，β一般取 65% ～ 70% 为宜，对低沸点的烃类介质等，由于温度对介质气化较敏感，为减少摩擦热的影响，β取 80% ～ 85% 为好。

因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏

a ）由于安装不良，造成机械密封泄漏。主要表现在以下几方面：

1 ）动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；

2 ）动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；

3 ）动、静环表面有异物；

4 ）动、静环 V 型密封圈方向装反，或安装时反边；

5 ）轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够；

6 ）弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；

7 ）密封腔端面与轴垂直度不够；

8 ）轴套上密封圈活动处有腐蚀点。

b ）设备在运转中，机械密封发生泄漏的原因主要有：

1 ）泵叶轮轴向窜动量超过标准，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；

2 ）摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏；

3 ）密封圈材料选择不当，溶胀失弹；

4 ）大弹簧转向不对；

5 ）设备运转时振动太大；

6 ）动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损；

7 ）密封环发生龟裂等。

c ）泵在停一段时间后再启动时发生泄漏，这主要是因为摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失弹。

d ）泵轴扰度太大。

几点建议

高温重质油泵用机械密封的选用

对石化行业来说，高温重质油泵用机械密封的选用一直是一大难题，例如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化的辐射进料泵等。

高温重质油泵的介质具有以下共同的特点：

温度高：一般在 340 ～ 400 ℃；

介质粘度大：在温度下一般运动粘度为（ 12 ～ 180 ）×10 -6m /s ；

介质有颗粒：如催化剂、焦炭、含有砂粒等其他杂质。

对于高温重油介质泵用机械密封。现在各个企业都采用焊接金属波纹管机械密封。客户反映较好的有武汉德格曼 PMFL85 、 PMFL80 型等。波纹管材料采用 AM350 、 INCONEL718 、哈氏 B 、 C 等不锈钢；耐腐蚀高温合金等，有的波片采用双层结构，使其承压力从 2MPa 上升到 5MPa ，这些都有效解决了波纹管的失弹问题。

针对波纹管内侧结焦和结炭以及含固体颗粒等情况，解决的办法有关资料已做了相关说明，比如采用蒸汽吹扫、摩擦副采用“硬对硬”、采用外冲洗

等等，这些在一定程度上起到了较好的作用，这里不再过多阐述。但是以前提出的各种方法再实际应用中由于种种因素的影响效果不够理想。为了更好的提高机械密封的使用寿命，节资降耗，针对各种情况，建议应把以下措施综合起来采用：

a ）将金属波纹管设计成旋转型结构，旋转的波纹管机械密封有自清洗的离心作用，这可以减少波纹管外围沉积和内侧结焦。

b ）对摩擦副组对材料，建议使用“硬对硬”结构，一般采用碳化钨对碳化钨（其中选 YG6-YG6 ）和碳化钨对碳化硅。选用“硬对硬”结构，必须注意以下几个问题：

1 ）冷却系统要保障，禁止冷却水中断，以防端面升高，润滑膜闪蒸而降低密封端面的润滑，加剧磨损；

2 ）机械密封在安装过程中，可以给密封端面涂少许清洁硅油。以防止起泵时。密封端面由于缺乏润滑而造成的干摩擦；

3 ）采用清洁的外冲洗是解决溶剂颗粒堆积的比较有效的方法之一，但这种方法浪费较大，而且各种泵的介质、温度、压力（一般要求冲洗液压力比介质侧压力高 0.07 ～ 0.12MPa ）又各不相同，外冲洗系统结构就更繁杂，加之外冲洗设施的投入以及维护费用的消耗，有时会造成弊大于利，尤其是一些中小型企业。因此许多企业的封油系统弃之不用，或者就没有设这套系统，针对这些情况，建议使用配用隔离介质的多密封结构，如油浆泵、回炼油泵等，使用双端面机械密封，在两组密封端面之间充满隔离介质（干净的机油等），如图 3 所示。

这种结构可有效地延长机械密封的使用寿命，一般可达 6000 ～ 8000h 以上。另外，采用这种考虑以下两点：

①靠近叶轮的一组密封端面材料选用“硬对硬”结构（如 YG6-YG6 ）；而靠近机械密封压盖的一组密封端面既可选用浸铜或锑的碳——石墨对碳化钨或碳化硅；

②对高温油泵选用的隔离介质，要具有热分解温度、自燃点、闪点高（一般在 260 ℃以上）、热氧化稳定性好、高温蒸发损失小的特点。

液态烃泵用机械密封的选用

液态烃介质是一种低温液化气体，具有低沸点、低粘度、高蒸汽压等特性。

在这种工况下应用的机械密封，会使密封材料出现冷脆性，大气中的水汽会在密封装置的大气侧面上冻结，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是当介质稍有泄漏，漏出的液态烃在大气侧立即汽化，带走大量热，机械密封环境温度急剧下降，使用一般的密封材料，如橡胶或聚四氟乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄漏增大而不可收拾。有些企业采用双端面机械密封，在介质和大气端设一隔离室，其间通以封油以缓和低温的影响。但这种结构复杂且需配封液系统。据经验，使用波纹管机械密封比较好，主要表现在用金属波纹管和柔性石墨代替辅助密封圈，解决了密封圈材料发生冷脆而失弹及缓冲作用的问题，如武汉德格曼 PMFL80 型。

a ）金属波纹管材料选用耐低温、塑性及韧性好的哈 -C ， AM350 ，Carpenter20 等；

b ）摩擦副材料在两种特殊情况下选用：

1 ）对连续运转的设备，介质内若含较多的固体颗粒，此时选用“硬对硬”结构（在实际中选了 YG6—YG6 ）较好，一般连续运转寿命 8000h 以上；

2 ）对间歇性的运转设备，摩擦副选用碳化钨或碳化硅对特种石墨。

c ）由于在低温条件下，摩擦副端面的汽化对机械密封性能影响很大，除选取较合适的材料外，合理选用端面比压（主要是波纹管的压缩量，一般比通常使用中所给的压缩量大 15% ～ 30% 为宜），在机械密封元件靠近大气侧通入25 ℃左右的冷却水，以改善摩擦副润滑环境。