机械密封辅助系统分解
典型机封工作原理带图解
机械密封的基本结构，工作原理和常见形式一．基本原件，结构1．端面密封副（静、动环）端面密封副的作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏。
它要求静、动环具有良好的耐磨性，动环可以轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合；静环具有浮动性，起缓冲作用。
为此密封面要求有良好的加工质量，保证密封副有良好的贴合性能。
2．弹性元件（弹簧、波纹管、隔膜）它主要起预紧、补偿和缓冲的作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性，保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要求耐腐蚀、耐疲劳。
3．辅助密封（& 形圈、. 形圈、/ 形圈、楔形圈和异形圈）它主要起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。
要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性和静环有一定的浮动性，动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性。
材料要求耐热、耐寒并能与介质相容。
4．传动件（传动销、传动环、传动座、传动键、传动突耳或牙嵌式联结器）它起到将轴的转矩传给动环的作用。
材料要求耐磨和耐腐蚀。
5．紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套）它起到静、动环的定位、紧固的作用。
要求轴向定位正确，保证一定的弹簧压缩量，使密封副的密封面处于正确的位置并保持良好的贴合。
同时要求拆装方便、容易就位、能重复利用。
与辅助密封配合处，安装密封圈要有导向倒角和压弹量，应特别注意动环辅助密封件与轴套配合处要求耐磨损和耐腐蚀，有必要时与轴套配合处可采用硬面覆层。
6．防转件（防转销）它起到防止静环转动和脱出的作用。
要求有足够的长度，防止静环在负压下脱出，并要求正确定位，防止静环随动环旋转。
材料上要求耐腐蚀，在必要时中间可加四氟乙烯套，以免损坏碳石墨静环。
二．工作原理，基本动作机械密封是由一对或者数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。
依靠弹性构件和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面，产生适当的压紧力，使这两个端面紧密贴合，密封端面之间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。
机械密封全面讲解
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非补偿动环（只旋转，不能补偿，其后无弹性元件。) 补偿动环（既旋转，又作轴向补偿，其后有弹性元件。) （ⅰ）辅助密封圈受轴向力，轴向、径向都起密封作用，这
种密封方式较为可靠。 （ⅱ）辅助密封圈只受径向力，易产生老化、冷流变形，从
而导致密封失效。 （ⅲ）波纹管：无作轴向补偿的辅助密封圈，因此，浮动
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Δδ=δ－Dp（α1－α2）ΔT 式中 Δδ：工作温度时的过盈量
δ：常温过盈量
Dp：镶嵌直径
α1：座线胀系数
α2：环的线胀系数 ΔT=工作温度－常温（20。C）
（YG6：4.5×10－6 1/。C 1Cr18Ni9Ti：16.6×10－6 1/。C
3Cr13：11.5×10－6 1/。C）
光源:钠光灯(λ=0.589µm)
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密封端面承载能力与表面粗糙度有很大关系，大约有 如下关系：
粗糙度
3.2
0.8
0.4
0.2
承载面积（%）
4
12
40
95
端面比压增加（倍） 24
7.3
1.5
0.05
由此可以看出，密封端面粗糙度应在0.2以上，否则，端面比压比 理论值高的多，结果是高点接触，局部压力很高；由于摩擦副的硬度、 刚度的差异，局部高点发热甚至产生裂纹。石墨环表面磨出细微的环状 沟纹。泵的振动和动、静环的不同心会加剧这种磨损。被磨掉的颗粒存 在于端面中，形成磨粒磨损，磨损加剧，有时在泄漏的介质中可以看到
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（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）
（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。) （由于安装方便，普 通密封大多采用，但易产生不平衡，不能用于高速, 且消耗搅拌功率
机械密封辅助系统安装使用说明书(DEC)
密封辅助系统安装使用说明一、A PI PLAN 21方案规定：本方案主要用于温度较高的介质。
高温冲洗液从泵出口经过孔板管路（压差小时可不加孔板）经换热器冷却降温后通向密封腔，液流进入密封腔中邻近密封面的地方，对密封端面进行润滑、冷却，液流通过密封后返回进入泵中，同时将密封腔中空气或蒸汽排出。
见图API方案21。
方案类型：换热冲洗循环API方案21是用于阻封高温介质密封的一种必需的配置。
到达密封腔的冲洗液应是清洁的、密封可以长期承受的温度。
如介质含有颗粒等杂质，可在孔板前面的管路中加装API方案12或31。
即API方案22或41冲洗液：泵自身的输送介质适用温度：泵送介质温度>150℃适用压力差:1、泵吐出口压力高于入口0.35MPa。
2、对于现在泵用机械密封工作压力在2MPa以下，压力变化不大而又较为准确的情况下冲洗压力比密封腔内的压力大0.05~0.20MPa，压力变化较大时其差值可取0.1~0.2Mpa。
适用密封布置：●单端面密封结构。
●串联式密封结构的主密封。
CHR2.5型机械密封用换热器主要用于输送温度超过80℃以上的介质工况，作用是将流程介质冷却后送回密封腔，使密封腔内部温度降到80℃以下，以保证密封工作在合适温度范围内，同时也可做其它流体的热交换器使用。
外形及连接尺寸见下图型号换热面积（m2）管程压力（MPa）壳程压力（MPa）使用温度（℃）CHR2.5 0.25 6.3 0.3 200方案应用：1、冲洗液引自压力高于密封室部位（如泵吐出端），通过孔板，经过换热器管路系统到达密封压盖冲洗孔，进入密封中，完成对密封端面的冲洗。
可通过观察温度计，选择合适的孔板孔径，调节通过换热器中冷却水流量，达到控制冲洗液流量、温度在一个合适的范围内。
1-1、API方案21流程起始部分通常焊于泵吐出端，经过一个焊接连接的阀门后加孔板。
孔板用于限制密封的冲洗循环速率。
所有孔板的最小孔径尺寸应大于3mm，应由奥氏体不锈钢制造，当需要比单个孔板带来更大的压力降时，应使用多个孔板串联布置，且各孔板间隔最小相距150mm。
API682：2004机械密封辅助系统介绍
机械密封辅助系统介绍API 682：2004yoyo_i整理API 682：2004美国石油协会技术标准：离心旋转泵用轴封系统的附录G编入的是已经应用在工业上的标准冲洗布置和辅助硬件的图纸。
虽然API 682：2004未引入这类布置图纸的全部，但经过买方的同意，他们可以用于特殊情况。
API682 2004：冲洗方案01a）管道和仪表流程图b）密封腔细部图图注：1、进口2、急冷接口/排液接口（Q/D）3、密封腔从泵的出口到密封的完整循环过程，只推荐应用洁净的工作介质。
方案01 ：除了冲洗液冲叶轮后部靠近出口的部位直接引入密封腔以外，方案01与方案11非常相似。
这种冲洗方案仅适用清洁流体。
冲洗方案 1 常用于常温下，且被输送流体非常粘稠或容易固化的情况下，以防止流体在冲洗管内凝固。
对于方案1，要特别注意再循环量的供应要充分满足密封操作条件。
a）管道和仪表流程图b）密封腔细部图图注：1、备日后接循环液体用的堵头接口2、放气口（如果需要）3、加热/冷却进口（HI或CL），加热/冷却出口（HO/CO）4、冲洗口/排液口（Q/D）5、密封腔卧式泵优先采用放气布置。
方案02 ：用于无冲洗流体循环，密封腔一端封闭的情况下，一般用于化工行业中的密封腔压力和温度较低的情况下。
通常，这种冲洗方案采用锥形密封腔以改进流体的流动形式。
这种方案通常用于被输送的介质比较清洁，以防止由于旋涡的作用对密封法兰盘、密封腔或密封部件产生侵蚀作用。
同时也要考虑被密封介质的闪蒸敏感性以避免在密封腔中或密封端面产生闪蒸。
这种冲洗方案也可以用于温度较低的、清洁的、比热较高的流体（水），且泵的转速一般不高。
当采用方案02时，要仔细计算输送介质汽化的温度裕量。
a）管道和仪表流程图b）密封腔细部图图注：1、来自泵的出口2、冲洗接口（F）3、急冷接口/排液口（Q/D）4、密封腔从泵的出口通过限流孔板道密封的循环过程。
冲洗液进入密封腔靠近机械密封端面处冲洗端面，然后穿过密封腔回流到泵。
机械密封辅助系统方案
机械密封辅助系统方案机械密封辅助系统方案PLAN01 从泵盖压力侧引出,至密封腔的内部循环推荐用于清洁、有保温要求的液体,不适用于立式泵PLAN02 无冲洗液循环的封死的密封腔通常用锥形密封腔解决颗粒堆积和散热,不适用于立式泵PLAN11 从泵出口引出,经孔板至密封,冲洗密封推荐用于低粘度、温度低于80 ℃的清洁液体,不适用于立式泵端面后进入泵腔PLAN13 从密封腔引出,经过孔板至泵进口在密封腔压力同泵出口压力接近,腔内液体循环难以形成时使用,通常用于立式泵PLAN21 从泵出口引出,经孔板和冷却器至密封换热负荷较大,不推荐用于介质温度高于160 ℃的工况腔,冲洗密封端面后进入泵腔PLAN23 循环液通过一泵送环从密封腔引出,经冷为局部循环换热,换热负荷远小于PLAN21 系统,可以替代PLAN21 系统。
推荐用却器返回密封腔于高温介质工况PLAN31 适用于固体颗粒质量分数小于1.5 %、颗粒密度高于介质密度2 倍的工况从泵出口引出,经旋液分离器,清洁液自上部流出,进入密封腔。
含有颗粒的液体从下部流出,返回泵进口PLAN32 外供冲洗液注入密封腔,冲洗密封适用于含有固体颗粒或污染物的场合。
选择冲洗液时应考虑冲洗液不能污染介质,冲洗液消耗量较大PLAN41 从泵出口引出,经旋液分离器,清洁液自适用于介质温度低于160 ℃、固体颗粒质量分数小于 1.5%及颗粒密度高于介质密上部流出,经冷却器进入密封腔。
含有颗粒度2倍的工况的液体从下部流出,返回泵进口PLAN52 通过外部储液器向无压双重密封串联密通常用于无压双重密封,用于对轴封系统有较高可靠性要求的场合。
无压双重密封封提供缓冲液。
正常运行时由泵送环维持的内侧密封为第一道密封,相当于一个内装式密封。
第二道密封腔内注满来自缓冲罐循环。
缓冲液压力低于密封腔内液体的压的液体。
内侧密封或第二道密封失效均会报警。
也可用于泵送介质压力较高而单级力密封无法满足要求的工况。
第5章机械密封的辅助系统
4、采用辅助系统的目的 （1）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）。 （2）（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。 （3）在低温泵中保温和供热。 （4）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。
5、较好工况下，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。）
V
图5－18 F1＝冲洗入口 F2＝泵的出口 Q/O＝阻封/排水 V＝排气口 从泵的排出口经节流孔板到密封腔同时从泵的密封腔经节流孔板 到泵的吸入口的循环，介质进入密封腔进行冷却，另一方面通过不断 的排气达到减少密封腔压力的作用。
第五章 机械密封的辅助系统
一、为什么机械密封要采用辅助系统 1、机封工作条件的苛刻性
在流体机械中（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。 （1）象推力轴承那样承受轴向力 （2）象散热器那样把产生的热量导出 （3）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。
冲洗实际上是直接冷却的方法，它有，正向直通式冲 洗、正向旁通式冲洗（也叫正向冲洗）、反向旁通式冲洗、
也叫（反冲洗）、全冲洗、及综合冲洗。冲洗液的来源有
内冲洗、外冲洗。按冲洗入口布臵有，单点冲洗、多点冲
洗。
三、 机械密封冲洗的方法
1、正向直通式冲洗、即在泵的内部将出口流道与密封腔 贯通，依靠它们的压差，维持介质从泵出口流到密封腔的 正向流动，达到冲洗的目的。由于未经净化及降温处理， 只能由介质将密封腔的摩擦热带走，起控制温度的作用。 常用于内装式单端面机械密封 简图5－1
最新第5章机械密封的辅助系统
5－2正向旁通式冲洗
3、反向旁通式冲洗、（也叫反向冲洗）即将介质从密封 腔引出，经旁通管，通过节流孔板、再回到泵的入口依靠 密封腔与泵入口的压差，维持介质的反向流动，达到的目 的，能起控制温升、防止杂质沉积的作用。此种冲洗方法 适用于介质温度低于80℃以下的介质，常用与密封压力与 排出压力差极小的场合。图5－3
孔板
5－3 反向旁通式冲洗流程
4、介质循环冲洗，利用装在泵 轴或轴套上的循环轮依靠旋转 产生泵效作用，使密封流体循 环的部件。介质从密封腔引出， 经过换热器在回到密封腔进行 冲洗，并用节流套控制工作介 质与密封腔介质的热传导，控 制温度作用。常用于内装式单 端面机械密封。
图5－4图 5－5
换热器
三、 机械密封冲洗的方法
1、正向直通式冲洗、即在泵的内部将出口流道与密封腔 贯通，依靠它们的压差，维持介质从泵出口流到密封腔的 正向流动，达到冲洗的目的。由于未经净化及降温处理， 只能由介质将密封腔的摩擦热带走，起控制温度的作用。 常用于内装式单端面机械密封 简图5－1
Q/D=急冷/排液
正向直通式冲洗
2、正向旁通式冲洗（也叫正向冲洗）正向旁通式冲洗 （也叫正向冲洗）即将介质从泵的出口引出，经旁通管， 通过孔板节流，再进入密封腔，依靠泵的出口与密封腔的 压差，维持介质的正向流动，达到冲洗的目的。再旁路管 中可以根据需要接上漩涡分离器、换热器等可以起到控制 温度。控制磨蚀、用于内装式机械密封。图5－2
单点轴向冲洗
2、多点冲洗有，径向冲洗和轴向冲洗两种。图5－11、图 5－12
冲洗入口
密封压盖
径向多点冲洗孔
5－12 多点径向冲洗
5－12 多点轴向冲 洗
叶轮局部循环冲洗
机械密封全面讲解ppt课件
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（十二）双端面机械密封（图1-4）
两套密封面对面或背对背安装在一起。
用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温， 或气体、高真空度等场合。
两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润 滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。
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（十三）串联式机械密封（图1-5）
3、原理
通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力 共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴 向密封面始终保持贴合。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对 轴向磨损进行补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补 偿，故机械密封比填料密封寿命长。
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泄漏点2—补偿环密封圈，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，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，静密封点，密封圈与相配合件之间相 对静止.
2、传动关系
轴或轴套───紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3─补偿环1 压盖──防转销8─非补偿环6
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（十五）集装式机械密封（图1-6）
❖将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。 ❖安装时只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即可。 ❖安装方便，排除了安装不良的影响。
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二、机械密封的基本零件
摩擦副密封环是机械密封的主要元件，它在很大程度 上决定了机械密封的性能和寿命。因此，对它有一些基本 要求。
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（二）摩擦副匹配要考虑的因素
（1）一般选择一软一硬的材料配对，软环作窄环，如 YG6/M106K，只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高 时才选用硬对硬。
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1.plan21+31 2.用于重颗粒热工况(热水) 3.不能用于淤泥 4.采用喉套
1.用于非聚合流体,饱和蒸汽压高于封液,不允许漏向大气 2.不用于重流体,脏流体,易聚合流体 3.温升8℃ （水，柴油），16℃ （矿物油） 4.用于碱，胺，易结晶流体，用清水作缓冲流体使泄漏出 的颗粒溶于清水中（代替PLAN62或PLAN32）。 5.温度高于260 的工况可以考虑使用（或PLAN53） 6.内侧用非接触式密封，用于甲烷，氨水，丙烷，及其它 高饱和蒸汽压烃类，具有较高的可靠性。
1.用于立式泵，高扬程泵 2.常和PLAN1,11,12（过滤器）,21,22（过滤器换热器）,31 （旋液分离器）,41 （旋液分离器，换热器）一起使用
1.PLAN11+13 2.用于立式泵
1.空冷换热器 2.防止介质气化，满足辅助密封圈温度范围。防高于150 ℃结焦或聚合，改善润滑性能。 3.注意降温不要导致晶体析出或变高黏度 4.先开换热器冷却水，后开车。
SNS
1.规格，仪器仪表，流体，布置方式应与用户协商。
2.每套机封应配一个独立的储罐。 3.储罐标准液位距泵轴中心线至少1米。 4.轴径＜60，12 l;≥60,20 l。 5.标准液位高于低液位至少150mm。
1.用于脏的磨蚀性或易聚合介质,不允许漏向大气 2.介质允许少量污染 3.封液压力高于介质至少1.5bar（一般0.4MPa) 4.泵压力波动或高于35bar用差压调节器（设置值： 1.4~1.6BAR） 5.用于富胺液介质（含H2S) 6.可以用于温度高于 260℃ 的工况（PLAN52不能胜任 的情况）
1.重密度颗粒杂质
2.应采用喉套阻挡含颗粒介质 3.不能用于泥浆
1.用于颗粒杂质（碱，胺，易结晶流体）工况 2.防气蚀抽空 3.外冲洗应连续,包括启动停车 4.冲洗液与介质相容 5.应与小间隙喉套配合使用 6.成本高,只冷却不用32 7.炼油厂的油浆泵，塔底泵，用100 ℃ 蜡油或柴油冲洗 8.适用于单端面密封的高温泵，易结晶、含固体颗粒或腐 蚀性介质泵 9.对水介质，3000r/min，冲洗量3~30L/min（与轴径有关）， 对易挥发介质或温度较高介质，可适当再选大一些 10.冲洗压力高于密封腔0.1~0.2MPa 11.浓硫酸，用柴油或C4~C9混合物
1.急冷流体:低压蒸汽（高温）,氮气（低温，避开水的化学 反应）,清水（常温），通常用于有毒，易燃，氧化性，易 聚合，易结晶，高黏度（碱，胺，易结晶流体）介质。
2.隔氧防焦冲泄漏。高于150℃ ，用蒸汽急冷防止泄漏流体 结焦。
3.单密封用
1.布置2无压干抑制密封 2.缓冲气吹扫泄漏，稀释排放物。 3.截止阀+10微米过滤器（清除颗粒和液体）+调压器(至少 高于大气0.5bar，低于0.7bar)+1.5mm孔板+流量计 +(FSH)+PSL+压力表+单向阀 4.CSD/CSV堵死（稀释排放物）或接PLAN75/76（不允许向 大气排放）
常见问题 压力表量程：泵腔压力+1.75bar位于刻度盘中间。流量计量程： 200~300NL/h（高流量开关报警点：20~30NL/h）低报压力开关设 置点：泵腔压力+1.75bar
1.布置2无压干抑制密封，泄露物会凝结或气体回收系统会 倒流 2.和PLAN72/71合用
3.收集器+孔板+高报压力开关（0.7bar)+阀门
机械密封辅助系统介绍
API 682-2002
一、API682冲洗管路系统标准方案
1.外部环境温度易使介质浓缩或凝固的情 况 2.内部孔径应满足流量要求
1.用于低压、温度不高（低饱和蒸汽压）、低转速、高比热 （如水）清洁介质 2.锥形密封腔，加快介质流动，易传热
1单密封默认方案 2.洁净介质，通用设备常用 3.高扬程泵，算冲洗量，定孔板尺寸，喉套间隙 4.易汽化介质，或产生摩擦热较多的高PV值场合 用多孔冲洗 5.冲洗压力高于密封腔0.1~0.2MPa 6.轻烃用多孔自冲洗，氮气背冷
1.有压双干气密封 2.氮气压力高于泵腔至少1.75bar 3.介质可含固体，但不能是高黏度或易聚合 4.截止阀+2~3微米过滤器（清除颗粒，液体）+调压器(至少 高于介质1.75bar)+(孔板)+流量计+压力表+(FSH)+低报压力 开关+单向阀 5.GBD/GBV合为一个GBO接阀门，通常为关，仅用于给密 封腔减压。
1.80以上热水和烃类介质的标准方案（统计情况：泵送介质 温度219℃ ，密封腔平均温度50℃ ，备用泵密封腔平均温度 38℃ ） 2.只需小换热器 3.换热器不结垢 4.高凝固点和高黏度介质慎用（易导致凝固或黏度变高）， 宜用PLAN21 5.温度为176~260℃ 的非闪蒸烃类 6.温度高于60℃ 的闪蒸烃类
SNS
（二） CMG2.53储罐系统
储罐容积有9L 、 12L 、 20L 三种规 格，API682中 8.5.4.3.1规定， d≤60选12L储罐， d>60选20L储罐。 用于有压双密封 阻塞液冲洗系统 PLAN53 ，阻塞液 液温升通过调节 冷却水流量控制 在8~16℃,液位开 关、压力开关对 密封运行状态进 行监控。
用于介质压力高于20bar的场合
当介质压力波动或压力高于3.5MPa时，采用带增压罐的 plan53C。
1.用于高温,含固体物或两者都存在的工况 2.污染介质 3.封液压力高至少1.4bar 4.成本高（高于PLA先供液源，后开车。
1.布置2无压干抑制密封，泄露物不会凝结 2.和PLAN72/71合用 3.孔板+高报压力开关（0.7bar)+阀门
八、辅助系统
（一）CMG2.52储罐系统
储罐容积有9L 、 12L 、 20L 三种 规格，API682中 8.5.4.3.1规定， d≤60选12L储罐， d>60选20L储罐。 用于无压双密 封缓冲液冲洗 系统PLAN52 ， 缓冲液温升通 过调节冷却水 流量控制在 8~16℃,液位开 关、压力开关 对密封运行状 态进行监控。