【摘 要】針對燃煤發電廠脫硫系統的漿液介質的工況特點，介紹和分析了脫硫泵用雙端面機械密封的分類、結構及材料的選用，并根據現場的實際情況分析了機械密封失效的主要原因，提出了提高機械密封使用壽命的一些改進措施和看法。

【關鍵詞】脫硫泵機械密封 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：機封潤滑、涂防卡劑（可用硅脂、黃油、凡士林）

    集裝式機械密封是把動環、靜環、彈簧、輔助密封圈、軸套、壓蓋、靜密封墊圈等7個主要零件組合成一起的一個集合體，也可稱集裝式機封(Cartridge Sea1)．有時也稱卡式密封。
       集裝式機械密封因已組裝成一個集合體．因此在機體上安裝更加方便，快捷，密封可靠，深受國內外用戶的歡迎，是國內今后機械密封發展的方向。

為了保證水泵的正常運轉，機械密封需要更換及維護，本文就如何更換機封以及更換機封的步驟做詳細說明，供大家參考。
工具和原料：
   活動扳手、套筒扳手、 一字螺絲刀、一字螺絲刀、沙紙、干凈棉布、潤滑脂
維修工作臺、全新機封一套。

機械密封的安裝前準備工作及注意事項
在安裝機械密封前先必須做好準備工作：
1、如果更換新機封，須檢查機械密封的型號、規格是否正確，質量是否符合標準；
2、靜環尾部防轉槽端與防轉銷頂部應保持1mm-2mm的軸向間隙，以免緩沖失效；
3、動、靜環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，仔細檢查務心保證動、靜環密封面沒有任何損傷。裝配前，兩件“0”形橡膠密封圈應涂上一層潤滑油膏，動、靜環端面不許涂油。

機械密封各元件及其有關的裝配接觸面，在安裝前必須用丙酮或無水酒精清洗干凈。安裝過程中應保持清潔，特別是動、靜環及輔助密封元件應無雜質、灰塵。動、靜環表面涂上一層清潔的機油或透平油。

機械密封件的安裝順序，在安裝準備工作完成后，就可按一定順序實施安裝，完成靜止部件在端蓋內安裝和旋轉部件在軸上的安裝，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裝非平衡式機械密封為例，其安裝順序介紹如下：

　1.靜止部件的安裝

　將防轉銷(1)插入密封端蓋相應的孔內，再將靜環輔助密封圈(2)從靜環(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。然后，使靜環背面的防轉銷槽對準防轉銷裝入密封端蓋內。防轉銷的高度要合適，應與靜環保留1~2mm 的間隙，不要頂上靜環。最后，測量出靜環端面到密封端蓋端面的距離A。靜環裝到端蓋中去以后，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。對輸送液態烴類介質的泵，垂直度誤差不大于0.02mm，油類等介質可控制在0.04mm 以內。

　機械密封是由兩塊密封元件(靜環與動環)垂直于軸的、光潔而平直的表面相互貼合，并作相對轉動而構成的密封裝置。它是靠密封介質的壓力在旋轉的動環合靜環的接觸表面(端面)上產生適當的壓緊力，使這兩個端面緊密結合，端面間維持一層極薄的液體膜而達到密封目的的。這層液體膜具有液體動壓力與靜壓力，起著潤滑合平衡力的作用。

　　1. 機械密封的清掃與檢査

　　1) 機械密封的工作原理要求機械密封內部無任何雜質。在組裝機械密封前要徹底清掃動環、靜環、軸套等部件。

100多年來，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計——填料盒，因為其起步費用低，而且又為工廠的工作人員所熟悉。 

然而，由于環境問題的關系，采用填料密封的方法已逐漸不能被人們所接受，特別是針對現代工藝流程中比較普遍的、腐蝕性較強的液體而言。因此，在實際應用中，以機械密封代替填料密封的情況越來越多。 

密封的基本要素 

機械密封是利用兩個平面互相摩擦運行的原理，達到密封的目的。旋轉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。由于一個密封面是運動的，而另一個密封面是靜止不動的，因此將這類密封稱之為動態密封。

基礎的機械密封如圖1所示，其中有4個泄漏通路需要密封： 

1. 密封面之間的通路； 
2. 旋轉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密封，因為兩部分之間不存在相對運動。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的O型密封圈。 

在較老的密封設計中，位于旋轉面下的二次密封留有一定的間隙，可在主軸上前后運動，因此易于引起磨損和過早失效。然而在較新的密封設計中，二次密封處于靜止狀態，因此可避免在主軸上出現磨損腐蝕問題。

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

大部分機械密封的設計采用較軟的材料來制作旋轉面，使其在較硬的靜止面上旋轉摩擦。多年來，最通用的組合是利用碳材料作為旋轉面，使其在陶瓷靜止面上運行。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，以起到潤滑的作用。然而，在填料盒內，采用彈簧負載和液體壓力相結合的方式，可以使密封面之間起到很好的密封作用。但密封壓力太高，則會影響接觸面之間形成液體薄膜，導致熱量增加和過早的磨損。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行研磨。然后，采用單色光源的光柵板對其檢測。從這一觀點出發，對這些密封接觸面必須小心處理，并嚴格按照安裝說明，保證密封面得到適當的保護和正確就位，這一點是非常重要的。 

密封的靈活性選擇 

主軸的軸向和徑向運動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。液泵的機械狀況及其長度直徑比（一種主軸的直徑與其延伸長度之比的衡量方式，比值越低越好）對密封的可靠性起著重要的作用。密封的靈活性一般由一個大型主彈簧和一系列小彈簧或波紋密封裝置提供保證。 

化學工業所采用的傳統密封設計，其密封壓力施加于旋轉面上，這種密封稱之為旋轉密封，因為彈簧或波紋密封裝置與主軸一起旋轉。比較新穎的設計，其彈簧或波紋密封裝置安裝于靜止面上。在現在的機械密封上，上述兩種密封方式都有非常普遍的應用，這樣對于安裝具有一定的靈活性。 

早期設計的許多機械密封采用單一的大型彈簧圍繞主軸排列，在液泵起動過程中，可為密封面提供很強的密封力。密封的作用依靠主軸的旋轉來繃緊彈簧卷。 

    后期設計的密封（見圖2）采用一系列較小的彈簧，排列于主軸的周圍，可對密封面產生比較均勻的負荷壓力。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。

美國石油學會（API）創立于1919年，從1924年起開始從事技術標準方面的工作。時至今日，API已經發布了約500個標準，內容涵蓋各種工藝和部件，最大程度上確保了運行和工藝的可靠性。由于包括機械密封和密封輔助系統規范API 682在內的各種標準備受推崇，因而也在其他行業的應用領域得到廣泛的引用。新版API 682的作者表示他們對此也始料未及，同時還對API 682的內容進行了澄清：該標準是針對石油、天然氣及（石油）化工行業各種泵設備的密封系統而提出的標準。

    有關機械密封的相關信息最初在API 610泵標準中提出。在20世紀90年代，API 682發展成為機械密封和輔助系統方面更加全面的單獨標準。API 682標準的最大特點在于其一直以來均由業內的專業人士負責更新。API 682標準的另一個特點在于其從未以標準化的角度僅僅認可一種技術解決方案。除了久經驗證和考驗的標準解決方案外，該規范還特意列出了備選方案，以及對工程設計的解決方案也予以認可。

　API 682規范的目標在于確保密封系統能夠連續運行至少三年的時間、提高運行可靠性并簡化維護流程。

泵的結構簡圖

1. 剖面結構示意圖

    機械密封由于端面的摩擦會產生大量的摩擦熱，從而使摩擦副環溫度升高。同時，如果密封介質本身溫度就較高，那將使摩擦副端面始終處于很高的溫度下運行，在這種情況下，如果不采取沖洗冷卻措施就會使： 
       (1)端面間液膜蒸發而發生干摩擦； 
       (2)由橡塑材料制造的輔助密封圈會發生老化、龜裂以至失效； 
       (3)加速密封介質對機械密封零件的腐蝕作用； 
       (4)動、靜環變形； 
       (5)端面磨損加劇； 
       (6)端面漏泄嚴重。 
       由此看來，對機械密封用沖洗油和冷卻水是為了降低摩擦時的溫度，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。所以機械密封的沖洗冷卻措施是保證機械密封具有良好密封性能和長久使用壽命所必不可少的重要環節。

常見機械密封沖洗、冷卻見下表：

     機械密封是由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的作用及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成防止流體泄露的裝置。機械密封在石油和化工企業使用非常廣泛,由于其密封性好,性能穩定,泄漏量少,摩擦功耗低,使用周期長,對軸(或軸套)磨損很小,能滿足多種工況要求等特點而被廣泛使用。但是其密封結構復雜，使用條件苛刻，價格高及維修技術高等特點，特別是機械密封工藝條件溫度、壓力等工藝參數的影響直接關系到設備機械密封的性能和使用壽命，因此，找出機械密封失效原因及改進措施是保證企業安全生產，提高設備使用壽命的重要任務。做如下分析。

　   1 機械密封失效時長見的現象

　　1.1 工作時發生尖叫

　　這是因為密封端面潤滑效果不佳,應安裝旁路沖洗管路,加大管徑和相應的節流裝置的尺寸。

　　波紋管機械密封磨擦副材質與輔助密封材質請根據實際工況選用。

　　金屬波紋管機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。沒有其它彈性元件構成次級密封，非補償環可根據需要進行組配。

　　金屬波紋管機械密封應用范圍：

波紋管式機械密封的應用范圍很廣，從低溫到高溫，從中性介質到腐蝕性介質，從低速到高速，從普通到苛刻的工作條件都可選用。所有這些可通過變更波紋管的幾何形狀(如內外徑、波片厚度和波數等)與材料彈性模量，改變波紋管的彈率。根據介質的腐蝕性能，選用不同的波紋管材料等。例如對工作壓力和溫度都不高的中性介質(油和水等)，可選用橡膠制造的簡易波紋管密封;在腐蝕性介質中(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械密封等。

機械密封件和液壓密封件分類

機械密封件型號：集裝式密封系列、輕型機械密封系列、重型機械密封系列等

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、格來圈和斯特封。

1 填料密封

機械密封彈簧壓縮量測量直接用卡尺測就是,先測量在自由狀態下的彈簧伸縮量,再測量機封安裝到位后的量,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，因為整個密封裝好時已定好了，非集裝式密封要根據不同的泵的類型來測量。

　　單彈簧機械密封的壓縮量為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，即機械密封壓死后放開1.5~3.5mm即可。同時還要考慮密封面的寬窄，彈簧的力度,工作時受力狀態而定。

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

　　一、機械密封的性能要求 :

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

  隨著科學技術和生產的發展，流體機械和流體工程的應用范圍不斷擴大，高溫密封、紙溫密封、超低溫、強腐蝕、易燃、易爆、有毒、放射性介質、高壓密封、高真空密封以及含各種雜質等懸浮顆粒介質的密封也都應運而生。保證密封的可靠性和使用壽命，是當前密封研究、設計制造、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，簡稱為密封。較復雜的密封，尤其是帶有附屬系統的，則稱為密封裝置。

　　流體密封包括流體靜密封和流體動密封。相對靜止結合面(即密封面)間的密封稱為靜密封;相對運動的結合面的密封稱為動密封。對流體機械和流體工程而言，密封是不可缺少的零部件，在眾多機器設備中，雖然密封一般只占整個機器較小的比重，但往往直接決定了整臺甚至整套設備的安全性、可靠性和耐久性。從而成為評價諸多機械產品質量的一個重要指標。尤其在石化等工業中，輸送、處理和儲存的流體許多是具有易燃、易爆、腐蝕和有毒類的介質，一旦密封出現故障，甚至失效現象，后果是嚴重的，輕則影響產品質量、污染環境，危及周圍人員的健康，嚴重時會導致火災、爆炸、人員傷亡甚至大面積、長時間的生態環境惡化，前蘇聯切爾諾利核電站核燃料泄漏而造成極為嚴重的事故，就是教訓深刻的事例。

　　此外，對于核電站的循環泵，高壓聚乙烯中的高壓壓縮機，聚丙燃中的反應釜等設備，其中的密封則屬于決定性的技術。

機械密封結構簡介及泄露途徑分析

機械密封是一個由一系列簡單設計元件組成的組合機構，密封作用由兩個帶平面的主密封環完成，以防止泄漏。其中一個密封環與軸連在一起轉動，另一個密封環固定在殼體上。為了密封離心泵軸，靜密封環安裝在密封腔壓蓋上。在泵軸轉動期間，裝在軸上的密封環的密封面與對面的靜環密封面相摩擦。這兩個密封接觸面的接觸作用類似軸承，并且受到磨損。任何形式的系統泄漏都必須通過這個密封接觸面。作用在軸向的力使密封環始終保持摩擦接觸，其來源可以為機械的或者是液壓的，在很多設計中，取兩者之和。這種穩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（Seat）與動環（Seal Face）接觸的端面間隙，是主要密封面，它決定了杰一機械密封的摩擦、磨損和密封性能的關鍵，同時也決定了機械密封的使用壽命。

                         機械密封基本零部件

機械密封(mechanical seal)是指由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）的作用下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。彈力加載機構與輔助密封是金屬性紋管的機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滿足加載彈力。 “機械密封”通常被人們簡稱為“機封”。

機械密封是在離心泵、反應釜、攪拌器等設備最主要的軸密封方式。機械密封又叫端面密封，在國家有關標準中是這樣定義的：“由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。”