導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機械密封原理與設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：機械密封；故障；因素；改善；策略

中圖分類號：TH122　文獻標(biāo)識碼：A　文章編號：1006-4311(2012)02-0032-02

0　引言

機械密封因為泄漏量少、摩擦功耗低、密封可靠、使用周期長等優(yōu)點，能夠滿足多種工況需求而被廣泛的應(yīng)用于泵、壓縮機、反應(yīng)釜等機械設(shè)備中。性能良好的機械密封能夠為生產(chǎn)裝置的長周期性安全平穩(wěn)運行提高物質(zhì)保障。在機械的運行過程中，受內(nèi)外部因素的影響，很容易產(chǎn)生機械密封故障，嚴重的還會導(dǎo)致重大安全事故。因此，必須重視機械密封的故障問題，從根源上分析產(chǎn)生故障的原因，并以此提出改善措施，這樣才能既延長機械密封的壽命，又節(jié)約資源。

1　機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理

機械密封，或者稱為端面密封，是一種限制工作流體沿轉(zhuǎn)軸泄露的、無填料的軸封裝置。機械密封由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在液體壓力或者補償機構(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滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。機械密封的主要作用是將容易泄露的軸向密封改為難以泄露的端面密封，這也是機械密封的設(shè)計總原理。

機械密封一般由四部件組成：①主要部件是動環(huán)和靜環(huán)。動環(huán)憑借密封室中的液體壓力緊壓在靜環(huán)端面上，并隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)。動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合形成密封面，防止介質(zhì)泄露。②壓緊元件。壓緊元件主要是彈簧、推環(huán)、波紋管等，壓緊元件能夠產(chǎn)生壓力，可以保證泵在任何狀態(tài)下都保持端面貼合，防止介質(zhì)外漏或者雜質(zhì)進入密封端面。③密封元件。密封元件是指密封圈等。密封元件的作用主要是密封動環(huán)與軸之間的縫隙、靜環(huán)與壓蓋之間的縫隙，同時能夠緩沖壓緊元件對泵的振動、沖擊。④傳送件。彈箕座及鍵或各種螺釘。

機械密封主要有彈簧式機械密封和焊接金屬波紋管機械密封兩種，彈簧式機械密封一直是機械密封的主流，然而，由于彈簧式機械密封存在著不可避免的缺陷，而隨著微束弧等離子焊接工藝技術(shù)的發(fā)展，焊接金屬波紋管機械密封極好的浮動性的優(yōu)點日益凸顯，顯示出比彈簧式機械密封更為優(yōu)良的性能，有逐步取代彈簧式機械密封的趨勢。

2　機械密封的要求

機械密封在運行中是與其他零部件一起組合起來共同運作的，機械密封的正常運行不僅與其本身的性能有關(guān)系，而且與外部環(huán)境息息相關(guān)。然而，我們必須首先保證機械密封本身的部件性能、密封裝置和安裝技術(shù)的要求，這是機械密封能夠運行的基礎(chǔ)。

首先，機械密封對元件的要求必須得到保證。機械密封的最主要部件是密封環(huán)，即動環(huán)和靜環(huán)，它們決定了機械密封的使用性能和壽命。密封環(huán)必須具備足夠的強度、剛度、硬度和耐腐蝕性，在高溫高壓和滑動速度等不良工作環(huán)境下能保證不損壞、變形盡量小，在工作條件波動的情況下仍能保持密封性；密封環(huán)應(yīng)具備較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的熱膨脹吸收，在承受高熱時不至于開裂，能夠耐得住高熱沖擊；密封環(huán)應(yīng)具備較小的摩擦系數(shù)和良好的自性，密封環(huán)的材料和密封流體還要具有良好的浸潤性；在發(fā)生短時間干摩擦?xí)r不至于損傷密封端面；密封環(huán)要簡單、對稱并盡可能選擇整體型結(jié)構(gòu)或組合式，盡量避免用密封端面噴涂式結(jié)構(gòu)。

其次，機械密封的安裝要符合要求。在安裝過程中避免出現(xiàn)偏差，遵循安裝順序，要先安裝緊壓蓋，在聯(lián)軸器上找正后再進行，螺栓應(yīng)均勻上支，防止壓蓋端面偏斜，用塞尺檢查各點，其誤差不大于0.05毫米，上緊后還要檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙，四周要均勻，用塞尺檢查各點允差不大于0.01毫米：其次彈簧壓縮量要按規(guī)定進行，不能過大或過小，過大會增加端面比壓，加速端面磨損，過小會造成比壓不足而不能起到密封作用。一般要求誤差2.00毫米；動環(huán)安裝后，將動環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能立即自動彈回來。

再次，拆卸機械密封時，嚴禁用手錘和扁鏟，以免損傷密封元件。若結(jié)垢導(dǎo)致拆卸不下時，應(yīng)清洗干凈后再進行拆卸：在泵兩端都采用機械密封的情況下，拆卸時應(yīng)主要互相照顧，防止顧此失彼：對于運行過時的機械密封，如果壓蓋松動，密封發(fā)生移動，那么接觸面的密封性已經(jīng)有極大可能遭到破壞，這種情況下動環(huán)和靜環(huán)必須更換，不能重新上緊機械使用。

3　機械密封出現(xiàn)的故障分析

機械密封故障是機械密封運行中不可避免的問題。主要故障表現(xiàn)為振動、發(fā)熱、磨損，最終出現(xiàn)介質(zhì)泄漏。根據(jù)機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理，結(jié)合生產(chǎn)實踐分析，導(dǎo)致機械密封故障的因素主要有溫度、壓力、被密封介質(zhì)等。

3.1　高溫導(dǎo)致機械密封故障。當(dāng)密封室內(nèi)的溫度超過一定的數(shù)值時，端面摩擦產(chǎn)生的熱就不能夠排出，這時密封端面的溫度過高，產(chǎn)生干摩擦，密封環(huán)摩擦副環(huán)會因為干摩擦發(fā)生熱變形和熱裂。檢修失效的密封環(huán)時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)有貫穿整個徑向端面的裂紋和微溝，尤其是導(dǎo)熱系數(shù)低的材料制作的摩擦副環(huán)更容易發(fā)生端面熱裂。端面熱裂產(chǎn)生的主要原因是密封端面的回轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生大量的摩擦熱致使端面凹凸不平從而加速了磨損。熱裂大多是徑向的，加大了泄漏面積，改變了端面間的眼里分布，致使機械密封喪失了嚴密性，導(dǎo)致端面泄漏增加。

3.2　壓力過大致使機械密封發(fā)生故障。影響機械密封的壓力主要是密封室內(nèi)介質(zhì)的壓力。當(dāng)密封室內(nèi)的壓力超過一定數(shù)值時。會導(dǎo)致密封端面壓力過大，液膜難以形成，密封端面會因此產(chǎn)生嚴重的磨損，發(fā)熱量加大，進而導(dǎo)致機械密封故障。

3.3　密封室內(nèi)介質(zhì)引起的機械密封故障。被密封的介質(zhì)對機械密封的影響很大，如含雜質(zhì)、顆粒的介質(zhì)進入密封室，會劃傷密封面或者破壞液膜的連續(xù)性，使密封磨損嚴重，直接威脅機械密封的壽命。如果介質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)在密封環(huán)、補償環(huán)內(nèi)沉淀，則會影響補償環(huán)的浮動性，若雜質(zhì)沉積在彈簧上，則會影響彈簧彈性，使彈簧失去作用。

3.4　兩密封端面失去膜而造成的機械密封故障。膜的喪失會導(dǎo)致端面的抗摩擦性和抗熱性極度下降，出現(xiàn)端面裂紋，產(chǎn)生機械密封故障。導(dǎo)致膜喪失的主要原因有：端面密封載荷的存在導(dǎo)致密封室內(nèi)缺乏液體，啟動機械時發(fā)生干摩擦；密封室內(nèi)介質(zhì)低于飽和蒸汽壓力，使端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失；密封室內(nèi)的介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢時，端面摩擦和旋轉(zhuǎn)元件的攪拌液體產(chǎn)生熱量導(dǎo)致介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，造成介質(zhì)壓力低于飽和蒸汽壓的狀況。

3.5 腐蝕引起的機械密封故障。腐蝕是威脅機械密封的一大不可忽視因素。腐蝕會使機械密封的零部件損壞，產(chǎn)生嚴重的機械密封事故。主要表現(xiàn)為：密封端面出現(xiàn)點蝕，甚至穿透；碳化鎢環(huán)和不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼易產(chǎn)生晶間腐蝕；焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)生破裂。

3.6　其他因素導(dǎo)致的機械密封故障。在機械密封使用過程中，存在機械密封在設(shè)計、安裝質(zhì)量等不符合要求的地方，這些都是導(dǎo)

致機械密封故障出現(xiàn)的不可忽視因素。

4　機械密封故障的改善策略

根據(jù)我國現(xiàn)階段機械密封的使用現(xiàn)狀，針對機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理，在具體分析機械密封故障出現(xiàn)原因的基礎(chǔ)上，本文認為，要對機械密封故障進行改善，首先要從機械密封設(shè)計上進行根本改善，然后針對出現(xiàn)的問題，采取具體措施解決。具體改善策略如下：

4.1　探索新形式，從根本上改善機械密封設(shè)計。焊接金屬波紋管機械密封具有代替彈簧式機械密封的趨勢說明，機械密封能夠通過改善設(shè)計，采取新的形式，避免故障的出現(xiàn)。隨著各種工藝技術(shù)的不斷成熟，我們有信心能夠找到更加優(yōu)良的機械密封設(shè)計方案，從而改善甚至完全避免現(xiàn)階段機械密封出現(xiàn)的各種故障。機械密封新形式的形成，一方面依賴于不斷進步的高科技和各種工藝技術(shù)，另一方面需要機械設(shè)計人員不斷的探索，創(chuàng)新思想觀念，改變思維方式，以新的角度和新的方法去設(shè)計機械密封。

4.2　具體問題具體分析，根據(jù)故障尋求改善策略。對于機械密封故障的改善，應(yīng)著手于故障本身，落實到具體故障改善策略上。

對于高溫引起的機械密封故障，應(yīng)采取沖洗措施以降低密封室溫度，防止雜質(zhì)的沉積，保證密封環(huán)不被固體顆粒磨損；安裝冷卻裝置，保證密封室內(nèi)的熱能夠及時傳導(dǎo)出去，盡可能降低溫度；選用耐高溫的密封材料，建議使用聚四氟乙烯等有機材料；保持端面溫度在介質(zhì)汽化溫度以下；有裝配關(guān)系的地方應(yīng)選取熱膨脹系數(shù)相近的材料。

對于壓力過大引起的機械密封故障，應(yīng)盡量使密封端面受力合理，減少變形，減少端面寬度：采用高強度材料，盡量減少摩擦磨損：采用平衡性機械密封；選用可靠的傳動方式，如鍵、銷等連接方式。

對于介質(zhì)引起的機械密封故障，應(yīng)采取以下措施預(yù)防：保持兩端面寬度相等，減少雜質(zhì)在密封端面、補償環(huán)等處的停留機會：采用高耐磨材料；定期內(nèi)沖洗，避免雜質(zhì)沉積；在機械密封進門口設(shè)置過濾器或者旋液分離器，防止雜質(zhì)進入密封室內(nèi)；采用波紋管結(jié)構(gòu)防止泄漏顆粒在輔助密封圈處聚積，影響補償環(huán)軸向浮動。

對于缺乏而導(dǎo)致的機械密封故障，一方面應(yīng)保證密封室內(nèi)有液體存在，避免產(chǎn)生干摩擦：另一方面密封室內(nèi)介質(zhì)不能低于飽和蒸汽壓力，避免閃蒸現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，盡量不選用易揮發(fā)的介質(zhì)。

對于腐蝕造成的機械密封故障，選用耐腐蝕的材料：定期對機械密封的零部件進行維護保養(yǎng)：注意機械密封裝置的放置環(huán)境，盡量不放置于腐蝕性的環(huán)境中：對于焊接部位應(yīng)著重進行保養(yǎng)，一旦出現(xiàn)腐蝕立刻進行修正；防止介質(zhì)和外力共同腐蝕機械密封零部件。

在機械密封的設(shè)計、安裝、拆卸過程中，一定要注意符合要求規(guī)范，不要違規(guī)操作，防止機械密封故障的發(fā)生。

機械密封對于現(xiàn)代工業(yè)的作用越來越重要。只有在了解機械密封結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，才能針對其出現(xiàn)的故障采取改善策略。這樣才能保證機械密封的使用效果和正常運轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)活動的順利進行。

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[3]周麗萍.影響機械密封的外部條件分析[J]科技論壇，2009

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關(guān)鍵詞：離心泵 機械密封 故障分析

1 概述

隨著機械密封技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)泵采用的密封裝置正由傳統(tǒng)的填料密封向性能可靠、泄漏量少、使用壽命長、功耗低、無需經(jīng)常檢修的機械密封轉(zhuǎn)變。尤其是在石油化工領(lǐng)域內(nèi)，因處理的介質(zhì)具有易燃、易爆、易揮發(fā)、劇毒等特性，一旦出現(xiàn)泄漏，將嚴重影響生產(chǎn)正常進行，所以，石油化工生產(chǎn)用泵的密封多數(shù)采用機械密封裝置。

經(jīng)對國內(nèi)、外離心泵故障的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，機械密封故障仍占其中的50%～70%，而機械密封故障中絕大多數(shù)屬于事故性故障，事故性故障是指一個或幾個密封零件沒達到預(yù)期的使用壽命便喪失了使用功能，造成整個裝置泄漏量超過了允許值。實踐證明，故障分析是技術(shù)改進和減少故障的一種行之有效的科學(xué)手段。在評定泵用機械密封優(yōu)劣時，采用的主要指標(biāo)為泄漏量、使用壽命和可靠性，這些指標(biāo)貫穿在機械密封的設(shè)計、制造、選型、安裝及使用管理等環(huán)節(jié)。由于流體機械的可靠性主要取決于密封裝置，因此，提高密封裝置的可靠性可大大減少離心泵的故障率。經(jīng)統(tǒng)計分析，除了密封設(shè)計、制造的原因外，超過50%的失效都是用戶使用不當(dāng)或維護不及時造成的。

人們在進行故障分析時，通常習(xí)慣于把故障原因放在機械密封裝置本身，很少有人在機械密封安裝、使用等外部條件方面去查找原因。本文作者將通過分析影響石化行業(yè)泵用機械密封效果的幾種外部因素，提出提高密封裝置運行可靠性和運行周期的建議。

2 機械密封裝置的工作原理

機械密封也稱端面密封，整個裝置至少有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，隨軸旋轉(zhuǎn)的動環(huán)端面在流體壓力及補償機構(gòu)的外彈力(或磁力)作用下，并配以輔助密封與另一固定在端蓋上的靜環(huán)端面保持貼合并作旋轉(zhuǎn)式相對滑動而達到阻止流體泄漏的軸封裝置。兩個緊密貼合的密封端面之間存在一微小間隙，當(dāng)具有一定壓力介質(zhì)通過此間隙時，會形成一層極薄的液膜，該液膜的阻力阻止介質(zhì)泄露，且使端面得到。典型機械密封結(jié)構(gòu)見圖1。

機械密封裝置主要由以下四大部分組成：①由靜環(huán)和動環(huán)組成的一對或幾對密封端面，有時稱密封端面為摩擦副；②以彈性元件（或磁性元件）為主的補償緩沖機構(gòu)；③輔助密封圈；④保證動環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動機構(gòu)。

生產(chǎn)實際中，泵用機械密封裝置流體可能泄漏的途徑有以下幾處：①端面摩擦副的密封面處泄漏。這是決定機械密封裝置摩擦性能和密封性能的關(guān)鍵部位，也是決定機械密封裝置工作壽命的關(guān)鍵所在，因此，對接觸端面的要求應(yīng)給與高度重視。由于動環(huán)與靜環(huán)端面作旋轉(zhuǎn)式相對滑動的動密封，對密封端面的加工要求很高，其平面度為0.0009mm，硬環(huán)表面粗糙度Ra≤0.1μm，軟環(huán)表面粗糙度Ra≤0.2μm。為了使密封端面間保持必要的油膜，必須嚴格控制端面上的單位面積壓緊力。端面上單位壓力過大，不易形成穩(wěn)定的液膜，會加速端面的磨損；端面上單位壓力過小，泄漏量會增加。所以，要獲得良好的密封性能和較長的壽命，在安裝機械密封時，一定要保持端面單位壓力值在最適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。②靜環(huán)與壓蓋的輔助密封件處泄漏和動環(huán)與軸（或軸套）的輔助密封件處泄漏。這兩處是輔助密封面，靜環(huán)與壓蓋間的密封屬靜密封，端面磨損時，動環(huán)僅能沿軸向作微量的移動，此處仍可看作是一個相對靜密封。工程實際中，動環(huán)的追隨性是此處輔助密封的關(guān)鍵，因此，動環(huán)與軸（或軸套）密封面，特別應(yīng)防止銹蝕、水垢或化學(xué)反應(yīng)物料堆積而造成的動環(huán)卡死現(xiàn)象。③壓蓋與密封箱體之間靜密封和軸套與軸的靜密封。這兩處均為靜密封，可根據(jù)密封介質(zhì)選用相容的材料。另外，動環(huán)采用鑲嵌結(jié)構(gòu)也可能在配合處泄漏。

通過機械密封裝置工作原理可以看出，機械密封裝置正常運行應(yīng)滿足以下基本條件：首先，動靜環(huán)端面應(yīng)保持良好的和散熱，防止端面熱變形、熱裂、泡疤、炭化等現(xiàn)象發(fā)生；其次，泵軸的竄量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；另外，泵軸不能有太大的撓度，泵的振動應(yīng)在規(guī)定范圍之內(nèi)，否則密封端面比壓會不均勻。只有滿足以上的外部基本條件，再加上良好的機械密封裝置自身性能，才能達到理想的密封效果。

3 離心泵運行時機械密封故障及分析

機械密封裝置發(fā)生泄漏主要有以下四種情況：一是加水或靜壓試驗時發(fā)生泄漏；二是安裝后、運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生周期性泄漏；三是經(jīng)常性泄漏；四是突發(fā)性泄漏。

對機械密封靜壓試驗時發(fā)生泄漏故障，經(jīng)統(tǒng)計分析，其原因是由于檢修、安裝未達到標(biāo)準(zhǔn)要求。主要有以下幾種現(xiàn)象存在：①動、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時碰傷、損壞。②動、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。③動、靜環(huán)表面有異物。④動、靜環(huán)V形密封圈方向裝反，或安裝時反邊。⑤緊定螺釘未擰緊，彈簧座后退。⑥密封圈未裝或壓緊力不夠，造成軸套處泄漏。⑦彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一或個數(shù)少；密封腔端面與軸垂直度不夠。⑧靜環(huán)壓緊不均勻。

安裝后、運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生周期性泄漏，經(jīng)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，運轉(zhuǎn)中如泵葉輪軸向竄動量超過標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動，工藝操作不穩(wěn)定及密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化均是導(dǎo)致機械密封周期性泄漏的原因。

機械密封發(fā)生泄漏現(xiàn)象的原因主要有以下幾種：①動、靜環(huán)接觸端面比壓過大，摩擦熱引起動、靜環(huán)的熱變形。②安裝時零件受力不勻等，造成密封端面發(fā)生變形。③彈簧比壓過小。④動、靜環(huán)密封面對軸線不垂直，誤差過大。⑤轉(zhuǎn)軸振動。⑥動、靜環(huán)與軸套間形成水垢不能補償磨損位移。⑦安裝密封圈處軸套部位有溝槽或凹坑腐蝕。⑧動環(huán)浮動性差。⑨輔助裝置有問題。

對機械密封突發(fā)性泄漏現(xiàn)象，經(jīng)統(tǒng)計分析，其原因主要有以下幾種：①泵強烈振動、抽空破壞了摩擦副。②彈簧斷裂。③防轉(zhuǎn)銷脫落或傳動銷折斷而失去作用。④輔助裝置出現(xiàn)故障，使動、靜環(huán)冷熱驟變導(dǎo)致密封面變形或產(chǎn)生裂紋。⑤由于溫度變化，摩擦副周圍介質(zhì)發(fā)生冷凝、結(jié)晶影響密封。⑥停泵一段時間再開動時發(fā)生泄漏。這是由于摩擦副附近介質(zhì)的凝固、結(jié)晶，摩擦副上有水垢；彈簧銹蝕、堵塞而喪失彈性，均可引起泵重新開動時發(fā)生泄漏。

4 機械密封故障防治措施

從前面對離心泵運轉(zhuǎn)時機械密封故障及統(tǒng)計分析，可以看出，除了密封設(shè)計、制造工藝本身的原因外，大部分失效原因都是由于用戶使用不當(dāng)或維護不到位造成的。以下就離心泵運行中常見的故障給出防治措施和解決方案。

機械密封裝置是泵的一個重要部件，泵的安裝及運轉(zhuǎn)情況無疑要對密封產(chǎn)生一定的影響。一臺振動很大的泵，密封壽命和泄漏量不可能正常，密封的可靠性明顯下降。此外，軸串量、密封箱端面和軸的垂直度、壓蓋和密封箱止口間隙、泵蓋和泵體的止口間隙、軸套和徑向跳動等，這些部位的尺寸超標(biāo)，對密封性都會產(chǎn)生影響。僅僅提高密封本身的安裝精度是很不夠的，必須全面提高泵的安裝質(zhì)量（包括密封）才能達到預(yù)期的密封目的。

4.1 滿足泵安裝的基本要求

4.1.1 轉(zhuǎn)子部分。為使轉(zhuǎn)子平衡和運轉(zhuǎn)中不至于產(chǎn)生較大的振動，安裝時應(yīng)注意做到以下幾點。

①軸的徑向跳動最大不超過0.03～0.05mm。轉(zhuǎn)子的徑向跳動分別為，葉輪口環(huán)不超過0.06～0.10mm，軸套等部位不超過0.04～0.065mm（小直徑對應(yīng)較小值，大直徑對應(yīng)較大值）。見圖2 軸彎曲的測量及曲線圖。

②葉輪應(yīng)找靜平衡。在3000r/min工作的葉輪不平衡量不得大于以下規(guī)定。

③屬于下列情況之一者還要檢查轉(zhuǎn)子的動平衡。

單級泵的葉輪直徑超過300mm時；兩級泵的葉輪直徑超過250mm時。

④對于彈性柱銷式及其他用鑄鐵制造的聯(lián)軸器，當(dāng)直徑超過￠125mm，總長度超過300mm時也需進行動平衡校驗。

4.1.2 各部件的相對位置公差。密封箱與軸的同軸度0.10mm；密封箱與軸的垂直度0.05mm；轉(zhuǎn)子的軸向串量0.30mm；壓蓋與密封箱配合止口同軸度0.10mm。

4.1.3 與電機的同心度。電機單獨運轉(zhuǎn)時其振幅不超過0.03mm；工作溫度下泵與電機的同心度，軸向0.08mm；徑向0.10mm；立式泵采用的剛性聯(lián)軸器同心度，軸向0.04mm；徑向0.05mm。

4.1.4 泵運轉(zhuǎn)時雙振恒值最大不超過0.06mm。

4.2 減小泵軸竄量

合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，減小泵軸竄量消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，比較理想的設(shè)計方案有兩個:一個是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位；另一個是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān)，同時軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計平衡鼓， 使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對于其它單級泵、中開泵等產(chǎn)品，在設(shè)計時采取一些措施保證泵軸的竄量在機械密封所要求的范圍之內(nèi)。

4.3 增加輔助沖洗系統(tǒng)

在條件允許的情況下，盡量設(shè)計輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107～0.11MPa，如果輸送介質(zhì)屬于易汽化的， 則應(yīng)高于汽化壓力0.1175～0.12MPa。密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)型式、系統(tǒng)壓力等因素來計算。軸封腔壓力很高時或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動以帶走摩擦熱。

5 結(jié)論

通過對泵用機械密封的工作原理及結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合對生產(chǎn)實際中泵用機械密封裝置故障的分析統(tǒng)計，我們發(fā)現(xiàn)，影響時機械密封可靠性的因素不僅與機械密封裝置的設(shè)計和制造有關(guān)，更重要的是要考慮機械密封裝置的安裝、維護和保養(yǎng)等外部的各種影響因素。統(tǒng)計并分析離心泵運行時的機械密封故障，其中絕大多數(shù)出現(xiàn)在安裝與維護過程中，由于安裝未達到技術(shù)要求，使得機械密封裝置的運行周期大大降低。對天津石化運行泵的故障統(tǒng)計分析，其泵用機械密封裝置的正常運行周期高于國內(nèi)同類用泵的平均值，其原因與天津石化長期以來重視職工專業(yè)技能培訓(xùn)工作分不開，職工理論水平的提高和熟練掌握國內(nèi)、外設(shè)備的設(shè)計和結(jié)構(gòu)對泵用機械密封裝置的維護，保障其長期安全、正常運行具有重要意義。

參考文獻：

[1]化工密封技術(shù)，胡國楨，石流，閻家賓.化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

[2]流體動密封，上冊，顧永泉，中國石化出版社，1990.

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關(guān)鍵詞：化工廠； 常用； 機械密封 ；失效分析； 裝配質(zhì)量 ；控制

Abstract: with the development of society, the society for chemical mechanical seal structure design standards and standardization degree of demand is higher and higher, based on this, this paper the author of chemical plant commonly used shallow failure analysis and mechanical seal assembly quality control.

Keywords: chemical plants, Commonly used; Mechanical seal; Failure analysis; Assembly quality; control

中圖分類號：O213.1文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境的問題受到社會的廣泛的關(guān)注，綠色制造的觀念被提出。在化工企業(yè)中，環(huán)境問題變得越來越重要。化工產(chǎn)品的滴漏問題逐漸成為各個企業(yè)重點關(guān)注的問題。目前化工廠動設(shè)備使用的密封方式一般是機械密封，機械密封具有密封性好、性能穩(wěn)定、泄油量少、摩擦功耗低以及對軸的磨損小等優(yōu)點。機械密封的良好的密封性能為化工廠的生產(chǎn)裝置的安全和長期的運行打下了良好的基礎(chǔ)。雖然機械密封在實際的生產(chǎn)中不斷的被改進和完善，在社會的生產(chǎn)中也得到廣泛的應(yīng)用。但是由于各種因素的影響，機械密封的使用壽命不一，長的可以達一到兩年，而短則只有兩三個月甚至是幾個周的時間。因而筆者將結(jié)合實際，分析機械密封失效的原因，并提出對應(yīng)的改進措施。

1、機械密封的結(jié)構(gòu)與工作原理

機械密封是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，是由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面、在液體壓力和補償機構(gòu)彈力（ 或磁力） 的作用以及輔助密封的配合下、保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。機械密封主要作用就是把容易泄漏的軸向密封改變成比較難泄漏的端面密封，其結(jié)構(gòu)包括動密封環(huán)、靜密封環(huán)、彈簧加載裝置和靜密封元件等。

在機械密封過程中，兩個密封端面是緊密貼合在一起的，這就使得密封端面之間的分界形成一微小間隙，當(dāng)有壓介質(zhì)經(jīng)過這一間隙時，就會形成極薄的液膜并產(chǎn)生阻力，從而阻止介質(zhì)泄漏，這種原理還能夠使端面變得，因而能夠達到長期的密封效果。

2、機械密封失效分析

機械密封一旦失效，就會伴隨著出現(xiàn)間歇性、持續(xù)性或嚴重泄漏現(xiàn)象，加快磨損等，下面分析機械密封失效的原因并提出相應(yīng)的解決措施。

2. 1機械密封出現(xiàn)間歇性泄漏

間歇性的泄漏現(xiàn)象主要原因是泵的轉(zhuǎn)子軸向竄動量太大，動環(huán)不能夠及時的補償位移或者是由于泵本身操作出現(xiàn)不平穩(wěn)，造成壓力變動。

處理措施：及時重新調(diào)整軸向竄動量；穩(wěn)定泵的操作壓力。

2.2機械密封持續(xù)性泄漏

對于機械密封持續(xù)泄漏問題首先要判斷泄漏源。出現(xiàn)端面密封問題，可能是由于端面不平、裂紋、破碎、出現(xiàn)熱變形或機械變形，零件安裝時受力不均等原因造成的。需要及時的檢查安裝尺寸是否合理，密封和材質(zhì)是否能夠適于使用工況，密封墊是否壓緊，有無安裝損傷等。然后在檢查密封腔裝配面和其它有關(guān)元件對軸線的垂直度。如果出現(xiàn)密封圈與動環(huán)未貼緊現(xiàn)象，則檢查或更換密封圈；如果是彈簧力不夠或彈簧力偏心，需要調(diào)整或更換彈簧。安裝輔助密封元件過程中可能會出現(xiàn)被壓傷或擦傷，造成介質(zhì)從軸套間隙中泄漏，O形圈老化等現(xiàn)象。檢查密封槽和倒角是否正常，同時要去除毛刺。

2.3機械密封出現(xiàn)嚴重泄漏

出現(xiàn)機械密封嚴重泄漏的主要原因及對應(yīng)措施如下：

（1）摩擦副元件出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，需要及時拆開檢查更換動、靜環(huán)。

（2）動環(huán)不能沿軸向浮動，需要檢查彈簧力是否不夠或是否出現(xiàn)卡住或止推環(huán)有無被卡住等。

（3）彈簧失效。則需要及時的更換新彈簧。

（4）防轉(zhuǎn)銷出現(xiàn)問題，如斷掉或失去作用。需要及時的拆開更換防轉(zhuǎn)銷。

（5）泵猛烈抽空。當(dāng)離心泵突然出現(xiàn)抽空時，泵腔內(nèi)內(nèi)部就會瞬時出現(xiàn)負壓現(xiàn)象。一旦機械密封的彈簧力不能夠支持住這個壓差，則就會造成動、靜環(huán)一起作軸向位移。這時就會使得靜環(huán)防轉(zhuǎn)槽脫離防轉(zhuǎn)銷，同時動環(huán)帶動下靜環(huán)會自動的旋轉(zhuǎn)到某一角度。一旦抽空停止后，防轉(zhuǎn)銷與槽不能恢復(fù)到原來的配合位置，則防轉(zhuǎn)銷就會頂住靜環(huán)，造成靜環(huán)傾斜進而破壞了機械密封。如果泵出現(xiàn)汽蝕時，抽空次數(shù)就會增加。解決這類離心泵的機械密封嚴重泄漏問題必須考慮到防抽空破壞的措施。即在泵抽空時通過一定措施制止防轉(zhuǎn)銷脫出防轉(zhuǎn)槽，即限制動環(huán)軸向位移，使之小于防轉(zhuǎn)銷伸入防轉(zhuǎn)槽內(nèi)的長度。并且在操作過程中要盡可能的防止泵抽空。

2.4機械密封在停用后重新開啟時泄漏

機械密封在停用后重新開啟時泄漏的原因及對應(yīng)的解決措施：

（1） 摩擦面有臟物，例如結(jié)晶物或水垢等。需要及時的拆開清洗密封件。

（2） 彈簧間存在結(jié)晶物或固體粒子造成動環(huán)或推環(huán)卡住等。同樣需要及時的拆開清洗消除。

2.5機械密封的摩擦副表面磨損過快

造成機械密封的摩擦副表面磨損過快的原因及應(yīng)對措施：

（1）彈簧力過大造成端面比壓過大。需要及時更換合適的彈簧。

（2）密封介質(zhì)的清潔力度不夠，需要加強對密封介質(zhì)的過濾。

（3）彈簧壓縮量太大。調(diào)整彈簧。

2.6 機械密封在工作時發(fā)生尖叫

機械密封在工作過程中會發(fā)出尖叫的原因是密封端面不佳的原因，需要及時的加強密封冷卻，消除摩擦熱、改善條件。從理論上講最適宜的的狀態(tài)是摩擦副端面間的處于半液體摩擦狀態(tài)。

3、機械密封的裝配控制

機械密封部位在制造精度上和安裝精度上都有很嚴格的要求。安裝機械密封部件時，重要的是了解并掌握正確的安裝步驟。

3.1安裝前必須檢查零部件是否符合達到了技術(shù)要求：

動環(huán)、靜環(huán)的接觸端面的平直度和光潔度是否符合技術(shù)要求。檢查端面光潔度；與輔助密封圈接觸處光潔度。端面不平直度要求：對液體介質(zhì)密封為0.0006到0.0009mm。b.軸的軸向竄動量的要求通常是小于0.5mm。如帶軸套時，不允許軸套轉(zhuǎn)動。c.安裝機械密封部位的軸或軸套。裝機械密封圈處的表面不能夠有銹斑、裂紋等缺陷，同時其光潔度需要能夠達到要求。d.彈簧壓縮后的工作長度也要能夠符合設(shè)計要求，其允差為2mm左右。e.機械密封的彈簧旋向（ 主要指使用一只大彈簧且承受扭力的情況）應(yīng)與泵軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，以使之越旋越緊。

3.2動環(huán)安裝過程中，必須確保它在軸或軸套上能夠靈活移動。檢查每個密封零件及輔助元件的型號、規(guī)格和配合尺寸保證全都符合要求。檢查零件有無碰傷、變形、裂紋等缺陷，當(dāng)所有的都合格后就可以可使用。

3.3檢查軸或軸套表面的光滑性。避免上面有溝痕或雜物附著。

3.4 檢查軸的竄動量和擺動量能否達到技術(shù)要求。

3.5安裝和裝配過程中要盡可能的保持清潔，避免動、靜環(huán)的密封面被劃傷碰壞，防止用工具敲打密封元件。

3.6壓蓋應(yīng)在聯(lián)軸器找正位置以后再擰緊，壓蓋螺栓要盡可能的均勻擰緊，避免出現(xiàn)壓蓋偏斜現(xiàn)象。

3.7機械密封裝配完成以后，需要打開密封水閥對機械密封是否泄漏進行檢查。用手盤動聯(lián)軸器看軸轉(zhuǎn)動看是否有松動，如果盤不動或很吃力，還需要進一步檢查有關(guān)裝配尺寸是否合格。

總而言之，化工廠中機械密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅僅是一門專業(yè)技術(shù)性，也是一門藝術(shù)。通過合理優(yōu)化和規(guī)范密封結(jié)構(gòu)，能夠有效的保證密封的有效性，從而增加密封的使用周期，降低生產(chǎn)的成本，實現(xiàn)化工企業(yè)的生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性，給企業(yè)長期的運行提供保障。

參考文獻：

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[2].來永斌 陳秀.機械密封失效的原因分析及裝配.[J].與密封.2005(2):163

[3].張軍.密封件質(zhì)量體系的特殊性和解決方案.[J].液壓氣動與密封.2009(6)

[4].劉海光 由文立.對轉(zhuǎn)螺旋槳機械密封故障分析及檢修.[J].液壓氣動與密封 .2009(3)

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關(guān)鍵詞：機械密封；故障處理；原因分析 }

        機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應(yīng)用非常廣泛，機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，嚴重的還將出現(xiàn)重大安全事故。

        從機械密封的內(nèi)外部條件的角度分析了影響密封效果的幾種因素和應(yīng)采取的合理措施。

        1  機械密封的原理及要求

        機械密封又叫端面密封，它是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的的端面在液體壓力和補償機構(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滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。它廣泛應(yīng)用于泵、釜、壓縮機及其他類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。

        機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關(guān)系。但是我們要首先保證自身的零件性能、輔助密封裝置和安裝的技術(shù)要求，使機械密封發(fā)揮它應(yīng)有的作用。

        2  機械密封的故障表現(xiàn)及原因

        2.1 機械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行當(dāng)中，密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。

        2.2 機械密封振動、發(fā)熱故障原因

        設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中，會使動靜環(huán)貼合端面粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。

        2.3 機械密封介質(zhì)泄漏的故障原因

        （1）靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心，往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。（2）周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內(nèi)。但在實際設(shè)計當(dāng)中，由于設(shè)計的不合理，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。（3）機械密封的經(jīng)常性泄漏。機械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏。第二方面，是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏。第三方面，是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面，還包括轉(zhuǎn)子振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動引起泄漏，機械密封輔助機構(gòu)引起的泄漏，由于介質(zhì)的問題引起的經(jīng)常性泄漏等。（4）機械密封振動偏大。機械密封振動偏大，最終導(dǎo)致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動的根源，如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。

        3  處理故障采取的措施

        如果機械密封的零件出現(xiàn)故障，就需要更換零件或是提高零件的機械加工精度，提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。動靜環(huán)的摩擦面的寬度不大，一般在2～7毫米之間。

        3.1 機械密封振動、發(fā)熱的處理

        如果是動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當(dāng)，就要更改動靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。這樣就會減少機械密封的振動和發(fā)熱。

        3.2機械密封泄漏的處理

        機械密封的泄漏是由于多種原因引起，我們要具體問題具體處理。為了最大限度的減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術(shù)要求進行裝配，同時還要注意以下事項。

        （1）裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。（2）修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。（3）裝配輔助密封圈時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動靜環(huán)組裝完后，用手按動補償環(huán)，檢查是否到位，是否靈活;彈性開口環(huán)是否定位可靠。動環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動靈活。

        3.3 泵軸竄量大的處理

nbsp;    合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，設(shè)計方案是:平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。

        3.4 增加輔助沖洗系統(tǒng)

        密封腔中密封介質(zhì)含有顆粒、雜質(zhì)，必須進行沖洗，否則會因結(jié)晶的析出，顆粒、雜質(zhì)的沉積，使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導(dǎo)致機械密封的迅速破壞。因此機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。

        3.5 泵振動的處理措施

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    關(guān)鍵詞:機械密封;故障處理;原因分析 }

    機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應(yīng)用非常廣泛,機械密封的密封效果將直接影響整機的運行,嚴重的還將出現(xiàn)重大安全事故。

    從機械密封的內(nèi)外部條件的角度分析了影響密封效果的幾種因素和應(yīng)采取的合理措施。

    1  機械密封的原理及要求

    機械密封又叫端面密封,它是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置,指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的的端面在液體壓力和補償機構(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滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。它的主要功用將易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的端面密封。它廣泛應(yīng)用于泵、釜、壓縮機及其他類似設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。

    機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)隨泵軸一起旋轉(zhuǎn),動環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面,以防止介質(zhì)泄漏。動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上,并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力,可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下,也保持端面貼合,保證密封介質(zhì)不外漏,并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用,同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的,機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關(guān)系。但是我們要首先保證自身的零件性能、輔助密封裝置和安裝的技術(shù)要求,使機械密封發(fā)揮它應(yīng)有的作用。

    2  機械密封的故障表現(xiàn)及原因

    2.1 機械密封的零件的故障旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行當(dāng)中,密封端面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況,彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。

    2.2 機械密封振動、發(fā)熱故障原因

    設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中,會使動靜環(huán)貼合端面粗糙,動靜環(huán)與密封腔的間隙太小,由于振擺引起碰撞從而引起振動。有時由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良,或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì),也會引起機械密封的振動和發(fā)熱。

    2.3 機械密封介質(zhì)泄漏的故障原因

    (1)靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心,往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞,清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì),或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊,機器、設(shè)備精度不夠,使密封面沒有完全貼合,都會造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏,則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。(2)周期性或陣發(fā)性泄漏。機械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動、軸向竄動量太大,都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓,這樣才能起到密封作用,這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量,給密封端面一個推力,旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓,機械密封要求泵軸不能有太大的竄量,一般要保證在0.25mm以內(nèi)。但在實際設(shè)計當(dāng)中,由于設(shè)計的不合理,往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量,對機械密封的使用是非常不利的。(3)機械密封的經(jīng)常性泄漏。機械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面。第一方面,由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏。第二方面,是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏。第三方面,是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面,還包括轉(zhuǎn)子振動引起的泄漏,傳動、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動引起泄漏,機械密封輔助機構(gòu)引起的泄漏,由于介質(zhì)的問題引起的經(jīng)常性泄漏等。(4)機械密封振動偏大。機械密封振動偏大,最終導(dǎo)致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因,泵的其它零部件也是產(chǎn)生振動的根源,如泵軸設(shè)計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。

    3  處理故障采取的措施

    如果機械密封的零件出現(xiàn)故障,就需要更換零件或是提高零件的機械加工精度,提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果,對動靜環(huán)的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。動靜環(huán)的摩擦面的寬度不大,一般在2~7毫米之間。

    3.1 機械密封振動、發(fā)熱的處理

    如果是動靜環(huán)與密封腔的間隙太小,就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動外徑,至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當(dāng),就要更改動靜環(huán)材料,使其耐溫,耐腐蝕。這樣就會減少機械密封的振動和發(fā)熱。

    3.2機械密封泄漏的處理

    機械密封的泄漏是由于多種原因引起,我們要具體問題具體處理。為了最大限度的減少泄漏量,安裝機械密封時一定要嚴格按照技術(shù)要求進行裝配,同時還要注意以下事項。

    (1)裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。(2)修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑,軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。(3)裝配輔助密封圈時,橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌,以免脹大變形,過早老化。動靜環(huán)組裝完后,用手按動補償環(huán),檢查是否到位,是否靈活;彈性開口環(huán)是否定位可靠。動環(huán)安裝后,必須保證它在軸上軸向移動靈活。

    3.3 泵軸竄量大的處理

    nbsp;   合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置,消除軸向竄量。為了滿足這一要求,對于多級離心泵,設(shè)計方案是:平衡盤加軸向止推軸承,由平衡盤平衡軸向力,由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。

    3.4 增加輔助沖洗系統(tǒng)

    密封腔中密封介質(zhì)含有顆粒、雜質(zhì),必須進行沖洗,否則會因結(jié)晶的析出,顆粒、雜質(zhì)的沉積,使機械密封的彈簧失靈,如果顆粒進入摩擦副,會導(dǎo)致機械密封的迅速破壞。因此機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的,它可以有效地保護密封面,起到冷卻、、沖走雜物等作用。

    3.5 泵振動的處理措施

篇6

[關(guān)鍵詞]電廠水泵 機械密封 故障原因 處理方法

中圖分類號：TM 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）25-0049-01

機械密封是水泵重要的密封形式，這種密封形式具有安全可靠的優(yōu)點，與傳統(tǒng)填料密封的形式相比，機械密封出現(xiàn)的滲漏量比較少，而且維護的周期也比較長，機械密封也有一定的缺點，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在安裝的過程中，對精度要求比較高，所以，技術(shù)人員必須嚴謹認真，保證安裝的精準(zhǔn)性。本文對電廠水泵機械密封常見的故障以及故障產(chǎn)生的原因進行了分析，還提出了處理的方法，希望對相關(guān)技術(shù)人員有所幫助，在今后的維護工作中，避免出現(xiàn)以換代修的維護方式，提高水泵運行的經(jīng)濟效益。

一、機械密封概述

機械密封也被稱為端面密封，其運行的過程中，需要借助彈簧以及密封介質(zhì)，密封介質(zhì)產(chǎn)生的壓力會使旋轉(zhuǎn)的動環(huán)以及靜環(huán)在接觸的過程中，產(chǎn)生較大的壓緊力，使這兩個端面更加貼合，端面之間還需要布置一層薄膜，是為了防止兩個端面在擠壓的過程中出現(xiàn)損壞，由于密封介質(zhì)的壓力會產(chǎn)生一定阻力，這一阻力可以防止水泵中液體的泄漏，達到密封的效果。端面間的薄膜還具有的作用，其可以延長動環(huán)與靜環(huán)使用的年限。機械密封的基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其主要的密封件是靜環(huán)與動環(huán)，輔助密封件是密封圈，用于壓緊的部件是彈簧以及推環(huán)，傳動件是彈簧座與固定螺釘。

機械密封的基本結(jié)構(gòu)形式主要有3種，分別是單彈簧機械密封、多彈簧機械密封、波紋管機械密封，前兩種密封形式主要是借助彈簧的工作原理，彈簧在高速狀態(tài)性容易發(fā)生形變，所以，這兩種機械密封需要在低速的狀態(tài)下使用。波紋管機械密封最大的特點是可以在靜環(huán)出現(xiàn)磨損后，動環(huán)可以繼續(xù)向前運動，這種機械密封形式不容易受到摩阻的影響，但是波紋管機械密封出現(xiàn)的滲漏量比較大，具有較大的安全隱患，在發(fā)現(xiàn)滲漏問題后，必須立即采取措施進行維修。

二、機械密封常見的故障現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因以及處理措施

1、故障現(xiàn)象

水泵機械密封常見的故障形式主要有：振動發(fā)熱、雜音、周期性泄漏、經(jīng)常性泄漏、嚴重泄漏、停用后重新開啟時泄漏以及摩擦端面磨損較大等等。由于出現(xiàn)的故障現(xiàn)象比較多，所以，在處理的過程中具有一定難度，需要針對原因找出最佳的處理措施。

2、產(chǎn)生的原因

水泵出現(xiàn)振動發(fā)熱的原因主要有：端面寬度較大、端面比壓過大、動靜環(huán)面過于粗糙、摩擦副配對不當(dāng)、冷卻效果較差或者效果較差。在水泵運行的過程中，密封有時會發(fā)出尖嘯聲，這主要是由于密封處液不足導(dǎo)致的。出現(xiàn)周期性泄漏可能是由于轉(zhuǎn)子軸向竄動量過大，動環(huán)來不及補償位移，或者轉(zhuǎn)子存在周期性振動，泵本身操作不平穩(wěn)，密封腔內(nèi)壓力不夠穩(wěn)定。經(jīng)常性泄漏出現(xiàn)的原因主要是泵軸振動較大，密封定位不準(zhǔn)，摩擦副未貼緊，摩擦表面存在損傷，摩擦面凹凸不平，彈簧力偏心或者端蓋存在偏移等。出現(xiàn)嚴重泄漏主要是因為摩擦副損傷斷裂、固定環(huán)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動、介質(zhì)出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象、彈簧斷開等。有時水泵停用后重新開動也會出現(xiàn)泄漏，這主要是因為在摩擦面產(chǎn)生了水垢，彈簧間存在介質(zhì)結(jié)晶，動環(huán)卡住。摩擦副表面摩損過大主要是因為彈簧力過大，端面比壓較大，密封介質(zhì)不清潔或者彈簧壓縮量過大等等。

3、處理方法

減小端面寬度、降低彈簧壓力降低端面比壓，提高端面光潔度、更換動靜環(huán)、合理配對，加強冷卻措施、改善條件，增加旁路沖洗管線；擴大管徑增加流量，調(diào)整軸向竄動量，穩(wěn)定泵的操作壓力，排除振動，停車檢修，解決軸的竄動問題，調(diào)整定位，更換或研磨摩擦面，檢查或更換密封面，調(diào)整或更換彈簧，調(diào)整端蓋緊固螺釘與軸垂直，檢查更換動、靜環(huán)，更換密封圈固定靜環(huán)，檢查彈簧力和止推環(huán)是否卡住，更換摩擦副，停泵檢查，更換彈簧或換防轉(zhuǎn)銷，清洗密封件，更換彈簧，加過濾裝置，調(diào)整彈簧。

三、機械密封安裝拆卸應(yīng)注意問題

1、安裝時注意事項：

1.1機械密封產(chǎn)品一般附有說明書和裝配圖。在開始安裝前要通讀一遍。

1.2檢查填函孔及端面是否清潔并無毛刺，除掉軸或軸套上以及鍵槽和螺紋上的毛刺和毛邊；帶傷的軸或軸套應(yīng)更換。

1.3要注意避免安裝中所產(chǎn)生的安裝偏差

（1）上緊壓蓋應(yīng)在聯(lián)軸器找正后進行，螺栓應(yīng)均勻上支.防止壓蓋端面偏斜.用塞尺檢查各點，其誤差不大于0.05毫米。（2）檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙（即同心度），四周要均勻.用塞尺檢查各點偏差不大于0.01毫米。

1.4使用多小彈簧機械密封時，應(yīng)檢查各個小彈簧的長短和剛性是否相同。彈簧壓縮量要按規(guī)定進行.不允許有過大或過小現(xiàn)象。要求誤差不大于2.00毫米。過大會增加端面比壓。加速速端面磨損。過小會造成比壓不足而不能起到密封作用。

1.5動環(huán)安裝后要保證能在軸上靈活移動，將動環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自動彈回來。

1.6調(diào)整端面比壓.端面比壓是關(guān)系到密封性能及使用壽命的重要參數(shù)，它與密封的結(jié)構(gòu)型式、彈簧大小和介質(zhì)壓力有關(guān)。端面比壓過大將損壞摩擦副；比壓過小則易泄漏，往往由廠家給定一個適合的范圍，端面比壓一般取3―6kg?N/cm2。調(diào)整比壓就是調(diào)整彈簧的壓縮尺寸。彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進行.不允許有過大或過小現(xiàn)象，誤差為≤±2mm。

1.7在泵組裝前，應(yīng)擦凈密封面并涂一層油膜。為防止靜電吸附棉線.用干凈的手指涂油最佳。

2、拆卸時注意事項

2.1拆卸機械密封時要仔細，不允許用工具敲打密封元件，以防止密封件被損壞。

2.2如果在泵兩端都用機械密封時，在裝配、拆卸過程中互相照顧。防止顧此失彼。

2.3盡可能把軸上殘留的渣滓清除以利于拆裝，如因有污垢拆不下來時不能強行拆卸，應(yīng)清洗干凈后再進行拆卸。

2.4有些單位的檢修維護人員在處理機械密封故障時還存在著一些誤區(qū)，比如，認為彈簧壓縮量越大密封效果越好。彈簧壓縮量過大，可導(dǎo)致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損。過度的壓縮使彈簧失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力，導(dǎo)致密封失效。

四、結(jié)束語

機械密封是當(dāng)今流體機械廣泛采用的密封型式之一，特別在泵類機械中得到大量的應(yīng)用。比較填料密封有許多優(yōu)點，例如節(jié)省動力、密封可靠等，所以能用機械密封的地方應(yīng)盡量采用。但當(dāng)機械密封出現(xiàn)泄漏及其他問題時，拆裝起來比填料密封麻煩得多，遇到這種情況，它不但顯示不出優(yōu)點，反而成了缺點。所以必須掌握機械密封相關(guān)的安裝、維護知識，正確判斷機械密封出現(xiàn)故障的原因。合理做好機械密封的安裝與維修工作。延長機械密封使用壽命，減少設(shè)備運行中出現(xiàn)的跑、冒、滴 、漏現(xiàn)象，對降低消耗，提高經(jīng)濟效益作用是十分明顯的。

參考文獻

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篇7

[關(guān)鍵詞]機械密封、泄漏、檢修

中圖分類號：TH 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）31-0198-01

循環(huán)氨水泵、采暖水泵等焦化廠重要設(shè)備之一，循環(huán)氨水泵用于供焦?fàn)t噴灑氨水，采暖水泵用于冬季供暖，屬于廠內(nèi)極其重要的設(shè)備，但由于泵本身采用的是填料密封形式，經(jīng)常發(fā)生泄漏現(xiàn)象不但造成環(huán)境影響同時會減短設(shè)備的使用周期。本人通過在日常維護中不斷總結(jié)經(jīng)驗，用所學(xué)的理論和點檢知識將填料密封改成機械密封，取得了良好效果。因此機械密封運行是否正常直接影響水泵以及焦?fàn)t生產(chǎn)。以下是本人在日常工作中總結(jié)關(guān)于機械密封檢修的經(jīng)驗。

一、 機械密封幾種常見的泄漏現(xiàn)象

機械密封經(jīng)長期運轉(zhuǎn)后，動環(huán)和靜環(huán)的端面由于摩擦造成磨損，彈簧和軸套發(fā)生銹蝕或損壞，密封圈永久變形、老化、變硬、粘連等，所有這些原因都會造成機械密封泄漏。機械密封的檢修費用高、價格比較昂貴，因此在日常檢修中總結(jié)分析了以下幾點以便經(jīng)濟維修：

1、 周期性泄漏

（1）轉(zhuǎn)子周期性振動。由于定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡氣蝕都會縮短機械密封壽命和導(dǎo)致泄漏。

（2）水泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，輔助密封與軸的過盈量大，在轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)、動靜環(huán)磨損后得不到補償位移。

處理方法：在保證徑向密封的同時動環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動，在裝配機械密封時軸的軸向竄動量應(yīng)小于0.1m輔助密封與軸的過盈量應(yīng)適中。

（3）機械密封面的油量不足。

處理方法：保證油面高于動、靜環(huán)密封面。

2、高壓產(chǎn)生的泄漏

（1）壓力波及高壓產(chǎn)生的機械密封泄漏

由于彈簧比壓力及總比壓設(shè)計過大和密封腔內(nèi)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(fā)熱量增多造成密封面熱變形。

處理方法：一定要控制裝配機封的彈簧壓縮量，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，高壓條件下的機械密封應(yīng)采取措施。為使端面受力合理盡量減小變形可采用硬質(zhì)合金，并加強冷卻的措施。

（2）真空狀態(tài)運行產(chǎn)生的機械密封泄漏

泵在啟動、停機過程中由于泵進口堵塞抽送介質(zhì)中含有氣體等原因有可能使密封腔出現(xiàn)負壓，密封腔內(nèi)若是負壓會引起密封端面干摩擦，內(nèi)裝式機械密封會產(chǎn)生漏氣漏水現(xiàn)象，真空密封與正壓密封的不同點在于密封對象的方向差異。

處理方法：采用雙端面機械密封來改善條件，提高密封性能。

3、介質(zhì)引起的泄漏

（1）固體顆粒雜質(zhì)引起的機械密封泄漏

如果固體顆粒進入密封端面將會劃傷或加塊密封端面的磨損，水垢和油污在軸表面的堆積速度超過摩擦副的磨損速度，導(dǎo)致動環(huán)不能補償磨損位移，由于固體顆粒會嵌入石墨密封環(huán)的密封面內(nèi)，因此硬對硬摩擦副的運轉(zhuǎn)壽命要比硬對石墨的摩擦副的長。

（2）大多數(shù)機械密封拆解后靜環(huán)和動環(huán)的輔助密封件無彈性，有的已經(jīng)腐爛造成了機封的大量泄漏甚至有磨軸的現(xiàn)象。由于高溫氨水中的弱酸、弱堿對靜環(huán)和動環(huán)輔助橡膠密封件的腐蝕作用造成了機械密封泄漏過大。

處理方法：對腐蝕性介質(zhì)橡膠件應(yīng)選用耐弱酸、堿、高溫的氟橡膠。

4、其他方面

（1）彈簧壓縮量一定在按規(guī)定進行不允許有過大或過小的現(xiàn)象，誤差B12mm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(huán)比壓不足則不能密封。

（2）安裝動環(huán)密封圈的軸或軸套端面及安裝靜環(huán)密封圈的密封壓蓋的斷面應(yīng)倒角并修光以免裝配時碰傷動靜環(huán)密封圈。

二、檢修中需注意的問題

在日常的檢修過程中，人們?nèi)菀讓C械密封的一些附屬零部件的密封作用原理的理解上出現(xiàn)偏差，從而影響正常檢修。

1、認為直接拆卸檢修比不拆好。當(dāng)機械密封出現(xiàn)泄漏情況時不應(yīng)該急于檢修，應(yīng)根據(jù)實際情況進行分析。其實有時候機械密封并沒有損壞，只需適當(dāng)調(diào)整密封或調(diào)整轉(zhuǎn)子角度就可消除泄漏。這樣一是避免了零部件的浪費二是減少了維修人員的勞動。因此在檢修前一定要做好提前判斷避免做無用功。

2、認為動環(huán)密封圈越緊密封效果越好。其實動環(huán)密封圈與軸套間的磨損，引起過早的泄漏；二是增大了動環(huán)軸向調(diào)整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適應(yīng)進行調(diào)整；三是使環(huán)密封圈變形，影響密封效果。

3、認為彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實彈簧壓縮量過大，會導(dǎo)致密封摩擦副的急劇磨損，瞬間就可能燒損。過度的壓縮使彈簧產(chǎn)生永久塑性變形，失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力，從而使密封失效。

4、認為葉輪螺母越緊密封效果越好。機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏是比較常見的。一般認為，軸間泄漏就是葉輪鎖緊螺母沒鎖緊，其實導(dǎo)致軸間泄漏的因素較多，如果軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面被破壞，軸頭螺紋過長，軸上各部件間有間隙，軸間墊圈失效、偏移，軸間內(nèi)有雜質(zhì)等，都會導(dǎo)致軸間泄漏。鎖緊螺母過度只會導(dǎo)致軸間墊圈過早失效。其實適度擰緊鎖緊螺母，可以使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉(zhuǎn)中鎖緊螺母會自動適時鎖緊，使軸始終處于良好的密封狀態(tài)。

5、認為靜環(huán)密封圈越緊密封效越好。靜環(huán)密封圈基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的。一是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般比較脆過度受力極易引起碎裂，二是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)，三是引起靜環(huán)過度變形，影響密封效果。靜環(huán)的安裝形式的選擇要充分考慮在相應(yīng)的工況下的浮動能力，安裝后能自動追隨動環(huán)面與之貼合，如果靜環(huán)密封圈過緊使靜環(huán)安裝后不能浮動，就會產(chǎn)生偏磨過早的失效。

篇8

關(guān)鍵詞：聚醚裝置 離心泵 密封結(jié)構(gòu) 改進設(shè)計

一、聚醚及其生產(chǎn)

1 、聚醚

聚醚，是聚醚多元醇（polyether polyol）的簡稱，是一種低聚物，其主鏈含有醚鍵（—R—O—R—），端基或側(cè)基含有大于2 個羥基（—OH），是由起始劑（一般是多元醇、多元胺或含活性氫基團的化合物）與氧化烯烴在催化劑作用下發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)生成。通常來說，多元醇起始劑有丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油、三羥甲基丙烷等三元醇以及戊四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇；多元胺起始劑有二乙胺、二乙烯三胺等。根據(jù)其實際所含活性原子數(shù)目的所燒可以制成不同官能度的聚醚多元醇。氧化烯烴作為其主要原料之一，一般采用的是環(huán)氧乙烷（EO）、環(huán)氧丙烷（PO）、環(huán)氧丁烷（BO），其中以環(huán)氧丙烷應(yīng)用最多。聚醚產(chǎn)量最大者為以甘油（丙三醇）作起始劑和環(huán)氧化物（一般是PO與EO并用），通過改變PO和EO的加料方式（混合加或分開加）、加量比、加料次序等條件，生產(chǎn)出各種通用的聚醚多元醇。聚醚主要被應(yīng)用于兩個方面，即硬質(zhì)泡沫用聚醚系列以及軟質(zhì)泡沫用聚醚系列，在其他方面如彈性體等也有一定的應(yīng)用。

2 、聚醚的性質(zhì)

聚醚多元醇的物理化學(xué)性能主要是由起始劑和氧化烯烴的類型及分子量來決定。起始劑活性氫的個數(shù)決定了聚醚的官能團度，不同的起始劑合成的聚醚反應(yīng)活性相差很大，一般來說，分子量相差不大時，同時PO類型的聚醚，乙二胺、苯胺類作為起始劑的聚醚活性最高，季戊四醇、這糖類多元醇作為起始劑的聚醚活性也較高，乙二醇、丙二醇作起始劑的聚醚活性較低。同類型的聚醚，羥值越高，分子量越小，反應(yīng)活性越高，粘度越小。

大多數(shù)氧化烯烴類的聚醚都較多或全部選用PO來合成，但也有一些品種，現(xiàn)用PO和起始劑反映，而后用EO來封端，個別品種甚至全部使用EO來聚合。EO封端的聚醚通常比全為PO的聚醚活性高，親水性好，EO含量越高，這種趨勢越明顯。

3 、聚醚的生產(chǎn)工藝

聚醚的生產(chǎn)原料分為三類，分別是氧化烯烴、起始劑與催化劑。首先需要對原料進行預(yù)處理，將起始劑與催化劑混合生成金屬烴氧化物，再經(jīng)真空脫水處理假如反應(yīng)釜中。在金屬烴氧化物進入反應(yīng)釜前，需提前通入干燥氮氣，作用有二，其一空氣中的氧對聚合有阻聚作用，對聚醚有氧化作用，通入的干燥氮氣可防止二者發(fā)生，其二，PO與EO的爆炸極限分別為2.8%~37%、3%~100%。此外，聚醚的合成過程是由起始劑與氧化烯烴在催化劑作用下發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此在反應(yīng)后需及時散出反應(yīng)熱。反應(yīng)完成后還需要進行中和、吸附、脫水、過濾、精餾等處理。

二、聚醚裝置離心泵密封方式的設(shè)計使用現(xiàn)狀

在生產(chǎn)過程中，由于聚醚生產(chǎn)原料與產(chǎn)物中含有腐蝕性、易燃易爆、有毒等危險特性的物質(zhì)存在，其設(shè)備的安全性與密封性必須得到保障。在聚醚生成的反應(yīng)階段，離心泵作為輔助設(shè)備，幫助反應(yīng)的進行，降低生產(chǎn)成本。由于資金、技術(shù)、原材料選擇等方面的差異，泵類的選擇也不盡相同。但是共同的選擇標(biāo)準(zhǔn)只有一個，即實現(xiàn)泵類的絕對密封。以下將具體介紹目前聚醚裝置中離心泵密封的相關(guān)情況。

現(xiàn)階段，聚醚裝置密封方式為單端面機械密封，由一對密封端面組成。此密封方式以軸向方式布置，具有兩個密封環(huán)，分別為動環(huán)與靜環(huán)。在其工作狀態(tài)下，為了保證密封性的穩(wěn)定，為了能使離心泵運轉(zhuǎn)正常，在兩個密封環(huán)之間需要加入液體薄膜。密封中用排出的物料填充滿，再循環(huán)液經(jīng)由離心泵的出口流向流量控制孔板，之后回到密封。在進入密封室，密封室與機械密封端面相毗鄰，形成冷卻液后流經(jīng)密封，最終回到離心泵中。

目前單端面機械密封的密封方式被廣泛應(yīng)用于離心泵的密封中，但是其存在著明顯的缺陷，即單短面機械密封的密封度不夠，仍然存在泄漏，約5ml/h。由于聚醚生產(chǎn)過程中，介質(zhì)存在威脅性，泄漏量的存在不可避免的會造成設(shè)備污染和損壞，甚至是人身傷害和環(huán)境污染。因此，單端面機械密封的密封性不夠，使得聚醚生產(chǎn)存在安全隱患。

三、 機械密封的結(jié)構(gòu)特點

1 、無沖洗水機械密封的結(jié)構(gòu)特點：采用集裝式設(shè)計，便于安裝。無需固定沖洗水管路，只需周期性沖洗。每隔七天或兩天以上停車前后，用水沖洗5 分鐘，沖洗水流量為10 L/min。動、靜環(huán)材料均采用SiC。設(shè)有集裝板和集裝槽，拆裝時不用測量壓縮量，方便、準(zhǔn)確。機械密封區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點：脫硫系統(tǒng)中的漿液含有大量氣泡，氣泡容易在機械密封處聚集，破壞機械密封的膜。在葉輪上開有足夠的排氣孔，保證泵在正常運轉(zhuǎn)情況下機械密封不會干磨擦。錐形機械密封室，腔體容積大，保證機械密封能夠充分的和冷卻。可避免大的顆粒接觸機械密封。泵排水時容易泄空。

2 、 有沖洗水的機械密封的結(jié)構(gòu)特點：需固定沖洗水管路，分為單端面機械密封和雙端面機械密封。單端面機械密封與無沖洗水機械密封的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同。單端面有沖洗水機械密封又分為內(nèi)沖式和外沖式。

內(nèi)沖式：外部有一進水口，從進水口流入機械密封的水在摩擦副外圍形成清潔冷卻介質(zhì)并同漿液一同排出。沖洗水量為0.9 ～1.2m /h，沖洗水的壓力大于密封腔壓力的0.1 ～0.2MPa。［密封腔壓力＝（P +P ）/2 ］

外沖式：外部有一進水口，一出水口。流入機械密封的水起冷卻、沖洗摩擦副背面的作用。沖洗水量為0.9 ～1.2m /h，沖洗水的壓力0.1 ～0.2 MPa。

3 、雙端面機械密封的結(jié)構(gòu)特點 ：在泵啟動前，須先接通沖洗水，停泵3 ～5 分鐘后方可關(guān)閉沖洗水。（沖洗水的作用：一是封堵和平衡泵內(nèi)漿體的壓力，二是冷卻機械密封部件。當(dāng)泵進口壓力P ≥0 時，沖洗水壓力P= ( P +P )， P 為泵出口壓力。動、靜環(huán)材料均采用SiC。有兩個外露管接頭，裝壓力表側(cè)為進水口，另一側(cè)為出水口，沖洗水流量為泵流量的0.1-1%，泵輸送流量較大時取小值，流量較小時取大值，但最小沖洗水水量不低于1 m3/h。

四、聚醚裝置離心泵密封方式的優(yōu)化改進方法

1 、改單端面機械密封為雙端面機械密封

雙端面機械密封原理與單端面機械密封基本相同，區(qū)別在于雙端面機械密封具有兩道密封端，若一級密封失效，二級密封仍然可以進行，防止泄露發(fā)生。在工作時時，需要在兩對面端間引入一般高于介質(zhì)壓力0.05~0.15Pa的封液，以此改善端面間的及冷卻條件，同時可以將介質(zhì)與外界隔離，大大降低了戒指泄漏的可能性。此外，密封液還有著檢驗一級密封是否失效的檢測作用。一般雙端面密封都需要外公密封液系統(tǒng)，向密封腔內(nèi)引入封液進行堵封、和冷卻，且多為循環(huán)冷卻使用。

與單端面機械密封相比，雙端面機械密封的密封性能有了顯著提升，在聚醚生產(chǎn)過程中，保證了離心泵的密封性，降低生產(chǎn)危險。

2 、串聯(lián)式機械密封

串聯(lián)式機械密封是指由兩套或兩套以上同向布置的單端面機械密封所組成的機械密封。兩套密封眼同一方向布置，密封腔壓力逐級降低用于高壓場合。串聯(lián)式機械密封的優(yōu)點體現(xiàn)在兩方面。其一，密封腔數(shù)量變多由原本的一個變?yōu)閮蓚€。其二，密封腔內(nèi)壓力較小，其壓力遠小于冷卻液壓力，因此密封腔內(nèi)的物質(zhì)不會進入到冷卻液中造成事故的發(fā)生。串聯(lián)式機械密封方式的應(yīng)用除了防止介質(zhì)泄露，實際上也解決了介質(zhì)進入冷卻液而造成的事故的問題。

五、結(jié)語

綜上所述，聚醚的生產(chǎn)在我國化工行業(yè)中占據(jù)著一定的地位，其生產(chǎn)工藝也隨著行業(yè)的推進不斷被推敲。聚醚裝置中，離心泵作為其中必不可少的一項設(shè)備，其密封方式的改進一直為行業(yè)關(guān)注。目前行業(yè)多采用的單端面機械密封方式存在著密封性的問題，無法做到零泄漏，這就為聚醚生產(chǎn)埋下了隱患。文章首先對聚醚及其相關(guān)性只加以簡要介紹，并對其生產(chǎn)工藝及流程加以闡述，以當(dāng)下我國聚醚生產(chǎn)為現(xiàn)實依據(jù)，分析聚醚裝置離心泵密封方式的運作及其不足，并有針對性地提出優(yōu)化原理及方法，基于此旨在為我國未來聚醚裝置離心泵密封方式優(yōu)化與改進提供相應(yīng)參考。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：液化氣泵 泄漏 串聯(lián)機械密封 保護系統(tǒng)

1 前言

我車間30萬噸/年氣體分餾裝置泵-4為丙烯塔-1回流泵，輸送介質(zhì)為丙烯、丙烷，該泵自2009年8月份以來，經(jīng)常發(fā)生機械密封（單級）泄漏情況，嚴重時出現(xiàn)噴漏。液化氣具有易燃易爆、低引火點、低粘度等特點，液化氣的頻繁外泄，極大的增加了安全隱患，對裝置的安全、連續(xù)運行造成了較大的影響，并且污染了環(huán)境。同時，頻繁更換密封也造成了資金和人力的浪費。

2 機械密封泄漏原因分析

機械密封靠彈性構(gòu)件和介質(zhì)壓力在動環(huán)和靜環(huán)的接觸端面上產(chǎn)生壓緊力，使兩個端面緊密貼合并做相對運動，也可做補償磨損的軸向移動，且在端面間維持一層極薄的液膜而達到密封的目的，這層液膜具有液體的動壓力與靜壓力，它能平衡密封介質(zhì)壓力和端面，從而達到密封和長久使用的目的。從機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理，液化氣介質(zhì)的性質(zhì)及日常應(yīng)用結(jié)果來看，液化氣泵機械密封泄漏的原因分析如下：

2.1 密封端面液膜閃蒸形成初期泄漏

因為液化氣為易揮發(fā)性介質(zhì)，所以極易汽化，產(chǎn)生相變。液化氣泵機械密封的冷卻系統(tǒng)在結(jié)垢堵塞時，或是工藝條件波動時，由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)元件攪拌液體產(chǎn)生熱量致使介質(zhì)的飽和蒸氣壓上升，當(dāng)密封的工作壓力低于介質(zhì)的飽和蒸氣壓時，端面液膜發(fā)生閃蒸爆裂，喪失，造成密封端面干摩擦，致使密封泄漏。拆解泄漏的機械密封時發(fā)現(xiàn)兩點。

（1）靜環(huán)被輕微咬蝕，有慧星狀紋理，有的石墨環(huán)外沿切邊，是因液膜閃蒸后密封端面傾斜所致；動環(huán)密封面有徑向裂紋 （熱裂），是因密封端面間液膜轉(zhuǎn)化為氣態(tài)時的溫差過大而造成。

（2）靜環(huán)上嚴重磨損和凹槽；動環(huán)有徑向裂紋和變色；O形圈硬化、開裂，是因密封端面干摩擦所造成。

2.2 密封端面結(jié)冰促使更大泄漏

當(dāng)密封端面形成干摩擦，端面磨損出現(xiàn)輕微泄漏后，揮發(fā)的液化氣使周圍的水汽遇冷凝結(jié)成冰晶，密封端面及其周圍結(jié)冰，從而導(dǎo)致更大的泄漏。

3 機械密封頻繁泄漏的解決辦法

針對這一情況，我廠維修車間和丹東克隆密封廠家聯(lián)合對泵-4進行了密封改造，用串聯(lián)機械密封替換以往的單級機械密封。

3.1 串聯(lián)機械密封的結(jié)構(gòu)與機理

串聯(lián)機械密封是由兩對單端面密封同向排列在一起的密封，在串聯(lián)密封中，隔離流體在兩對磨擦副間，將介質(zhì)端一對磨擦副與大氣端磨擦副隔離，起、密封、冷卻作用。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

1―沖洗口；2―彈簧組件Ⅰ；3―靜環(huán)Ⅰ；4―內(nèi)壓蓋；5―泵送環(huán)

6―封油出口；7―封油入口；8―外壓蓋；9―彈簧組件Ⅱ；10―靜環(huán)Ⅱ

圖1 串聯(lián)機械密封示意圖

該密封動環(huán)端面開有動壓半圓槽，密封旋轉(zhuǎn)時可以將更多的介質(zhì)帶入密封端面，在端面間形成液膜，并維持液膜的狀態(tài)和剛度，減少因液化氣性差造成的劇烈摩擦，減少密封端面的磨損，延長密封使用壽命。封油側(cè)密封對封油進行密封，并利用泵送環(huán)輸送封油，保持封油的循環(huán)，帶走摩擦熱并端面。為了加強泵送效果，在設(shè)計中加大泵送環(huán)螺距及導(dǎo)程，調(diào)整泵送環(huán)與腔徑的間隙及螺旋槽深度，同時，將壓蓋上封油的進出口設(shè)計成切向，減少油路的阻礙，方便循環(huán)。

3.2 密封循環(huán)保護系統(tǒng)

串聯(lián)機械密封循環(huán)保護系統(tǒng)由自沖洗保護系統(tǒng)和封油保護系統(tǒng)組成。自沖洗保護系統(tǒng)是借助泵的輸送介質(zhì)液化氣的出口壓力，從泵出口經(jīng)沖洗線到泵密封腔內(nèi)的自沖洗保護。利用輸送介質(zhì)從泵出口到泵密封腔進行自沖洗實現(xiàn)了熱平衡，減輕了密封端面的干摩擦程度，改善了密封的環(huán)境。

封油保護系統(tǒng)由封油罐、管件、閥件、壓力表、溫度計等組成。

在封油罐內(nèi)裝入冷凍機油，由串聯(lián)機械密封上的泵送環(huán)，利用泵軸的轉(zhuǎn)動帶動封油罐內(nèi)的機油，使其在封油罐到密封腔內(nèi)強制閉路循環(huán)沖洗。這樣封油不但帶走了由端面摩擦產(chǎn)生的大量熱量，降低了溫度，而且還使端面得到了充分的，極大程度的避免了端面的干摩擦，提高了機械密封的可靠性。

3.3 串聯(lián)機械密封的特點

從2009年11月份將泵-4改為串聯(lián)機械密封到現(xiàn)在，已有4個月的時間。在這段時間內(nèi)，丙烯塔-1回流泵泵-4從未發(fā)生過密封泄漏情況。與以前使用過的單級機械密封相比，串聯(lián)機械密封有以下特點：

（1）實現(xiàn)了平穩(wěn)生產(chǎn)

隨著串聯(lián)機械密封的使用，泵-4密封頻繁泄漏問題已得到解決，使氣體分餾裝置消滅了因泵密封頻繁泄漏導(dǎo)致裝置停工停產(chǎn)的被動局面。

（2）抗工藝波動的能力加強

由于串級機械密封由兩種保護系統(tǒng)保護，所以當(dāng)工藝不穩(wěn)，自沖洗系統(tǒng)保護作用減小時，封油保護系統(tǒng)將會給密封提供冷卻和，最大限度的避免了輔助密封圈O型環(huán)、V型環(huán)等密封原件的損傷，延長了密封的使用壽命。

（3）安全性高，利于環(huán)保：

如果泵密封一旦泄漏，泄漏出的液化氣會進入密封封油液保護系統(tǒng)的封油罐中，最后通過封油罐的放空口排到低壓瓦斯線中去。操作人員可通過封油罐上面的壓力表指示和封油罐里面封油的液位判斷密封是否泄漏。這樣不僅確保了安全生產(chǎn)，消除了安全隱患，而且還保護了環(huán)境。

（4）使用壽命長，經(jīng)濟效益顯著

串聯(lián)機械密封使用壽命長，避免了以往經(jīng)常更換單級機械密封所造成的資金、人力和物力上的浪費。此外，密封的封油保護系統(tǒng)所用的冷凍機油是內(nèi)部循環(huán)使用，停泵時也不用排放機油，和水冷卻相比，要大大節(jié)省了能源。

4 結(jié)束語

通過對串聯(lián)機械密封的使用，氣體分餾裝置丙烯塔-1回流泵已經(jīng)連續(xù)運行4個多月沒有發(fā)生密封泄漏故障，不僅解決了影響裝置穩(wěn)定運行的重大安全隱患，避免了環(huán)境的污染，而且還產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益，由此可見，串聯(lián)機械密封在液化氣泵上的使用是相當(dāng)成功的。

參考文獻

1 顧永泉.機械端面密封.東營：石油大學(xué)出版社，1994

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（中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000）

【摘要】通過論述新型螺桿泵機械密封材料選擇、機封的密封方案、螺桿間距的試驗證明：試驗所選擇的方案能滿足生產(chǎn)的需要。

關(guān)鍵詞 螺桿泵；機械密封；碳化硅

0引言

我單位使用的老式螺桿泵流量小，不能完全滿足生產(chǎn)的需要且易壞造成生產(chǎn)效率相對較低，統(tǒng)計數(shù)據(jù)：平均3天損壞一臺。為節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率，為此，開展新型螺桿泵的研制。

1螺桿泵的工作原理

雙螺桿泵是一種容積式泵，由主螺桿和從動螺桿相互嚙合，在泵可內(nèi)形成若干彼此相隔的密封腔，使吸入腔與排出腔隔開。螺桿旋轉(zhuǎn)時，吸入腔容積產(chǎn)生變化，將輸送的物料吸入腔內(nèi)，各密封腔帶著輸送的物料軸向移動。物料由吸入口連續(xù)均勻地被推至排出口，完成物料的輸送。泵出口的高壓和進口處的低壓使靠螺桿之間、螺桿與泵殼之間極小的間隙造成的阻力來維持。間隙過大或因磨損而將使物料大量倒流，造成壓力降低，流量減少，使泵的能力下降。

新型螺桿泵選用雙螺桿泵臥式、兩側(cè)吸入、中間吐出的結(jié)構(gòu)，密封形式采用機械密封，減少物料的泄漏，更換容易，延長泵的工作壽命。

2生產(chǎn)現(xiàn)狀

現(xiàn)在使用的螺桿泵為填料密封，泵的密封性能差，容易造成貯槽積液和泄漏，影響生產(chǎn)正常運行；螺桿泵接觸面極易損壞，平均3天損壞一臺。所以提高流量解決泄漏和提高泵額壽命是當(dāng)務(wù)之急。

3準(zhǔn)備工作

老式螺桿泵為填料密封，經(jīng)過調(diào)研知機械密封的泄漏量為調(diào)料密封的1/100（機械密封為3ml/h）[1]。所以選定機械密封為新型泵的密封形式。

4泵試驗

4.1密封材料優(yōu)選試驗

4.1.1材料的選擇

目前用于機械密封的材料有石墨、碳化硅、硬質(zhì)合金、陶瓷、不銹鋼、丁晴-400型圈、乙丙膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、氮化硅、氧化鋁、碳化鈦等材料[1]。

對選擇的密封材料進行物料影響試驗。試驗是在12個2L的容器中進行的，每個容器中都裝有相同的0.5L溶液，再裝1L的二次水，每個容器中分別放入大小相同的不同的密封材料，放入后對每個容器進行攪拌，隔一定時間取樣分析，其試驗結(jié)果見表1（試驗是在常溫下進行的）：

從表1可以看出，只有石墨、硬質(zhì)合金、不銹鋼等對物料有明顯反應(yīng)。因此，石墨、硬質(zhì)合金、不銹鋼不適合新型泵的需要。不采用石墨、硬質(zhì)合金和不銹鋼材質(zhì)作密封材料。

陶瓷比較脆弱，考慮到物料的性能，不宜采用。丁晴、乙丙膠、氟橡膠、聚四氟乙烯等材料多用作填料密封，不耐磨，業(yè)不適合機械密封使用[1]。

經(jīng)過初步分析，擬采用碳化硅、氮化硅、氧化鋁和碳化鈦作為試驗材料。

4.1.2試驗材料的物化性能

1）碳化硅的物化性能

在重載下具有良好的耐磨性和減磨性，熱導(dǎo)率高，抗震性能良好，彈性模量大及良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高熔點、高硬度，具有低的熱膨脹系數(shù)。

同時采用不同燒結(jié)形式，將會獲得不同的物理性能，以適應(yīng)工況要求。

2）氮化硅的物化性能

具有高溫穩(wěn)定性、抗熱震性、化學(xué)穩(wěn)定性和良好的電絕緣性及質(zhì)硬性。對于濃硫酸和濃氫氧化鈉作用也緩慢。

3）氧化鋁的物化性能

兩性氧化物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水微溶于堿和酸，易燒結(jié)。

4）碳化鈦的物化性能

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水，耐酸性強，硬度高，彈性模量大。

4.1.3試驗內(nèi)容

試驗中對機械密封的動環(huán)材料的選擇有以下四種方案：

方案1：動、靜環(huán)材料為碳化硅（整體）；

方案2：動、靜環(huán)材料為氮化硅（整體）；

方案3：動、靜環(huán)材料為氧化鋁（99%）；

方案4：動、靜環(huán)材料為碳化鈦（整體）。

試驗是在老式泵上進行，機封型號及規(guī)格為HM-35，就上訴四種方案進行試驗。試驗是在協(xié)作單位進行的，數(shù)據(jù)見表2：

從表2可以看出，方案1的試驗結(jié)果效果最好。動、靜環(huán)材質(zhì)采用碳化硅。

為進一步驗證方案1的可行性，對所選的機械密封材質(zhì)和結(jié)構(gòu)由協(xié)作配套單位進行試驗，試驗結(jié)果見表3：

該機械密封材質(zhì)按JB/T8091-98標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行進行測試，按JB/T53302-94標(biāo)準(zhǔn)進行判定，該材料完全滿足需要。

4.2密封材料結(jié)構(gòu)方式優(yōu)選試驗

經(jīng)過調(diào)研比較，了解到有三種機械密封形式適合螺桿泵的需求。

機械密封機構(gòu)的三套方案分別為：

方案Ⅰ[2]：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機封，采用腔體（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻。

方案Ⅱ[2]：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機封，采用外接（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻。

方案Ⅲ[2]：單端面、外裝式平衡型機封，采用外接沖洗冷卻。

這三套方案可以通過做實驗來證明哪一種密封方式適合生產(chǎn)的需要。

經(jīng)過理論分析：選擇方案Ⅰ的機械密封型式進行密封泄漏試驗。

方案Ⅰ：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機封，采用腔體（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻。

選定方案后，請協(xié)作配套單位進行機械設(shè)計加工。加工制作的密封件經(jīng)過專業(yè)部門檢驗，全部符合JB4236-86標(biāo)準(zhǔn)。

為驗證機械密封件性能，請協(xié)作配套單位進行相應(yīng)試驗。機械密封經(jīng)過二十于次的性能測試，沒發(fā)現(xiàn)任何泄漏。

4.3螺桿間距的優(yōu)選試驗

以現(xiàn)有泵的軸徑基礎(chǔ)上，不改變泵腔的內(nèi)部尺寸，適當(dāng)增加軸徑，用選定的機械密封作為密封件進行試驗真機試驗。真機共制作了四臺，分別叫1#機、2#機、3#機、4#機。

請協(xié)作配套單位進行相應(yīng)試驗，試驗數(shù)據(jù)見表4：

從表4的實驗數(shù)據(jù)可以看出，2#機流量、揚程偏低，不能滿足生產(chǎn)的需要，而4#機的流量為7.022時，揚程為150米，軸功率為5.426Kw，由于電機不能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需要（設(shè)計時完全按照生產(chǎn)現(xiàn)場的電機功率設(shè)計的），因此實可能使電機過載，次方案部可行。而3#機的性能經(jīng)過多次測試，表明其性能參數(shù)能夠滿足新型螺桿泵的性能要求，即流量為6.5～7.5m3/h，揚程為110～140m。因此我們把流量為7m3/h，揚程為120m確定為泵的設(shè)計點，進行設(shè)計。

為了進一步掌握新型螺桿泵的螺桿與壁厚（外殼與內(nèi)腔工作面）的間距對流量、揚程的影響，又進一步進行如下試驗。

徑向（直徑）間隙3#機進行性能測試，試驗后分別磨削螺桿外徑，使間距由小到大（0.04～0.15mm），以確定間距的影響。其試驗結(jié)果見表5：

試驗表明,當(dāng)間距控制中0.06～0.08mm時，新型螺桿泵的能能最佳，而最佳點又為0.07mm。

5結(jié)論

通過一些列試驗，掌握了新型螺桿泵外徑及間距與流量、揚程的關(guān)系。試驗結(jié)果表明用3#機：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機封，采用采用腔體（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻；機械密封的動、靜環(huán)均采用碳化硅；螺桿間距為0.07mm時的螺桿泵可以滿足生產(chǎn)的要求。

參考文獻

［1］機械設(shè)計手冊(3)[M].2版.機械工業(yè)出版社,2000.6.