雙端面干氣密封

     雙端面機械密封

    單端面機械密封

 
采用標準

 API 682 Plan74

 API 682 Plan54\53\53A\53B\53C

 API 682 Plan11或Plan12等

 
結構

 由兩組摩擦副組成,形成一個充滿帶壓氮氣的密封腔,密封在運轉時,摩擦副間形成3微米左右的氣膜，摩擦副非接觸運轉.從而不會產生磨損,也不會產生熱量。
密封系統簡單，有壓力開關，低壓報警。（選配）
 

由兩組摩擦副組成,形成一個充滿帶壓液體的密封腔,密封在運轉時,摩擦副接觸運行,有摩擦并產生熱量,需要散熱裝置。
其中54方案系統簡單，但只能用于危險性不大介質，其他方案系統復雜。一般需配有液位開關和壓力開關來報警
 1、一組摩擦副組成
2、無輔助系統。其他單端面機械密封沖洗方案會帶有過濾或散熱等系統。
 
安全環保方面高。
1、密封氣采用對環境污染的氮氣，安全環保。
2、采用氣體阻塞原理。在密封腔中加入有壓力高于介質壓力的氣體，實現工藝介質的零逸出。僅有微量的氣體泄漏到環境。
3、由于氣膜的剛性和彈簧力的補償作用，使干氣密封有更強的抗干擾性，對設備性能要求不高。干氣密封可以干運轉。
4、由于密封氣使用管網氮氣，不會有人為操作失誤造成的安全隱患。

 較高。
1、采用甲醇、潤滑油、脫鹽水、無離子水等成本較高且對環境有一定影響的密封液體。經濟環保性銷差。
2、采用液體阻塞原理，在密封腔體中加入壓力高于介質壓力的密封液體，實現工藝介質的零逸出，但有密封液體泄漏到現場。
3、由于摩擦副接觸運行，摩擦副剛性接觸，對設備的跳動和串動量要求高。必須有液體潤滑，否則摩擦產生的熱量會燒壞密封。
4、由于系統復雜，需要對密封液提供單獨的動力，人為操作失誤造成的安全隱患大。

 差。
介質直接泄漏到環境中，對環境造成直接污染，當密封失效時，容易造成大量介質反噴到現場，給裝置的安全帶來巨大的隱患。
 
維護方面

 采用管網氮氣做密封氣，幾乎不需要任何維護。
 維護量大。由于存在密封油的泄漏，造成現場臟，對現場的維護增加難度；另，密封油的減少，需定期為油罐加油。
 檢修頻繁
 
安裝方面

 安裝簡單方便。集裝式干氣密封，不會存在因安裝誤差造成密封的使用壽命變短。系統集成在箱子里，支架所占面積很小，可以安裝在泵基座上?，F場整潔。
 較復雜。密封也可以做成集裝式的，減少人為誤差對密封造成的影響。
系統由于存在油系統，密封的損壞，容易造成密封液受介質的污染，從而增加對密封油的更換。
 散裝式，安裝要求高。存在不可避免的人為安裝誤差，對密封正常使用有很大的影響
 
對工藝

影響

 有微量氮氣進入泵腔體。由于氮氣穩定，不會與絕大多數介質發生化學反應，也不會對工藝介質造成污染，所以對工藝不會造成影響。
 有密封液進入泵腔體，會給工藝造成一定的影響
 不會對工藝造成影響
 
使用壽命方面

 3年左右
 1年左右
 6個月左右
 
運行成本

 1、功率消耗低，僅為機械密封的5%
2、三年內無須備件，無檢修費用。
3、設備壽命到期后可修復，修復費用是新產品的60%。修復后產品質量保證和新產品一樣。
 1、功率消耗高，由于設備連續運轉，摩擦生熱消耗的電能成本是密封運行成本的最大部分。
2、三年內至少需要更換三套備件，會產生三次檢修的相關費用。
3、更換下來的密封無修復價值，只能做報廢處理。
 1、功率消耗高。
2、三年內至少更換6套備件。會產生6次檢修的相關費用。
3、更換下來的密封無修復價值，只能做報廢處理。

延長機械密封使用壽命10項神技能！

機械密封(mechanical seal)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（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。

機械密封結構（典型結構原理見圖1）主要由靜止環（靜環）

1、旋轉環（動環）

2、彈性元件

3、彈簧座

4、緊定螺釘

5、旋轉環輔助密封圈

6、靜止環輔助密封圈

等元件組成，防轉銷7固定在壓蓋9上以防止靜止環轉動。

       機械密封具有密封性能可靠、泄漏量小、使用壽命長、功率損耗少和適用范圍廣等優點，被廣泛應用于各個技術領域，尤其適用于高轉速、高壓差的工作條件和昂貴或有毒及強腐蝕性的工藝介質。同時，機械密封又是設備的最薄弱環節之一。

為延長其使用壽命，除了選擇恰當的摩擦副材料和合適的端面比壓外，正確的安裝和維修也可起到重要的作用。

本文通過日常檢修的實踐，分析了機械密封失效泄漏的主要原因，總結出了如何延長機械密封使用壽命的方法。

2  機械密封失效泄漏的原因分析

化工設備中使用的機械密封種類繁多，型號各異，但主要泄漏點有五處：

①軸套與軸間的密封；

②動環與軸套間的密封；

③動、靜環間密封；

④對靜環與靜環座間的密封；

⑤密封端蓋與泵體間的密封。

機械密封中流體可能泄漏的途徑如圖1中的A、B、C、D 四個通道。

2.1 
動靜環端面磨損導致機械密封泄漏

不管哪種類型的機械密封，最主要的特點即密封面為垂直于旋轉軸線的端面，也就是將極易泄漏的軸向密封改為不易泄漏的端面密封。所以，機械密封失效的主要形式是靜、動環之間的磨損失效。動、靜環端面摩擦副主要靠彈簧推力來壓緊， 阻止泄漏。動、靜環壓得越緊越不易泄漏，但其間的摩擦力也隨之增大，動、靜環接觸端鏡面在較大摩擦力的作用下會很快磨損，最后失效泄漏。

2.2 
工藝條件不穩定和安裝不良導致機械密封泄漏

工藝條件不穩定和安裝不良造成的振動、設備抽空汽化瞬間斷流都會導致機械密封動靜環之間的液膜破壞，使機械密封在無潤滑條件下“干態”運行，密封環溫度迅速上升，有的直接燒毀，有的當泵恢復正常工作狀態時被急劇冷卻，形成熱沖擊而碎裂。沖洗流體與沖洗條件不良也會形成熱沖擊，導致密封環出現徑向裂紋，加劇動靜環的磨損失效。同時，當石墨環超過使用溫度，其表面會析出晶體，在溫度較高的摩擦副附近發生炭化，其微粒進入摩擦副使動靜環急劇磨損失效。

2.3 
機械密封的密封圈失效也是密封泄漏主要原因

動靜環密封圈裝配歪斜；與密封圈相配合的軸或軸套表面光潔度不夠，或配合尺寸過??；密封圈與密封介質發生物理或化學反應，腐蝕變形、老化等，均可導致泄漏。

2.4 
裝配不當導致機械密封泄漏

在裝配機械密封前機封組件清洗不潔凈，組件碰傷或劃傷；裝配不到位；彈簧裝偏、緊固螺釘沒緊固；拆卸時損壞等，都是機械密封提前失效的原因。

2.5
機械密封選型設計不當造成的機封泄漏

由于在化工裝置中工藝介質特性的多樣性，機械密封設計選用不當，使密封端面比壓偏小、偏大或密封材質冷縮性較大等，極易使機械密封失效而導致其泄漏。

3  解決措施

根據上述分析，延長機械密封使用壽命應采取以下措施和檢修方法。

3.1 
彈簧壓縮量調整

調整彈簧的壓縮量就是調整機械密封的端面比壓，關系到密封性能及使用壽命的重要參數，與密封的結構型式、彈簧大小和介質壓力有關。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，一般按3～6kg/cm2取值。彈簧的自由長度A，彈簧剛度K（產生單位壓縮量時承受的載荷），規定要求的比壓P，這些都是廠家給定的參數。壓縮后尺寸為B，則P/(A-B)=k，得出B=A-P/k，這就是彈簧安裝壓縮后的尺寸。如果彈簧安裝后的尺寸過大，可在彈簧座與彈簧之間增加調整墊的厚度，尺寸過小則減少調整的厚度，調整墊的厚度用千分尺量取。

3.2 
動環密封圈松緊

動環密封圈過緊有害無益，一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過早泄漏；二是增大了動環軸向調整、移動的阻力，在工作狀況變化頻繁時無法適時進行調整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動環密封圈變形，影響密封效果。為保證動環的浮動性，其內徑比軸徑大0.5～1mm，用以補償軸的振動與偏斜，但間隙不能太大，否則會使動環密封圈卡入而造成機械密封機械性能的破壞。密封圈的松緊程度以涂上潤滑劑后能以一只手用力壓入為準。

3.3
靜環密封圈松緊

靜環密封圈基本處于靜止狀態，相對較緊密封效果會好些，但過緊將導致：一是引起靜環密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環材質以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環。因此，靜環的內徑一般比軸徑大1～2mm ，密封圈的松緊程度以涂上潤滑劑后能以雙手用力壓入為準。手能較輕壓入則太松，雙手用力壓不進則太緊。

3.4
密封新舊拆換

相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質量或材質選擇不當時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果。在聚合性和深透性介質中，靜環如無過度磨損（當密封面出現裂紋、掉角、劃痕、麻點、飛邊及偏磨，劃痕、麻點貫穿整個密封端面時稱為過度磨損），還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態，使聚合物和雜質沉積為一體，起到了較好的密封作用。

3.5
拆修

機械密封一旦出現泄漏，先不急于拆修，有時密封可能沒有損壞，只需調整工作狀況或適當調整密封就可消除泄漏。如調整彈簧的壓縮量、消除運行設備的振動、清除使彈簧失彈的水垢及動、靜環摩擦副上的水垢等。這樣既避免浪費又解決了實際問題同時還可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經驗提高檢修質量。

3.6
機械密封是精密部件，制造及安裝精度都要求很嚴格，如果裝配不當會影響密封性能，縮短使用壽命，因此必須注意以下要求：

3.6.1  安裝機械密封部位的軸（或軸套）徑向跳動公差按表1。表面粗糙度Ra值應不大于3.2um，外徑尺寸公差h6。安裝機械密封的泵或其它類似的旋轉式機械在工作時，轉子的軸向竄動量不超過0.3mm。密封腔體與密封端蓋結合的定位端面對軸（或軸套）表面的跳動公差按表1。

表1  軸（或軸套）徑向跳動公差

軸（或軸套）外徑 mm
 
徑向跳動公差 mm
 

10～50
 
0.04
 

>50～120
 
0.06
 

3.6.2  安裝旋轉環輔助密封圈的軸（或軸套）端部應按圖2 倒角使其圓滑過渡。

3.6.3  安裝機械密封靜環的密封端蓋（或殼體）的孔的端部按圖3和表2的規定。密封端蓋（或殼體）與輔助密封圈接觸部位的表面粗糙度按圖3。

圖3  密封端蓋（或殼體）安裝要求

表2  密封端蓋（或殼體）的孔的端部安裝要求

軸（或軸套外徑） mm
 
C  mm
 

10～16
 
1.5
 

>16～48
 
2
 

>48～75
 
2.5
 

>75～120
 
3
 

3.6.4  密封零件、軸表面、密封腔體必須清洗干凈，并保證密封端面沖洗液管路暢通。

3.6.5  安裝前，應確認產品型號及規格與設備要求一致。當輸送介質溫度偏高、過低，或有雜質顆粒、易燃、易爆、有毒時，必須采取相應的阻封、沖洗、冷卻、過濾等措施。

3.6.6  在安裝密封的軸，腔體及壓蓋等與輔助密封圈接觸處均勻涂油（注：對乙丙橡膠、或介質不允許注入潤滑油的情況下，可涂抹植物油或肥皂水）。

3.6.7  在安裝密封圈時，不允許涂抹潤滑脂的密封圈禁止涂抹，否則會使密封圈溶脹變大，使機械密封泄漏。

3.6.8  安裝時應核對密封安裝尺寸，一般單彈簧密封軸向安裝尺寸最大允差為1.0mm，多彈簧為±0.5mm。

3.6.9  機械密封套上軸，按設計的工作高度安裝到位。

3.6.10  通孔采用對角線交叉擰緊方式，用螺栓將整個密封與密封腔體（泵蓋）聯接螺栓擰緊。

3.6.11  密封配有輔助系統時，按標示正確連接管路。

3.6.12  安裝后用手盤動旋轉環，保證靈活轉動，并有一定浮動性。然后進行靜壓試驗和動壓試驗后，方可投入使用。

3.7 
集裝式機械密封的安裝

對于集裝式機械密封，機械密封出廠時已將機械密封壓縮量調整完畢，并且進行了機械運轉試驗，所以在我們現場安裝時不允許解體機封或者再次重新調整機封壓縮量。

3.8
波紋管機械密封的安裝

對于波紋管機械密封在安裝前使用煤油對波紋管進行檢漏，確認波紋管完好無泄漏的情況下，方可進行安裝。同時由于波紋管機械密封的波紋管容易破損，在安裝的過程中一定要小心謹慎。

3.9
嚴格工藝操作和工藝指標的控制

在流量調節和開停泵時，避免發生喘振、泵抽空以及沖洗流體斷流等現象。過濾密封介質中的雜質，合理采用自身平衡沖洗方式或外部強制循環沖洗方式，改善沖洗冷卻條件，同時加大沖洗系統的限流孔板孔徑，增加沖洗液量，保證沖洗液的供給平穩和充足，使機械密封的潤滑和散熱狀況得到改善，防止機械密封因過熱出現燒毀、破裂、裂紋、析出結晶等現象，延長機械密封的使用壽命。

3.10 
機械密封的選型

機械密封在選型時，我們一定要給機械密封制造廠家提供設備運行的詳細工藝參數及技術要求，避免由于所選機械密封不適合現場工況而降低其使用壽命。

4  結論

綜上所述，只要嚴格按照機械密封的技術要求進行安裝、維護和使用不僅能達到良好的密封效果，而且還大大延長機械密封的使用壽命。