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關(guān)于泵的密封改造的技術(shù)措施及探討

文檔作者：朱祥玉文檔來源：東營博深石油機(jī)械有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月16日
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第4期 朱祥玉：關(guān)于泵的密封改造的技術(shù)措施及探討 ·39·
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關(guān)于泵的密封改造的技術(shù)措施及探討
朱祥玉
(東營博深石油機(jī)械有限責(zé)任公司，山東東營257091)
摘要：泵的密封改造工作是保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一項(xiàng)重要工作。介紹了泵在密封改造過程中的幾個(gè)技術(shù)問題及措施。
關(guān)鍵詞：泵；機(jī)械密封
中圖分類號(hào)：TH3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào)：1008—021X(2010)04—0039—03
Some Technical Solutions and Discussion About Repairing Pumps
ZHU Xiang——yu
(Dongying Bosun Petroleum Mechanical Co．，Ltd．，Dongying 257091，China)
Abstract：Introduced some technical questions and solutions about seals，repairing of pumps．
Key words：pumps；mechanical seals
在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)騰飛的時(shí)代，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，
能源的開發(fā)，化工行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有越來
越重要的地位。在化工企業(yè)中，主要的動(dòng)力設(shè)備之
一即是泵，由于泵的用途非常廣泛，使用環(huán)境也各不
相同，不同的使用條件需要配備不同的泵用密封，因
此泵在出廠時(shí)一般都配裝盤根密封，而不配備機(jī)械
密封。用戶在使用時(shí)，可以根據(jù)自己的使用條件對(duì)
泵進(jìn)行密封改造，以達(dá)到理想的使用效果。
對(duì)泵進(jìn)行密封的改造工作，主要應(yīng)注意以下幾
個(gè)方面的問題。
1 機(jī)械密封類型的選擇
1．1 根據(jù)應(yīng)用范圍選擇機(jī)械密封
從應(yīng)用范圍上分，機(jī)械密封分為內(nèi)裝式和外裝
式。外裝式密封主要應(yīng)用于壓力不高，腐蝕性強(qiáng)的
介質(zhì)，一般應(yīng)用于化工廠，如鹽化工等，介質(zhì)腐蝕性
強(qiáng)，要求壓力不高，而對(duì)于煉油行業(yè)，腐蝕性稍差一
點(diǎn)，要求壓力高，一般在十幾個(gè)大氣壓左右，高的可
達(dá)四五十個(gè)大氣壓，這時(shí)就應(yīng)選用內(nèi)裝式機(jī)械密封。
1．2 根據(jù)密封介質(zhì)選擇機(jī)械密封
根據(jù)密封介質(zhì)的溫度，黏稠度，有無顆粒雜質(zhì)等
特性選擇密封的摩擦副和合適的密封結(jié)構(gòu)。
a．摩擦副的選擇
摩擦副材料大致分為幾類，石墨，YG6，陶瓷，聚
四氟乙烯等。對(duì)于無潤滑性的介質(zhì)，宜選用有潤滑
性的摩擦面，如石墨，陶瓷等，對(duì)于有潤滑性的介質(zhì)，
若有顆粒雜質(zhì)，則選用硬面摩擦副。常見摩擦副配
對(duì)狀況如表1。
表1
配對(duì)摩擦副 適用介質(zhì)
YG6 一YG6
YG6一陶瓷
石墨，四氟一YG6或陶瓷
有潤滑性介質(zhì)，有或無顆粒雜質(zhì)
無或有潤滑性介質(zhì)，有或無顆粒雜
質(zhì)
無或有潤滑性介質(zhì)，無顆粒雜質(zhì)
b． 密封結(jié)構(gòu)的選擇
密封從結(jié)構(gòu)上分，大致分為大彈簧，小彈簧，四
氟波紋管機(jī)封及金屬波紋管機(jī)封。四氟波紋管機(jī)封
主要用于化工泵，介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，壓力不高，一般在
0．05—0．2MPa，用于外裝式。對(duì)于黏稠狀介質(zhì)或介
質(zhì)含大量雜質(zhì)，宜選用大彈簧機(jī)封，因?yàn)榇髲椈蓪?duì)介
質(zhì)的大黏稠度及顆粒敏感度差，這樣彈簧不至于失
效。小彈簧及金屬波紋管機(jī)封主要用于比較純凈的
介質(zhì)。如果用在黏稠度大或含有大量顆粒的介質(zhì)，
小彈簧或金屬波紋容易被堵塞，另外金屬波紋管機(jī)
封能耐較高溫度，對(duì)于高溫泵宜選用金屬波紋管機(jī)
封。
1．3 根據(jù)耐壓性能選擇機(jī)械密封
從耐壓性能上分，密封類型有平衡型和非平衡
型兩大類，對(duì)于壓力在1．OMPa以下，應(yīng)選用非平衡
型密封．若泵的壓力超過1．OMPa，則應(yīng)選擇耐高壓
的平衡型或部分平衡型機(jī)械密封。
密封的結(jié)構(gòu)型式所適用的介質(zhì)環(huán)境如表2所
收稿日期：2010—02—22
作者簡介：朱祥玉(1971一)，山東廣饒人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)從事石油化工機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)工作。
· 40·
山東化工
SHAND0NG CHEMICAL INDUSTRY 2010年第39卷
刁 。
表2
機(jī)械密封結(jié)構(gòu)型式 適用介質(zhì)環(huán)境
非平衡型穢L堿掰封 jr庾墟力≤1．uMPa
平衡型機(jī)械密封 介質(zhì)壓力>1．OOMPa
大彈簧機(jī)械密封 塑介質(zhì)，富含顆粒雜質(zhì)介質(zhì)，易結(jié)垢
小彈簧機(jī)械密封 比較純凈介質(zhì)，不易結(jié)垢介質(zhì)
金屬波紋管機(jī)械密封 }荔 溫介質(zhì) 較純凈介
四氟波紋管機(jī)械密封 裝強(qiáng)’壓力在0。o5～0。 MPa的低
2 對(duì)泵進(jìn)行數(shù)據(jù)測繪，為泵設(shè)計(jì)機(jī)械密封
確定好機(jī)械密封的類型結(jié)構(gòu)后，需要對(duì)泵進(jìn)行
測繪，以確定機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)尺寸，并為其設(shè)計(jì)軸
套，壓蓋及其它相關(guān)部件，設(shè)計(jì)軸套壓蓋時(shí)，軸套壓
蓋與泵的安裝尺寸應(yīng)盡量與原泵配帶的軸套壓蓋尺
寸一致，否則設(shè)計(jì)出的軸套壓蓋安裝不到泵上或安
裝上后不合適，密封能否長期可靠運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵
設(shè)計(jì)尺寸即是壓縮量，有時(shí)軸套壓蓋的尺寸關(guān)系到
了密封的壓縮量，對(duì)于小彈簧，波紋管機(jī)封，其壓縮
量一般在3—5mm，壓縮量不宜過大，壓縮量過大會(huì)
縮短密封的使用壽命，甚至?xí)斐蔁崃?，?duì)于大彈簧
機(jī)械密封，壓縮量一般在十幾毫米。壓縮量在安裝
時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定或調(diào)整。
設(shè)計(jì)機(jī)械密封時(shí)，要根據(jù)機(jī)械密封的類型，泵及
介質(zhì)的特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)密封的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)設(shè)
計(jì)是否合理，也是影響密封使用壽命的一個(gè)關(guān)鍵因
素。為了延長泵的使用壽命，冷卻水應(yīng)采用經(jīng)過軟
化的水，軟化水在冷卻設(shè)備時(shí)不易在設(shè)備上結(jié)垢。
許多石化企業(yè)，特別是小企業(yè)，冷卻水沒有經(jīng)過軟化
處理，這樣的水在冷卻設(shè)備時(shí)遇到高溫極易在設(shè)備
上結(jié)垢，影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)密封的性能也會(huì)
受到影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)姑芊馐?。遇到這種情
況，在安裝時(shí)應(yīng)及時(shí)與企業(yè)進(jìn)行溝通，為了設(shè)備的正
常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)冷卻水應(yīng)進(jìn)行軟化處理。
3 機(jī)械密封PV值的計(jì)算
機(jī)械密封設(shè)計(jì)完成后，則需要進(jìn)行密封PV值的計(jì)
算，以確定密封設(shè)計(jì)是否合理，能否長期可靠運(yùn)行。
密封的PV值是直接反映機(jī)械密封能否正常使
用的重要性能參數(shù)。每種配對(duì)的摩擦副都有一個(gè)
PV極限值[PV]。密封在運(yùn)行過程中實(shí)際PV值如
果超過[PV]，則密封使用壽命就會(huì)縮短，嚴(yán)重時(shí)運(yùn)
行不長時(shí)間后就會(huì)熱裂，因此密封PV值的計(jì)算是
設(shè)計(jì)機(jī)械密封的重要步驟。
3．1 封端面間平均膜壓的計(jì)算
密封的PV值計(jì)算關(guān)系到一個(gè)重要的力學(xué)參
數(shù)——平均膜壓。油田及石化企業(yè)泵用機(jī)械密封多
數(shù)是在混合摩擦狀態(tài)下工作的，在流體潤滑狀態(tài)和
混合潤滑狀態(tài)下，密封面間存在流體膜層，即存在膜
壓Pm，膜壓是開啟密封面的反啟力，密封端面間平
均膜壓P 與密封介質(zhì)壓力P。之比為膜壓系數(shù)，以
K。 表示，它反映了機(jī)械密封在被密封流體壓差Ps
作用下端面間流體膜的承載能力大小。
由于石化企業(yè)泵用密封均為內(nèi)裝式，這里只討
論內(nèi)裝式機(jī)械密封的膜壓。
(1)對(duì)于液相機(jī)械密封，其膜壓系數(shù)計(jì)算公式
為：
巒
式中：R ，R：——密封面內(nèi)外半徑。
(2)對(duì)于氣相機(jī)械密封，其膜壓系數(shù)為：
K =÷[1+ ]
式中：P ，P ——密封環(huán)內(nèi)外側(cè)壓力。
通過以上數(shù)據(jù)，則可計(jì)算密封面間的平均膜壓
即開啟力：
P =Ps·K (1)
3．2 計(jì)算端面比壓P
在混合摩擦狀態(tài)下工作的機(jī)械密封，密封面間
不僅存在膜壓，還有部分固體接觸，密封面間還存在
接觸壓力F ，單位面積上的接觸壓力稱之為比壓
P ，則端面比壓為：
F
P ： (2)
』Lf
(1)接觸壓力F 的計(jì)算
對(duì)于內(nèi)裝式機(jī)械密封，其接觸壓力為：
Fl】=F 。+F 一F (3)
其中：F ?！獜椈苫虿y組件的彈力，其數(shù)值
可以由儀器測得；
F?！橘|(zhì)通過機(jī)械密封作用在密封面上的
閉合力?？梢酝ㄟ^式(4)計(jì)算：
Fs：P ·Al (4)
式中：P?！幻芊饨橘|(zhì)壓力；
A1=
A — — 流體內(nèi)機(jī)械密封的承壓面積；
3．14×(d 一d2．)
4
式中：dz— — 密封摩擦面外直徑；
d．．——平衡直徑，對(duì)于彈簧式機(jī)械密封，
其值為與動(dòng)環(huán)輔助密封圈配合的軸或軸套直徑，對(duì)
于金屬波紋管密封，其值為d 可以通過式(5)計(jì)
算：(d1+d2)／2。
F ——密封端面間液膜反啟力。
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第4期 朱祥玉：關(guān)于泵的密封改造的技術(shù)措施及探討 ·41·
F ：P ·Af (5)
式中：P — —密封端面間平均膜壓；
Af：
A —— 密封端面實(shí)際接觸面積。
3．14 X(d 一d )
4 (6)
式中：d ，d。— — 密封摩擦面外直徑與內(nèi)直徑。
將(1)，(6)代人(5)，可計(jì)算密封面間液膜反啟
力；通過(2)，(3)，(4)，(5)及F。。，則可計(jì)算端面比
壓Pb。
(2)計(jì)算密封摩擦面的平均線速度V
摩擦環(huán)平均線速度為：V= ~10。(7)
摩擦接觸面中徑為：d中：
式中：n——主軸轉(zhuǎn)速；
d?！Σ镰h(huán)內(nèi)徑；
d ——窄摩擦環(huán)外徑。
由(2)，(7)可得密封的工作PV值．密封能夠
正常工作，應(yīng)使密封的工作PV<[PV]。
常用摩擦副極限[PV]值如表3。
表3
如果通過計(jì)算，密封的工作PV>[PV]，則需要
調(diào)整密封的摩擦端面，軸套等相關(guān)尺寸，以使密封的
工作PV<[PV]。
4 安裝
機(jī)械密封的設(shè)計(jì)在泵的密封改造中是一項(xiàng)很重要
的工作，同時(shí)機(jī)械密封的安裝對(duì)于泵的改造也是至關(guān)
重要的。下面幾點(diǎn)在安裝時(shí)不應(yīng)忽視，應(yīng)引起重視。
(1)在安裝機(jī)械密封之前，應(yīng)首先對(duì)泵的運(yùn)行條
件有一個(gè)大體了解。如泵的冷卻水是否軟化，管線過
濾網(wǎng)是否完好等，如有不利于泵運(yùn)行的工況，應(yīng)及時(shí)與
企業(yè)進(jìn)行溝通，改善泵的運(yùn)行條件，保證生產(chǎn)正常進(jìn)
行。
(2)安裝時(shí)應(yīng)注意對(duì)機(jī)械密封摩擦副的平面度進(jìn)
行檢測。機(jī)械密封加工完成后，如果存放時(shí)間短即進(jìn)
行安裝，則密封面的平面度一般不會(huì)有問題，但如果存
放時(shí)間很長，則在安裝時(shí)，首先應(yīng)對(duì)密封面的平面度進(jìn)
行檢測，因?yàn)闄C(jī)械密封的摩擦面大多是通過過盈配合
鑲嵌到密封座上的．如果存放時(shí)間過長，由于應(yīng)力適
放．密封面會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，密封面的平面度就會(huì)被破
壞，這樣的密封安裝到泵上后會(huì)引起滴漏，因此，安裝
存放時(shí)間過長的機(jī)械密封，在安裝前應(yīng)對(duì)密封面的平
面度進(jìn)行檢測，密封面的平面度應(yīng)小于0．005ram，如果
平面度不合格，則應(yīng)對(duì)密封面進(jìn)行研磨。
(3)安裝機(jī)械密封是一個(gè)比較精密細(xì)致的鉗工工
作。要求安裝人員要細(xì)心，并且需要一個(gè)比較干凈的
裝配環(huán)境，裝配時(shí)泵的各個(gè)關(guān)鍵部位，如軸的外圓，止
口臺(tái)階等都要擦洗干凈，在安裝密封時(shí)應(yīng)注意觀察與
輔助密封圈配合部位的狀況，安裝時(shí)注意不要損壞密
封圈，倒角不好的要用銼刀修整。
(4)安裝機(jī)械密封時(shí)應(yīng)注意一個(gè)關(guān)鍵的裝配尺
寸：壓縮量。密封的壓縮量是影響密封壽命的一個(gè)重
要因素，其大小根據(jù)密封型式不同而不同，大彈簧密封
的壓縮量一般在十幾毫米，小彈簧和波紋管機(jī)封的壓
縮量一般在3-5mm，密封的壓縮量一般在設(shè)計(jì)軸套壓
蓋時(shí)已經(jīng)確定，在安裝時(shí)可以通過調(diào)整軸套，壓蓋密封
墊來調(diào)整。
(5)安裝機(jī)械密封時(shí)應(yīng)注意在摩擦副上添加潤滑
油，若在夏天，機(jī)油或黃油均可，若在冬天，最好添加機(jī)
油，因?yàn)槎禳S油黏稠度太大，添加黃油在盤車時(shí)會(huì)對(duì)
密封產(chǎn)生很大的阻卡力矩。
(6)機(jī)械密封安裝完成后，應(yīng)首先用手盤車，看
運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，是否有阻卡的跡象，如果有阻卡跡
象，則說明安裝有問題，應(yīng)拆泵重新進(jìn)行檢查，找出
毛病后重新進(jìn)行安裝，安裝完成后進(jìn)行試泵，試泵時(shí)
應(yīng)先跟操作工交待好，向泵內(nèi)灌滿液體，保證密封端
面的良好潤滑。
(7)盤車完成后，即可開泵進(jìn)行運(yùn)行，在泵啟動(dòng)
時(shí)應(yīng)注意觀察泵運(yùn)行時(shí)的聲音是否正常，密封部位
有無其它異?，F(xiàn)象，用手觸摸一下密封部位，看是否
發(fā)燙，若無其它任何異常狀況，方可離開，密封安裝
才算完成。
以上是泵的密封改造中應(yīng)引起重視的幾個(gè)關(guān)鍵
問題。通過密封的設(shè)計(jì)及安裝，為泵安裝了可靠的
機(jī)械密封，一般情況下是能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的。但是，泵在
運(yùn)行過程中，有時(shí)也會(huì)由于許多未可知因素造成密
封的失效，這時(shí)，我們應(yīng)通過技術(shù)服務(wù)，找出密封失
效的原因所在，做好與客戶的溝通解釋工作。
(本文文獻(xiàn)格式：朱祥玉．關(guān)于泵的密封改造的技術(shù)
措施及探討[J]．山東化工，2010，39(4)：39—41．)

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