关于化工机泵新型机械密封的应用研究

（1 .浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000

2.乐山协鑫新能源科技有限公司，四川 乐山  614800

3.内蒙古工大华远工程技术有限公司，内蒙古 呼和浩特  010050

4.鄂尔多斯市昊华国泰化工有限公司，内蒙古 鄂尔多斯  017400）

摘  要：在现阶段的发展中化工企业得到了快速的发展，这也就促进了化工机泵的使用，目前化工机泵得到了众多企业的使用，其中使用最多的是新型双端面机械密封，这种设备是接触式波纹管类的机械密封，机械端面在运行的过程中，会产生一定的摩擦，在摩擦过程中会出现一定的热量，从而导致流体膜出现结焦，除此以外，机械密封也会出现一定的老化以及裂缝等，这些问题的存在会在极大程度上影响到新型机械密封的运行质量和工作效率。本文在此基础上介绍了新型机械密封的组成结构，说明了新型机械密封运行中出现问题的主要原因，并针对这些问题提出了针对性的解决措施，希望能够为新型机械密封的发展以及应用提供一定的借鉴作用。

关键词: 机械密封；结构；腐蚀性；磨损

在现阶段的石油化工企业的发展过程中，机械密封属于非常重要的零部件，尤其是对于动力机械以及流体机械来说，可以说是必不可少的零部件之一，对企业的生产设备以及机器运行来说发挥着至关重要的作用，所以企业在实际的发展中一定要重视新型机械密封的使用和维护。

1  现阶段新型机械密封的组成以及结构

机械密封具有着良多的优点，其密封性相比于其他来说要更好，性能也更加稳定可靠，出现泄露的可能性更小，并且去使用周期也相对来说更长，这一系列的优点都促使着机械密封被广泛的应用于化工机泵领域之中，不仅如此，在不断地发展更新之后，还逐渐成为了大多数机械设备的关键元件所在。在整个石化工业行业之中，机械密封的应用并不罕见，其被灵活地应用在诸多的旋转设备上，以期提升设备的实用性能。当前我国科技发展的速度也越来越快，机械密封的制造技术理所应当地也得到了推进发展，现如今的机械密封制造技术也愈发的成熟完善，已经衍生出了许多的新型机械密封的结构。在我国当前的发展中石油化工企业的日常运行工作之中，通常情况下都会采用机械密封的结构，主要还是由于其自身所具备的良好优势。通常情况下，运行机械密封结构都能够提升其密封的性能，增强运行性能的可靠性，延长设备的使用周期，泄露的可能性也更小。

1.1 波纹管型机械密封

弹性元件以及辅助性的密封材料和转矩传动，这些都是波纹管关键的组成部件，波纹管的正常运行脱离不开这些密封元件。所以这一类的密封元件从很多方面来讲都和原本的传统的密封元件之间具备诸多的不同点，一般来说，这些元件的目的就是尽可能的降低弹簧和辅助密封的使用程度，尽可能的降低密封元件的使用率。

1.2 窄环刃边型机械密封

这一类的密封元件从一般角度来讲，在结构上拥有的最大特点依旧是能够对动环的密封面进行一些窄处理的措施，所以能够促使其形成很窄的刃边密封的状态，这样的密封元件的宽度严格意义上都必须要控制在0.5mm—0.6mm之间，对于密封元件的平衡比，也必须要能够维持在0.5的范围之内，因为这类新型的密封元件的封面基本上都很窄，这样的特点就能够在一定程度上避免了杂质的侵入，尽管有一些杂质进入到了密封元件，其自身内刀刃也能够高效地对其进行切断并且将其排除内部。这一类的密封元件通常都不容易出现径向变形的情况，具备良好的抵抗高压的性能，还具有良好的冷却效果。

1.3 集装式机械密封装置

这一类的密封元件是依赖于以前传统的密封元件的基础上发展衍生出的新型密封形式，其主要是将轴套以及密封端盖进行了一个融合，相比于传统的普通密封元件来说，其大致具备以下五个优势特点。

（1）这种机械密封都已经摆脱了原本旧有的机械密封元件在装置上存在的不足和缺陷，其装置只有机封元件本身这一部分，反而创新形式，将轴套和端盖之间进行了融合，创新改造形成了一体的装置，并且还能够通过对端面上进行预调的这种方式来对整体的密封装置进行完善发展。

（2）原先的传统机械密封元件的安装相对来说都比较复杂，如若某一环节真的出现了差错，那么就必须药全部拆除，从头进行整体的安装工作，这样就会导致其安装的环节不简便，反而十分的繁琐。不仅仅会消耗过长的时间和精力，还会造成产生巨大的费用损失，甚至都没有办法保证其装置的质量是否过关。不过集装式机械密封在出厂之前就已经经由厂内专业人员进行了完善的安装工作，并且其成品已经通过了出厂试验的检测环节，这样的装置不仅仅能够大大缩减安装消耗的时间，还能够同时确保安装的质量不存在问题，集装式的机械密封仅仅只需要通过几步简单的安装便能够投入到正常的使用之中。

（3）集装式的密封装置还能够按照不同的客户提出的实际需求来完成冷却、冲洗等接口的延展工作，甚至还能够进行一些其他和机械相关的辅助设施的连接工作。

（4）这一类的密封装置比压通常是已经在出厂之前就完成了调整工作，是切实的贴合机械运行的实际需求的，所以能够充分的保障其质量水平和使用性能。

（5）这一类的密封装置大多数都是很容易进行运输的，并且其在运输的过程之中也轻易不会出现损坏的情况。

2  造成机械密封失效的原因

2.1 机封失去弹性或者机封出现断裂而导致的密封失效

波纹管机封一般来说在经过了长时间的运行使用之后，其密封元件的刚度和弹性都会出现不同程度的下降的情况，这主要是由于使用的时间过长，就会造成其密封元件出现失弹的事故。波纹管机封在实际的运行过程之中，如若失弹率超过了百分之二十，那么就势必会导致其机械密封的功能出现失效的问题，进而会造成机械出现泄露的情况。在使用波纹管机械密封的时候，如果其运行的环境温度超出了三百摄氏度，那么在这样的温度环境下会直接导致其机械密封出现失弹的情况。一旦机械密封失弹之后，对相关的密封元件进行拆除测量的工作，完成测量工作之后就能够发现其波纹管的组件高度都比初始状态减少了两到三毫米。如果单单从机械密封失效的原理上来看，这种密封失效的情况主要还是由于密封元件出现了变形的情况，这种情况往往是永久性的，或者是其应力上出现了松弛的问题；从另一个方面来说，就是其波纹管之间的缝隙内出现了晶体沉淀的情况，这些问题浮现的主要原因就是因为长时间在高温条件下运行，产生了很严重的载荷。如果是在高温的运行条件下，并且其接触的比压逐渐增大，当这两种情况一同出现的时候，那么在这两者共同的压迫之下，甚至会导致机封出现断裂的问题，温度和载荷的水平处于越高的情况，那么断裂事故产生的可能性也就会越高。

2.2 机封中石墨环的磨损严重而引起的密封失效

密封失效造成的石墨环过度磨损相对非常严重，波纹管密封部分的有效直径会引起一定的压力变化，但能充分发挥自己的密封直径必须能够根据压力的变化进行调整，一旦波纹管是较强的外部压力，其有效直径将由于压力而缓慢减小。但是如若波纹管受到的压力是来自内部，那么有效直径的变化是与受到外压时正好相反，是随着压力增大而逐渐变大的，当压力不停地增加的时候，就会导致其摩擦的幅度过大，出现磨损的情况。

2.3 因为硬质合金环出现表面的热裂而引起的密封失效

长期使用机器密封可能会导致硬化物环出现裂缝，一般集中在硬表面，是由于热原因导致的密封失效。在分析这种故障情况的原因的过程中，主要需要分析温暖发生的原因。因此，局部热应力是造成其热现象的最关键原因，因为膨胀系数中的碳化物环、环材料，无论是采用桩焊结构还是采用整体结构、密封洗液类型和采用洗液流选择的方法，都可能是造成密封表面热的原因。

2.4 由于密封垫的失效而引起的密封失效

要想确保密封的效果，那么辅助性的密封元件是必不可少的，在辅助性密封元件之中，静密封圈的密封垫圈损坏，会导致整体密封失效。静电环的垫圈是保证密封效果的关键。这些垫片损坏的主要原因是安装过程中的操作错误。工作错误会直接导致垫片损坏，进而导致整体密封失效。轴套的锥形铝垫出现损坏主要是由于以下两种原因，其中一种就是由于在对其的安装工作之中，密封垫的螺栓力的受力出现偏差，这就会导致其出现变形的问题。因此，它与轴紧密地结合在一起；另一种更常见的情况是由于温度，由于长期的高温作用，导致密封垫老化问题，然后导致其失效。

3  提高化工机泵机械密封性能的措施

3.1 机械密封结构的选取

通常情况下，当前应用的结构还是以内装饰和外装式、内流式和外流式、旋转式和静止式、单弹簧式和多弹簧式、单端面和双端面、非平衡式和平衡式这六种类型为主，这些都有不同的适用场合，各司其职。目前市场上大部分泵式密封基本为内端面结构，该结构复杂性不高，易于生产，对强腐蚀性和颗粒状介质具有较强的适应性。它非常适用于低压和低风险介质。

3.2 密封材料的选取

机械密封面对精度的要求比较严格，然而其精确的确定主要是由密封面所采取的材料决定的，因此要想确保机械密封保持一个良好的使用质量，那我们就必须保证其采取的材料的质量必须过关，一定要保持密封面材料和其所要要求的精度材料完美的契合。

3.2.1 密封面硬材料如何选用

我国现在应用的硬材料主要还是以以下四种为主：第一是金属材料。这些金属材料的主要应用范围是在油液中，相对于负载要求不太高，目前的密封表面可以使用金属材料很少这些金属材料的主要应用范围是在油液中，相对于负载要求不太高，目前的密封表面可以使用金属材料很少。第二是工程陶瓷类。这一类的材料负荷的等级要求都不是很高，处于中等水平。一般用于海水和医药液体密封。虽然该材料的耐腐蚀性很好，但其耐热性不太好，所以现在它已逐渐被碳化硅所取代。第三是硬质合金材料。该材料具有良好的韧性和耐腐蚀性强，具有许多优点，现如今已经成了密封面材料界的宠儿。第四，新型陶瓷材料。现如今广泛应用的新型陶瓷材料主要就是刚才提到的碳化硅，它的硬度十分的高，甚至能够和金刚石不相上下，与此同时其耐腐蚀性能也十分的好，并且在高温的条件下依旧能保持其良好的性能，所以这种材料相对来说也比较受欢迎。

3.2.2 密封面软材料如何选用

在机械密封面的选材工作之中，最受欢迎的软材就是石墨。因为石墨具有极强的润滑性，并且其所需要的成本也不高，化学的性质也十分的稳定，所以在适用的过程之中，通常会按照不同的场合需求对石墨采取热固性树脂浸渍的手段。在聚四氟乙烯之中加入适当的石墨粉以及玻璃纤维等等这些材料，往往都能够在改善其性能的同时还保留其耐腐蚀性的优势。在密封面软材选择的过程之中，一定要按照实际的需求情况来进行选择，选取适合机械类型以及生产要求的材料。

3.3 改造机封的冷却水系统

对原本能力不足的旧热换器进行改造，促进其进行技术创新，扩大其热覆盖的面积。重新配置系统内对水进行冷却的管线，改进原本存在的冷却水循环量不够的情况，进一步地提升最终获取的冷却效果。在原先就有的冷水冲洗管的基础上进行节流阀装置的安装，对其进行冲洗量以及压力的监控，避免其因为冲洗的水量问题而导致出现一系列的不良后果。与此同时，完成了相关的冷却水系统的改造任务之后，就要完善对其的正确维护措施。

4  结语

通过以上我们可知：机械密封在化工机泵之中的运用是十分重要的，当前我国的机械密封虽然取得了一定的发展成果，但是依旧存在着一些不足的地方。对于当前阶段存在的不足之处我们要能够做到对症下药，提升其原本的不足之处，创新机械密封的形式以提升化工企业的发展活力，保障我国的化工企业能够健康稳定持久的运行下去。

参考文献：

[1] 李勇. 关于化工机泵机械密封的应用的探讨. 中国石油和化工标准与质量. 2010 年.

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