【壓縮機(jī)網(wǎng)】壓縮機(jī)常用的密封有迷宮密封、碳環(huán)密封和機(jī)械密封等。機(jī)械密封是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸封裝置，靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。常用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)由靜止環(huán)（靜環(huán)）、旋轉(zhuǎn)環(huán)（動(dòng)環(huán)）、彈性元件彈簧座、緊定螺釘、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈和靜止環(huán)輔助密封圈等元件組成，防轉(zhuǎn)銷固定在壓蓋上以防止靜止環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于機(jī)械密封具有泄漏量少和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，所以機(jī)械密封是在這些設(shè)備主要的軸密封方式。機(jī)械密封被廣泛地應(yīng)用于各種流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸封，工況不同，使用的密封也不同，按使用條件和設(shè)備可分為高速和普通機(jī)械密封，高壓和低壓機(jī)械密封，高溫、常溫和低溫機(jī)械密封。泵用、壓縮機(jī)用和釜用機(jī)械密封以及耐腐蝕機(jī)械密封和抗顆粒的機(jī)械密封等。通常都按機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和原理來(lái)分類，例如旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封；內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封；平衡型和非平衡型機(jī)械密封。

　　壓縮機(jī)的機(jī)械密封通常面臨線速度高，密封副的pv值高，發(fā)熱、磨損和振動(dòng)，動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)彈簧受離心力的影響，介質(zhì)受攪拌的影響等問(wèn)題，通常采用靜止式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)零件幾何形狀對(duì)稱，減少寬度，以減小摩擦熱或采用可控膜機(jī)械密封。高速密封也可采用中間環(huán)密封（差動(dòng)環(huán)式機(jī)械密封），以降低密封面周速（大約降低一半）。催化裂化氣壓機(jī)用面對(duì)面靜止式雙端面機(jī)械密封，采用聚四氟乙烯密封面，耐凝縮油，嚴(yán)格控制旋轉(zhuǎn)環(huán)的振擺以保持密封面的垂直度，將中間旋轉(zhuǎn)環(huán)夾持固定并用楔形圈密封防止軸套處泄漏并避免晃動(dòng)，采用窄碳石墨密封環(huán)，正確選擇彈簧的剛度和彈簧個(gè)數(shù)來(lái)保持靜環(huán)的追隨性。離心式壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、蒸汽透平以及高速和高壓的流體機(jī)械廣泛采用氣體動(dòng)壓非接觸式氣體端面密封。其中應(yīng)用最廣泛的是部分螺旋槽氣體斷面密封，這種氣體端面密封就是將開(kāi)槽技術(shù)用于氣體介質(zhì)的密封，在摩擦副之間形成一層很薄的氣膜，從而使密封工作在非接觸狀態(tài)下。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)、可靠性高、耗功底，不用封油（省掉了龐大的封油系統(tǒng)），停車時(shí)無(wú)泄漏（不另用停車密封），密封氣體無(wú)油污染問(wèn)題，它與磁力軸承技術(shù)結(jié)合，可以做到全無(wú)油潤(rùn)滑，但需供氣系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)安裝費(fèi)用低、系統(tǒng)可靠，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

　　一．壓縮機(jī)機(jī)械密封組成及結(jié)構(gòu)

　　1.波紋管型機(jī)械密封

　　波紋管是集彈性元件、輔助密封和轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)于一身的密封元件（普通密封不具備此動(dòng)能），其轉(zhuǎn)矩的方式是波紋管機(jī)械密封所特有的，端面比壓均勻，具有耐高溫、追隨性比較好的特點(diǎn)。動(dòng)環(huán)沒(méi)有輔助密封圈，因此減少了一 個(gè)泄漏點(diǎn)，同時(shí)減少了動(dòng)環(huán)的摩擦阻力，改善了動(dòng)環(huán)的追隨性。

　　波紋管式機(jī)械密封的應(yīng)用范圍很廣，從低溫到高溫，從中性介質(zhì)到腐蝕性介質(zhì)，從低速到高速，從普通到苛刻的工作條件都可選用。波紋管有橡膠波紋管及蛇形套、塑料波紋管和金屬波紋管。彈力加載機(jī)構(gòu)與輔助密封是金屬波紋管的機(jī)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(lái)滿足加載彈力。塑料波紋管用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)機(jī)械密封作為輔助密封；彈性元件以及輔助性的密封材料和轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)，這些都是波紋管關(guān)鍵的組成部件，波紋管的正常運(yùn)行脫離不開(kāi)這些密封元件。所以這一類的密封元件從很多方面來(lái)講都和原本的傳統(tǒng)密封元件之間具備諸多的不同點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)，這些元件的目的就是盡可能地降低彈簧和輔助密封的使用程度，盡可能地降低密封元件的使用率。

　　2.窄環(huán)刃邊型機(jī)械密封

　　這種密封元件在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)主要就是在將動(dòng)環(huán)的密封面進(jìn)行窄處理形成很窄的刃邊密封，這種密封元件的寬度控制在0.5毫米至0.6毫米之間，密封元件的平衡比控制在0.5以內(nèi)。由于這種新型的密封元件的密封面足夠窄，這樣就保證了雜質(zhì)不易進(jìn)入，即使有雜質(zhì)進(jìn)入了密封元件內(nèi)刀刃也能夠?qū)⑵淝袛嗪笈懦酵饷?。這種類型的密封元件還能夠避免密封元件出現(xiàn)徑向變形，具有抗高壓的作用，有很好的冷卻效果。

　　3.集裝式機(jī)械密封裝置

　　這種密封式是由傳統(tǒng)的機(jī)械密封發(fā)展而來(lái)形成的新型密封形式，它將軸套、密封端蓋融合在一起，軸套與密封端蓋是集裝式機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的主要元器件，也是基于傳統(tǒng)機(jī)械密封形成的一種密封結(jié)構(gòu)，主要在幾個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化。首先，集裝式機(jī)械密封實(shí)現(xiàn)了軸套與端蓋結(jié)構(gòu)一體化，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)械密封機(jī)、封分離無(wú)法進(jìn)行密封預(yù)調(diào)的不足，通過(guò)在端面上進(jìn)行預(yù)調(diào)可以不斷的進(jìn)行密封裝置的完善，在實(shí)際使用中獲得不斷完善。其次，集裝式機(jī)械密封是以經(jīng)過(guò)性能等合格檢測(cè)的安裝狀態(tài)的形式出廠，使用時(shí)只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的安裝即可，不但不需要像傳統(tǒng)機(jī)械密封一樣進(jìn)行組裝，縮短了設(shè)備安裝時(shí)間，完全符合機(jī)械的運(yùn)營(yíng)需求，而且有效地保障了密封質(zhì)量。第三，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械密封已經(jīng)固定了的規(guī)格，集裝式機(jī)械密封可以結(jié)合生產(chǎn)需要，拓展、改變冷卻與沖洗結(jié)構(gòu)，配合其它輔助設(shè)備，更好地提升生產(chǎn)效率。第四，普通、傳統(tǒng)的機(jī)械密封在安裝時(shí)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都要進(jìn)行拆除重新進(jìn)行安裝，這樣就導(dǎo)致機(jī)械密封的安裝時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，并且裝置的質(zhì)量也是沒(méi)有辦法保證的。但是集裝式機(jī)械密封在出廠前已經(jīng)由專業(yè)人員進(jìn)行了安裝，同時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了出廠試驗(yàn)的檢測(cè)，所以這樣的裝置不僅保證了裝置安裝的時(shí)間也保證了裝置的質(zhì)量。集裝式的機(jī)械密封只需要簡(jiǎn)單的安裝就能夠正常的應(yīng)用于設(shè)備上。第五，集裝式的密封裝置可以根據(jù)客戶的實(shí)際需要進(jìn)行冷卻、沖洗等接口的擴(kuò)展，同時(shí)還能夠和機(jī)械的相關(guān)輔助設(shè)備相連接。第六，這種密封裝置比較方便運(yùn)輸，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中不易出現(xiàn)損壞等。

　　二．機(jī)械密封應(yīng)用失效原因分析

　　1.機(jī)械密封出現(xiàn)斷裂或彈性材料性能下降而導(dǎo)致的密封失效

　　機(jī)械密封損壞，材料彈性失效等是機(jī)械密封失效的常見(jiàn)原因，特別是在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間使用密封元件會(huì)逐漸老化，彈性性能下降。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械密封元件達(dá)到20%以上的失彈率就會(huì)發(fā)生滲漏問(wèn)題。當(dāng)其使用溫度達(dá)到350℃時(shí)，密封彈性材料會(huì)迅速失彈，降低了密封組件的彈力高度，進(jìn)而導(dǎo)致密封泄漏。所以，密封元件在受到長(zhǎng)期載荷作用，或者在高溫情況下運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)彈性松弛，或者是密封裝置變形，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)機(jī)械密封斷裂問(wèn)題。

　　波紋管機(jī)械密封一般來(lái)說(shuō)在經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行使用之后，其密封元件的剛度和彈性都會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降，這主要是由于使用的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易造成密封元件出現(xiàn)失彈的事故。波紋管機(jī)械密封在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程之中，如若失彈率超過(guò)20%，那么就勢(shì)必導(dǎo)致機(jī)械密封的功能出現(xiàn)失效的問(wèn)題，進(jìn)而造成機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)泄漏的情況。在使用波紋管機(jī)械密封的時(shí)候，如果其運(yùn)行的環(huán)境溫度超出300℃，那么在這樣的溫度環(huán)境下會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)械密封出現(xiàn)失彈的情況，一旦機(jī)械密封失彈之后，對(duì)相關(guān)的密封元件進(jìn)行拆除測(cè)量的工作，完成測(cè)量工作之后就能夠發(fā)現(xiàn)其波紋管的組件高度都比初始狀態(tài)減少了2到3mm。如果單從機(jī)械密封失效的原理上來(lái)看，這種密封失效的情況主要還是由于密封元件出現(xiàn)了松弛的問(wèn)題；從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，就是其波紋管之間的縫隙內(nèi)出現(xiàn)了晶體沉淀的情況。這些問(wèn)題浮現(xiàn)的主要原因就是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間在高溫條件下運(yùn)行，產(chǎn)生了很嚴(yán)重的載荷。如果是在高溫的條件下運(yùn)行，并且接觸的比壓逐漸增大，當(dāng)兩種情況一同出現(xiàn)的時(shí)候，那么在這兩者共同的壓迫下，甚至?xí)?dǎo)致機(jī)封出現(xiàn)斷裂的問(wèn)題，溫度和載荷的水平處于越高的情況，那么斷裂事故產(chǎn)生的可能性也就會(huì)越高。

　　2.機(jī)封中石墨環(huán)的磨損嚴(yán)重而引起的密封失效

　　石墨環(huán)的過(guò)度磨損引起的密封失效是比較嚴(yán)重的，波紋管的有效直徑對(duì)機(jī)封的斷面作用，引起比壓的變化。一個(gè)能夠發(fā)揮有效作用的機(jī)封件直徑是需要根據(jù)壓力的變化而進(jìn)行調(diào)整的，波紋管在收到大量外部壓力的作用下，有效直徑就會(huì)在壓力的作用下而變小。但是當(dāng)波紋管受到的壓力是內(nèi)壓時(shí)，有效直徑是隨著壓力的增大而增大的，壓力不斷的加大，就會(huì)使得摩擦副過(guò)度的摩擦，這樣出現(xiàn)的石墨環(huán)過(guò)度摩擦也就會(huì)引起密封失效。

　　3.硬質(zhì)合金環(huán)出現(xiàn)表面的熱裂而引起的密封失效

　　機(jī)封的長(zhǎng)期使用就可能在硬質(zhì)合金環(huán)上出現(xiàn)從硬面中心不斷向外發(fā)散的粗細(xì)不一的裂紋，這些都是由于熱裂原因造成的密封失效。所以分析失效的原因主要就是進(jìn)行熱裂原因的分析，局部的熱應(yīng)力是導(dǎo)致熱裂現(xiàn)象的最主要原因，硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座這兩種材料的膨脹系數(shù)是有差別的，不管是采用堆焊的結(jié)構(gòu)，還是采用整體的結(jié)構(gòu)，密封沖洗液的類型、密封沖洗的方式、沖洗液的流量這些都是引起機(jī)封端面熱裂的原因。

　　4.由于密封墊的失效而引起的密封失效

　　要想確保密封的效果，那么輔助的密封元件在確保密封效果的時(shí)候是非常重要的，其中靜環(huán)的密封墊片的損壞是引起密封失效的關(guān)鍵原因。這些密封墊的損壞主要是因?yàn)樵诿芊鈮|的安裝過(guò)程當(dāng)中由于工作的失誤而導(dǎo)致的密封墊的損壞，軸套的錐形鋁墊，一種情況下在安裝的過(guò)程當(dāng)中密封墊的螺栓力受力不夠均勻，密封墊由于變形緊密的和軸貼合在一起；另外一種情況是高溫的長(zhǎng)期作用，密封墊出現(xiàn)老化的情況。

　　三．提高化工機(jī)泵機(jī)械密封性能的措施

　　1.機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的選取

　　通常情況下，現(xiàn)在應(yīng)用的結(jié)構(gòu)主要有內(nèi)裝式和外裝式、內(nèi)流式和外流式、旋轉(zhuǎn)式和靜止式、單彈簧式和多彈簧式、單端面和雙端面、非平衡式和平衡式六種分類，其都有和自己相適應(yīng)的場(chǎng)合。目前市場(chǎng)上大多數(shù)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)都采取內(nèi)裝端面型，這種結(jié)構(gòu)是比較簡(jiǎn)單的，在生產(chǎn)上是比較容易的，在強(qiáng)腐蝕性、顆粒性的介質(zhì)中是都適合的。它在壓力低和介質(zhì)危險(xiǎn)的等級(jí)低的的情況下適用。

　　高性能的機(jī)械密封體和內(nèi)裝端面結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封體在適用范圍上正好是互補(bǔ)的，對(duì)于出口壓力和離心轉(zhuǎn)速都是比較大的，機(jī)械密封就被設(shè)計(jì)成了內(nèi)流型、靜止型等，這樣就和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需求相適應(yīng)。在設(shè)計(jì)機(jī)械密封裝置的時(shí)候一是采取在靜環(huán)處放置彈簧的手段，一種是采取內(nèi)流型的設(shè)計(jì)。這些措施都是保證機(jī)械密封裝置平穩(wěn)運(yùn)行的有效措施。

　　2.密封材料的選取

　　機(jī)械密封面是有一定的精度的，而它的精度是由密封面的材料決定的，所以要想機(jī)械密封保持一個(gè)良好的使用質(zhì)量，我們就必須保證好密封材料的質(zhì)量過(guò)關(guān)，一定做到密封面材料和所要求的精度完美契合。

　　2.1 密封面硬材料如何選用

　　目前市場(chǎng)上比較廣泛的硬材料主要分為四種：第一：金屬材料：包括模具鋼、鑄鐵等。金屬材料主要適用于油類液體，相對(duì)負(fù)荷要求比較低的，現(xiàn)在的密封表面中金屬材料已經(jīng)應(yīng)用的不多了。第二：工程陶瓷類：負(fù)荷等級(jí)要求中等，在海水和藥液的密封中應(yīng)用的比較多，這種材料的耐腐蝕性很強(qiáng)，但是不耐熱，現(xiàn)在碳化硅已經(jīng)逐漸的代替了工業(yè)陶瓷。第三：硬質(zhì)合金材料：這種材料的主要特點(diǎn)是韌性高、耐腐蝕性強(qiáng)，現(xiàn)在已經(jīng)成為了最受歡迎的密封面材料。第四：新型陶瓷材料：現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的新型陶瓷材料主要有碳化硅，它在硬度上可以和金剛石相媲美，同時(shí)還有很強(qiáng)的耐腐蝕性，同時(shí)還能在極高的溫度下保持優(yōu)點(diǎn)。

　　2.2 密封面軟材料如何選用

　　在機(jī)械密封中應(yīng)用的最多的軟材料是石墨，石墨有很好的潤(rùn)滑性、成本低、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，在使用的時(shí)候一般都會(huì)根據(jù)不同的場(chǎng)合需求對(duì)石墨進(jìn)行熱固性樹(shù)脂的浸漬。聚四氟乙烯中添加石墨粉、玻璃纖維等材料能夠?qū)ζ湫阅苓M(jìn)行改善，同時(shí)還保持了耐腐蝕性能，同時(shí)軟性材料還有工程塑料。在密封面軟材料的選用上需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，選取適合機(jī)械類型和生產(chǎn)需要的材料。

　　3.改造機(jī)封的冷卻水系統(tǒng)

　　將原本能力不足的熱換器進(jìn)行技術(shù)上的改造，促進(jìn)其進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，將熱面積進(jìn)行擴(kuò)大。將冷卻水的管線進(jìn)行重新配置，改變?cè)欣鋮s水循環(huán)量不足的現(xiàn)象，進(jìn)一步的提高冷卻效果。在原先冷水沖洗管上安置上節(jié)流閥，進(jìn)行沖洗量和壓力的監(jiān)控，防止沖洗的水量問(wèn)題引起的不良后果。同時(shí)，在進(jìn)行冷卻水系統(tǒng)的改造完成后，要進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的正確維護(hù)。

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