泵密封seal的基础知识

密封(Seal)基础密封(SEAL)基础内部教学用-社外密1/120学习目的1.可说明密封种类、特点和使用方法2.可说明与机械密封(MechanicalSeal)相关流体的基本特性3.通过学习机械密封基础理论，可按种类特性、选定条件、运行条件来区分适用4.可区分说明干气密封(DryGasSeal)的原理、优缺点、系统(System)5.可掌握说明API682的基本概念6.了解现场故障(Trouble)事例，事前预防故障发生密封(SEAL)基础内部教学用-社外密2/120目录Ⅰ.概要1.绪论2.机械密封的发展3.机械密封的基本原理4.填料密封(GlandPacking)和机械密封优缺点5.无压盖泵(GlandlessPump)Ⅱ.流体的基本特性1.饱和蒸气压(VaporPressure)2.蒸气抑制余量(VaporSuppressionMargin)3.粘度(Viscosity)4.比重(SpecificGravity)5.比热(SpecificHeat)6.压力单位(PressureUnit)7.其他(燃烧点、自燃温度、溶点、沸点)Ⅲ.机械密封基本理论1.基础2.基本理论1)流体膜(FluidFilm)2)研磨(Lapping)3.机械密封种类1)平衡密封&不平衡密封(BalanceSeal&Un-BalanceSeal)2)单密封(SingleSeal)&双密封(DualSeal)A.单密封(SingleSeal)B.双密封(DualSeal)Ⅳ.干气密封(DryGasSeal)1.何谓干气密封2.干气密封的优缺点3.干气密封结构4.干气密封系统(System)4.热量对机械密封的影响及对策5.APIPlan6.机械密封故障分析(TroubleShooting)Ⅴ.API6821.定义2.适用范围3.用语定义Ⅵ.现场故障(Trouble)事例密封(SEAL)基础内部教学用-社外密3/120Ⅰ.概要密封(SEAL)基础内部教学用-社外密4/120对于流体机械中贯通壳体(Casing)部位，在轴的周围设置所谓填料函(StuffingBox)或者密封函(SealBox)的圆筒形部件，防止壳体内液体向外泄漏或者向壳体内流入。即在轴的周围限制流体的流动量的装置为轴封装置。轴封中有减少泄漏量和0泄漏量的方法。控制泄漏量的方法有填料密封(GlandPacking)、油封(OilSeal)、O型圈密封(O-RingSeal)、机械密封(MechanicalSeal)、衬套(Bush)等，0泄漏量的方法有液体或气体的封合、磁性流体等，还有其他多种密封方式。选择机械密封时，须考虑使用用途、液体性质及压力。在常规使用范围外特殊需求时，即在-200℃温度、压差在300～500kgf/cm2中也可使用。1.绪论密封(SEAL)基础内部教学用-社外密5/120油封(OilSeal):油封相对比较结构简单，不仅用于润滑油密封，也适用于水密封。油封有摩擦小密封效果好的特点，但如何选择适当润滑去克服密封唇缘(SealingLip)和机械转动部位间摩擦而产生的密封面的磨损是关键。机械密封(MechanicalSeal):机械密封适用于水、油、酸、碱液、空气等多种液体和气体中，在高压、高速环境下可维持长时间密封效果。从密封结构上不会发生轴的磨损，但价格昂贵。填料密封(GlandPacking):填料密封可使用于水、油、酸、碱液等几乎所有液体密封中，但达不到完全密封效果。填料密封摩擦大而易磨损，但拆装和使用方便。唇封(LipPacking):唇封使用于高压的油和水的密封中。唇封具有稳定的密封特性，多用于相对空间小的密封中。O型圈(O-ring):O型圈可安装在小空间内，拆装方便，价格低。迷宫密封(Labyrinth):迷宫密封多用于气体密封中，但也可以用于液体密封。具有构造简单无摩擦特点，但发生微量泄漏。轴向占比较长的安装空间，允许微量泄漏的条件下不受使用限制。垫片(Gasket):垫片使用于静止部位的密封中，随使用条件采用多种材质和形状。[附]密封种类密封(SEAL)基础内部教学用-社外密6/120填料函(StuffingBox)、密封函(SealBox)[附图1]密封(SEAL)基础内部教学用-社外密7/120填料(GlandPacking)衬套(Bushing)[附图2]密封(SEAL)基础内部教学用-社外密8/120油封(OilSeal)O型圈(O-Ring)[附图3]大气侧密封(SEAL)基础内部教学用-社外密9/1202.机械密封(MechanicalSeal)的发展机械密封流传始于1885年英国氨冷冻装置专利的出现，但当时对缓冲机构和密封端面间相位问题未考虑充分而未能普及。之后，经第一次世界大战以后，广泛用于冷冻设备。以涡轮泵(TurboPump)密封在第二次世界大战前极少使用，在二战期间美国以化工用泵、海/空军领域中部分使用。但到现在，发达国家之间技术上没有太大差异。韩国的机械密封使用在“6.25”战争后，使用少量随美军物质的密封。1970年以后随重工业的发展大家有了进一步的认知。韩国制造是1979年开始进入实质性制造，部分材料依赖于进口。考虑到此种状况，专业生产商(Maker)应对原材料开发和研究中投入精力，加速发展。密封(SEAL)基础内部教学用-社外密10/1203.机械密封基本原理机械密封也称为机械密封的面密封(MechanicalSealFaceSeal)，与旋转部位(动环)和固定部位(静环)接触形成滑动面，允许最小的泄漏量。机械密封对旋转轴起到绝对密封作用，其实效在于滑动面的运转效果，其润滑效果是来自滑动面自动生成的薄油膜(0.025~0.25uin)来实现的.密封(SEAL)基础内部教学用-社外密11/1204.填料密封(GlandPacking)和机械密封优缺点*填料密封(GlandPacking)*机械密封(MechanicalSeal)•肯定泄漏(Leak)•价格低廉•摩擦损失大而能耗费用高•维修方便•几乎没有泄漏•价格昂贵•摩擦损失小而能耗费用低•维修困难密封(SEAL)基础内部教学用-社外密12/1204-1.填料密封适用压力及使用数量填料适用压力和数量压力-BargUpto3570140Over140数量(个)468104.填料密封(GlandPacking)和机械密封优缺点密封(SEAL)基础内部教学用-社外密13/1205.无压盖泵(GlandlessPump)来源于物料的轴承(Bearing)润滑薄隔膜板两轴不相连发生产品扰动(Turbulence)密封(SEAL)基础内部教学用-社外密14/1205.无压盖泵(GlandlessPump)密封(SEAL)基础内部教学用-社外密15/120来，一起练习吧！1.在泵的轴上起到限制液体流动量的装置称为（）。2.以下选项中哪个不是限制泄漏量的（）1)填料(GlandPacking)2)油封(OilSeal)3)机械密封(MechanicalSeal)4)衬套(Bush)5)无密封填料泵(GlandlessPump)3.机械密封只允许动环和静环的（）泄漏量。4.机械密封的滑动面由薄（）形成。5.下述内容中不属于填料密封(GlandPacking)的内容是（）1)肯定泄漏2)价格低廉3)能耗大而能耗费高4)维修困难密封(SEAL)基础内部教学用-社外密16/120Ⅱ.流体的基本特性密封(SEAL)基础内部教学用-社外密17/120各种流体的基本性质在设备设计数据列表中编列，外文资料是由Ingersoll-Rand编制的CameronHydraulicData中体现。在密封选定及密封发生的故障分析(TroubleShooting)时，需要了解流体特性。•定义：流体在某种特定温度下液体和气态达到一定平衡时形成的压力，即达到平衡后不产生状态变化的点，指液体不再气化，气体不再液化的临界点。气化气体所受压力在特定温度下与液体达到平衡。•如左图所示：密闭的容器中装有液体，在特定温度下容器上部压力恒定。例如：在150℉下丁烷(Butane)的蒸气压为100psia。如此，不同温度下的不同流体饱和蒸气压可向技术部了解。1.饱和蒸气压(VaporPressure)密封(SEAL)基础内部教学用-社外密18/1202.蒸气抑制余量(VaporSuppressionMargin)•在特定温度下，密封腔(SealChamber)内压力和密封饱和蒸气压间的压差。密封腔内压力不会被机械密封摩擦而气化，对运行操作非常重要。•例如：若密封的密封函压力为100psia，流体的饱和蒸气压为80psia，液体的VaporSuppressionMargin是在100psia加上大气压(14.7psia)后减去80psia得到34.7psia。写成计算式为：100+14.7(大气压)–80(饱和蒸气压)＝34.7psia•在API682中对VaporSuppressionMargin的所有涉及到的流体最大运行温度下的饱和蒸气压，作为VaporSuppressionMargin建议最小维持50psi或者10％以上。•适用于此规定的密封是所有单密封(SingleSeal)和双密封(DualUnpressuriedSealArrangement)的一次密封(API6822.3.10)密封(SEAL)基础内部教学用-社外密19/120*缓冲液(BufferFluid)/隔离液(BarrierFluid)隔离液(BarrierFluid)双重机械密封：外侧密封(2次)中适用的流体隔离液压力总是高于泵物料流体。缓冲液(BufferFluid)双重密封之间以润滑目的注入的流体：流体压力总是在大气压状态。2.蒸气抑制余量(VaporSuppressionMargin)密封(SEAL)基础内部教学用-社外密20/120•定义：对分子排列变化起到流体内部如同阻流摩擦的特性。•单位：一般按如下3种单位来表示。SSU-SecondsSauboltUniversal(Absolute)cs.–Centistokes(Kinematic)cp.-Centipoise(Absolite)3.粘度(Viscosity)•流体粘度对机械密封的影响（3种）1)密封失效(SealHangUp)对普通大气压侧密封的轴向移动的降低或者固定，造成密封泄漏2)冲洗流(FlushFlow)为调节密封冲洗油(FlushingOil)量，一般采取调整孔板尺寸(OrificeSize)来调节流量。但是，一般孔板尺寸统计表中未考虑液体粘度的情况较多，所以高粘度液体时需考虑。3)泵环(PumpingRing)采用泵油环的机械密封一般选择离心式泵环。当然，也不适用于高粘度液体。密封(SEAL)基础内部教学用-社外密21/120•定义：对同等体积水的重量比较的重量比率•如：水1L的重量为1kg时比重0.6的液体1L的重量为0.6kg。当然，比重高的液体沉到比重低的液体之下。•例如，泵的轴承箱(PumpBearingHousing)中渗入水的话，水沉到底，油往上漂。•比重不仅用于泵的选择上，也适用于密封的选择上。4.比重(SpecificGravity)密封(SEAL)基础内部教学用-社外密22/1205.比热(SpecificHeat)•定义：15℃水加热时所需热量。通常，比热高的液体比比热低的液体加热困难•例如，水的比热为1，大部分碳氢化合物(Hydrocarbon)比热为0.5左右。即用同样热量加热时，碳氢化合物比水温度上升迅速。密封(SEAL)基础内部教学用-社外密23/1206.压力单位(PressureUnit)•压力可按以下不同方式表示。仪表压力(GaugePressure)，绝对压力(AbsolutePressure)，压头(Head)绝对压力=仪表压力+大气压力•大气压随着海拔的提高而降低，所以工厂所处位置海拔越高绝对压力越低，对泵和密封的选择上有影响。•通常把海平面大气压力为1kg/㎠A(14.7psia)，所以在表示绝对压力时在仪表压力上加1