泵机械密封失效分析及改进措施

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1、维达公司2010届本科生转正答辩论文GA-204泵机械密封失效分析及改进措施摘要：多弹簧机械密封相对于单弹簧机械密封可以提供稳定的端面比压，当压缩量变化时弹力变化较大，具有良好的缓冲性能，能提高密封端面的密封性能和使用寿命，具有较好的经济性。关键词：机械密封多弹簧辅助密封圈受力分析8维达公司2010届本科生转正答辩论文目录摘要I前言1第1章GA-204泵简介2第2章机械密封概述2第2.1节机械密封基本结构2第2.2节机械密封工作原理3第2.3节机械密封的分类3第2.4节机械密封受力分析3第3章密封失效原因分析6第4章改进措施7结论8参考文献88维达公司2010届本科生转正答辩论

2、文前言裂解装置GA-204A泵是一台卧式离心泵，其用途是输送低压凝液汽提塔釜液。在生产实践过程中，发现该泵机械密封经常发生泄漏，造成频繁检修。该文主要对这一问题进行了分析，并提出相应的改进措施。为了更加深入的学习和了解机械密封的相关知识，前期曾查阅了很多机械密封相关的文献和资料，主要有《炼化设备手册》以及相应的国家和行业标准。8维达公司2010届本科生转正答辩论文第1章GA-204泵简介GA-204泵为低压凝液汽提塔釜液泵，是一台两级单吸悬臂式离心泵，型号为65AY100×2。该泵吸入口直径为65mm，扬程190m，流量15.19m3/h。工作介质为汽油，工作温度86℃，泵入口

3、压力0.102MPa。此泵采用的轴封形式为单弹簧单端面机械密封，辅助密封为O型硅橡胶圈。从实际使用的情况来看，运行时间不长机械密封就发生泄露，基本上每两个月就需要检修一次。第2章机械密封概述第2.1节机械密封基本结构机械密封的发展很快，新结构层出不穷，但是，其基本结构都有以下4个部分构成。1、端面密封环（摩擦副）——动环和静环；2、缓冲补偿和压紧机构（弹性元件）——弹簧、波纹管等；3、辅助密封——“O”型圈、“V”型圈或密封垫；4、传动件——如弹簧座、固定螺钉、推环、传动销等。此外，为了提高机械密封的密封效果和延长其使用寿命，还会附加循环、冲洗冷却和杂质过滤等辅助装置。8维达公

4、司2010届本科生转正答辩论文第2.2节机械密封工作原理机械密封是用于旋转轴的动密封，又称端面密封，其主要特点是密封面垂直于旋转轴线，并且由弹性元件、辅助密封圈等构成的轴向磨损补偿机构。国内对机械密封的定义为：由至少一对垂直于旋转轴线的断面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置[1]。它是靠弹性元件（如弹簧或波纹管）和密封介质的压力，使两个接触断面紧密贴合，使密封端面之间的交界形成微小间隙，当有压介质通过此间隙时，在端面间形成一层极薄的液膜，造成阻力，阻止介质泄漏，又使端面得以润滑，从而获得长期的密封效果。第

5、2.3节机械密封的分类国内一般按照用途、原理、结构、工况和轴颈等，将机械密封分成：平衡型和非平衡型；单端面和双端面；单弹簧和多弹簧；外装式和内装式；用途上是泵用还是釜用等几种[2]。第2.4节机械密封受力分析机械密封在运行过程中要受到弹簧比压PS、介质压力P1、液膜反压P2以及辅助密封圈与轴套之间的摩擦力等的作用（图1）。其中辅助密封圈的摩擦力与初紧力、介质压力、温度、密封圈的材质、形状尺寸等因素有关，计算比较困难，而且其数值也不大，因此常常略去不计[3]。8维达公司2010届本科生转正答辩论文辅助密封圈PsP2弹簧P1辅助密封圈dd2d1图1内装平衡机封动环受力分析端面间流体

6、液膜反力P2的计算也是一个复杂而困难的问题，不仅与密封流体有关，还与端面形状和尺寸、表面粗超度以及摩擦状态有关。实际运行过程中，密封端面间的液体膜还会出现局部不连续等复杂情况。在此引入一个参数——反压系数，用λ表示。反压系数的定义为密封端面单位面积上的液膜反压P2与密封介质压力P1之比，即：λ=P2/P1（2-1）通过这个关系式将P2转换为P1的一个关系式。λ值的大小主要靠经验和实验来确定。一般液体λ=0.5；粘度较大液体λ=1/3；气体、液态烃等易挥发介质λ=0.7[4]。内装式平衡型机械密封在生产中较为常见，在此以这种类型的机械密封为例，对机封动环进行受力分析。如图1所示，

7、动环受压紧力：8维达公司2010届本科生转正答辩论文（2-2）（2-3）动环受推开力：（2-4）动环上所受合力：（2-5）我们将作用在密封端面上的合力R与密封端面面积A的比值叫做端面比压，用PC表示，单位为MPa。即：（2-6）端面比压是影响机械密封性能和使用寿命的重要参数。端面比压过大，将使摩擦热增高，磨损加剧和功率消耗增大。端面比压过小，容易发生泄漏使密封失效。在此引入另外一个参数——载荷系数，用K表示。载荷系数是负荷面积与密封端面面积之比。即：，K值的大小表示密封介质作用在密封端面上压