机械密封技术的发展历程及其展望

摘要：机械密封是流体机械和动力机械中不可或缺的零部件，在机械设备中密封的功能是防止泄漏，它是一种旋转式动密封产品，依靠介质压力及弹簧力使动环端面压紧在静环端面上，并通过在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。机械密封主要由动环和静环组成的密封端面（有时也称摩擦副）、弹性元件、辅助密封圈及随轴旋转的传动机构组成。由于机械密封具有密封性好和泄漏量少等优点，广泛应用于石油化工、食品、制药等行业。

关键词：机械密封技术;发展历程;展望

引言

机械密封是一种精密部件，对设计、加工制造、装配质量、配套辅助系统选择都有很高的要求，因此机封失效是多种因素综合作用的结果。机械密封技术在使用过程中，要根据失效表现形式，探究失效原因，维修改进，保证机封的安全、可靠运行。

1机械密封的概述

机械密封以静环、动环为主要部件，静环固定，动环则伴随着主轴旋转，平直光滑动环与静环端面，其依赖于密封介质与弹性构件之间压力，实现互相贴合及相对转动，两者端面相互间维持极薄一层液体膜，促使密封目的得以达到。机械密封优良，寿命长，在不同含磨蚀性的固体颗粒、强腐蚀性、易燃易爆、有毒、黏度等各种介质密封处理中被广泛应用，寿命一般在25000h左右，最低为8000h。技术指标层面，通常为-200～450℃温度、5～2000mm轴径、150m/s线速度、10-6MPa真空至45MPa高压。机械密封系统，通常被称作机械密封的辅助性系统、机械密封冲洗、管线与冷却系统等。若想确保机械密封稳定可靠地工作，不仅要合理设计密封本身、适当选用材料、良好制造安装，且需注重适宜辅助系统的选用。机械密封系统内含温度与压力控制、杂质清除、流体替代等系统。基本器件则以过滤装置、换热装置、增压罐、储罐、控制仪表、管件、管道、泄漏指示装置、循环套、循环轮、节流套、孔板、旋液分离装置等为主。增压罐，即借助自身所设压差活塞和密封介质维持压差状态，对储存隔离流体实现有效存储的一种压力容器，内设蛇管保温冷却夹套。在有需求的情况下，增压罐当中可增设磁性液位相应报警装置。安设增压罐，需注意垂直安装操作，且要比密封腔高，安设高度以0.5～1.0m为宜;储罐是储存相应隔离流体的重要压力容器。加压时，储罐可使用气体加压，储罐内隔离流体通常是自然散热，在有需求情况下增设蛇管换热装置，使散热能力提高。储罐设液位计，在有需求情况下增设手动式补液装置;过滤装置，结构形式常见磁性或者Y形过滤装置;换热装置，一般为间壁型换热装置，设置于介质冲洗的密封系统内，换热装置具体布设可呈卧式或立式，设置在密封腔上面，以0.5～1.0m距离为宜。

2机械密封技术的优化措施

2.1严格工艺操作和改善冲洗冷却条件

在开停泵和流量调节时，尽量避免发生频繁开/停机、泵抽空、憋压以及冲洗流体断流等现象。（1）优化操作工艺参数，确保生产平稳连续。当生产装置运行日趋稳定时，即很少有停车、启动和运行条件的变化，正常的操作程序可为泵的运转提供良好的运行环境，减少在恶劣的动态工况下的损坏以及突然停车造成的瞬间破坏的可能性，可使密封寿命大大延长。（2）改善冲洗冷却条件。合理采用自身平衡冲洗方式或外部强制循环冲洗方式，同时加大冲洗系统的通流孔径，增加冲洗液量，保证冲洗冷却液的供给平稳和充足，使机械密封的润滑和散热状况得到改善，防止机械密封因过热出现烧毁、破裂、裂纹等现象。

2.2加强对设备运行状态进行实时监测，改善不良工况

（1）操作人员、技术人员在日常工作中应对机械设备的密封性进行定时、定点巡视与检查。（2）利用计算机和传感器设备对设备的规定部位或是特殊点的密封性进行监测。随着科技的发展和进步，人机结合的监测方式已经应用的越来越普遍，因此，现代的化工企业应该通过培养专业的监测人员和引进专业监测设备，让检测人员和监测设备进行有效结合，利用人机结合的方式对机械设备中反馈的一些常见的故障进行有效诊断和预警处理，以提高机械设备密封的安全性与可靠性。

2.3对密封零件进行合理改良

机械密封必须要根据生产具体情况和需求进行设计选择，因此，在对其密封材料进行选择时，技术人员应该对其在使用温度、接触介质、工作压力及耐用性等方面进行综合分析，尽量选用截面积较大、硬度相对较高、摩擦系数小、使用寿命长的材质。在实际运行过程中，工作人员应该不断地累积经验，并对经验进行归纳和总结，以找到有效的方法解决设备因为长时间运转而产生的密封问题。对于经常出现故障的密封件，应该找到其损坏的原因，并进行技术改良以降低检修频次，提高设备使用寿命。

2.4对机械密封进行正确安装与维护

机械密封是精密部件，对制造及安装精度要求都很严格，如果装配不当会影响密封性能，缩短使用寿命。使用正确的方法进行机械密封安装，可以有效地降低因安装精度引起失效问题的发生率。如何使安装中的实际值更接近标准值，这要求检修人员不仅必须具有良好的技术，更要熟悉检修安装中的技术要求和注意事项。（1）在安装前，为确保安装的准确性，检修人员应该对密封配合公差、轴的表面粗糙度、尺寸等进行准确地测量，并对各个密封元器件的质量和完好性进行严格检查，尤其需要对动环与静环的密封端面进行重点检查。动环应具有一定的浮动性，动环与轴之间应有一定的间隙，保证间隙为0.3～0.7mm。（2）在机械密封的装配过程中，应该保持密封的清洁，确保密封端面不会受到损伤。密封腔处轴的轴肩过渡部分以及静环压盖处应光滑，以免密封圈安装时造成划伤。在轴与轴套的表面、密封圈配合面以及压盖等部位涂抹润滑油，防止出现干摩擦。（3）在安装过程中，必须严格按照安装顺序进行，按技术要求说明书操作，严禁野蛮作业、违章操作，并在后期的工作中对设备进行科学的维护保养和管理。

3机械密封技术的未来展望

（1）更深入的理论研究将会围绕机械密封中涉及的摩擦学、流体静力学和流体动力学等而进行，尤其借用计算机的理论计算和三维仿真计算将会被大量应用，将更深入地揭示其本质，并发现更多的运行规律。（2）信息化将使机械密封更方便地被监测，未来将可以远程监测机械密封的运行状态。（3）自动化控制手段将会被更多的应用于实践，为智能化打造基础。

结束语

机械密封是流体机械和动力机械中不可或缺的零部件，对机械设备乃至整个企业的安全生产的影响都很大，特别是在石油化工行业中，机械密封对保证设备运转的可靠性、生产装置长周期稳定运行具有重大作用。机械密封稳定运行是其工作参数与运行环境决定的，为确保机械密封安全、可靠、长期运行，机械密封结构及辅助系统的选择不容失误。因此，本文通过对机械密封技术的发展历程及其展望进行重点研究具有重要的意义。

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