机械密封毕业论文 第1篇
关键词：机械密封；失效；改进策略；探究
随着社会经济的飞速发展，机械设备被广泛应用到生活中的各个领域。机械设备在使用的同时不可避免的要对其进行密封，以确保设备的长久使用，降低企业的维修成本。机械密封是当前主流的流体机械和动力机械中不可或缺的重要的零部件，它对整台机器设备、整套装置的正常运行都有着重要的影响，甚至有的机械密封对整个工厂的生产工作的安全性都有巨大的影响。如果出现机械密封失效情况，会对机械设备造成损坏，提高维修成本，进而造成企业严重的经济损失。因此，加大对机械密封失效的改进措施的研究工作十分重要。
一、机械密封的发展进程
机械密封最早出现在英国，它的出现为机械制造业中转轴密封问题的解决提供了支撑。到上世纪三十年代，随着新工艺和新材料在机械装置中的大量使用，机械密封技术逐步开始应用到冷冻装置和内燃机水泵上。随着第二次世界大战的爆发，机械密封技术在世界范围内得到推广，其应用范围扩展到平衡型机械密封和中间环密封。渐渐地，随着社会经济的发展和人们环境保护意识的提高，机械密封技术的发展重点开始由结构重组和密封新材料逐步向密封原理的发展和控制理论的支持转移。我国机械密封技术应用始于1965年，至今也走过了三十多年的时光。前人的研究成果不仅为研究新型机械密封技术提供理论和实践参考，更为该领域的发展研究指明了方向。
二、机械密封失效的原因分析
（一）压力造成机械密封失效
压力造成机械密封失效的原因主要表现在以下三个方面：第一，高压引起的失效。其主要原因是当密封腔内的压力超过3MPa的临界值时，液膜会因密封端面的压力比过大而无法形成，此情况造成磨损加剧、热量增多，进而导致机械密封失效；第二，压力波动引起失效。其主要原因是因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生摩擦以及介质的压力低于饱和蒸汽压力，使端面液膜发生闪蒸，丧失效果，另外由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也会造成介质压力低于其饱和蒸汽压而使机械密封失效；第三，真空引起失效。造成这种情况的主要原因是密封腔内没有任何介质气体，出现干摩擦现象，从而因漏气导致密封失效。
（二）高温造成机械密封失效
在机械密封失效的诸多原因当中，密封过热也是常见的原因之一，密封过热是因为机械超负荷运行，导致热量无法及时散出，从而引发的密封失效。
（三）介质造成机械密封失效
介质造成机械密封失效主要表现在以下两个方面：第一，介质自身的强腐蚀性所引起的。若介质具有强腐蚀性，就会产生腐蚀现象，腐蚀的后果是使接触面变得粗糙，从而引起泄漏量过大、密封失效的情况出现；第二，因介质中含有固体颗粒杂质造成的机械密封失效。若介质内含有颗粒杂质，一旦机械密封装置开始高速运转，那么这些杂质不可避免地会进入密封端面，在高温情况下会划伤密封面或破坏液膜的连续性，从而降低密封的效果。
（四）管理力度不严格造成机械密封失效
在机械密封工艺管理中，导致机械密封失效的原因还有相当一部分是由人为因素引起。也就是说，由于管理人员的管理不严，同样可以导致机械密封失效。
三、机械密封失效的改进策略
（一）对压力造成密封失效的改进策略
若是因高压引起失效，采取的措施为调整端面受力分布，采用各种硬质或其他各种耐压强度高及刚度高的材料以减小零部件形变，还要注意冷却装置、措施和传动方式的选用；若是因压力波动引起失效，应当扩大密封介质的温度剧变，从而有效的避免这种现象的发生；若是因真空引起失效，采取的措施为采用双端面机械密封，该装置不仅具有双重保险的功效，还有助于改善条件和提高密封性能。
（二）对高温造成密封失效的改进策略
解决高温引起机械密封失效的关键措施在于选取新型耐高温密封材料，提高其热传导效率。此外，还要提高辅助密封圈的耐热能力。金属波纹管机械密封装置具有机械密封追随性较好、耐高温幅度大、柔软性较好、缓冲能力强等优点。研究表明，当机械运转时的温度超过220℃时，使用金属波纹管机械密封，既可以解决高温失效的问题，还可以避免失弹现象的产生。
（三）对介质造成密封失效的改进策略
介质中含有颗粒是导致密封失效的最重要原因。因此，在机械生产过程中，应当仔细过滤介质，确定悬浮颗粒的来源，对密封端面进行彻底冲洗，减少悬浮颗粒在端而间驻留和沉积的机会。如果颗粒在密封区域受到冲洗时，应当向密封的管腔内适当注入温度合适的冲洗液，保证机械运行的正常。
（四）加强管理人员的管理和巡查力度
在工业企业机械管理当中，设备管理人员应当提高机械工艺的管理，确保工艺指标在生产过程中保持稳定。另外，防止由于工作压力、环境温度等不稳定条件的变化，引起机械密封的损坏，设备管理人员应当加强操作过程的监督和检查，认真填写检查记录，对需要及时冷却和修护的机械密封进行重点检查，确保冷却水的通畅无阻，如果发现问题，应当及时进行处理。
四、结束语
机械密封毕业论文 第2篇
关键词：机械密封；双向加力补偿；灰铸铁密封元件；
一、原理和主要结构
（一）机械密封光杆密封器的技术原理
现有光杆密封器的密封元件材料是橡胶，橡胶材质的耐磨损能力较差。尤其是在产量较低、有间出情况、光杆与井口不对中的抽油机井上使用时，光杆与盘根形成“干磨”的情况，摩擦产生的高温会使橡胶材质变软，磨损加快。
耐高温长效光杆密封器有三道密封，下面一道为主要密封元件，其材料为灰铸铁，上面两道密封材料为耐磨、耐油橡胶。灰铸铁材料硬度比光杆硬度低，相互配合摩擦力小，耐高温，使用寿命长。由于光杆的几何精度偏差，光杆与密封件需要一定的磨合期。在磨合期间有一定的泄漏，所以增加橡胶盘根做辅助密封。
（二）机械密封光杆密封器的主要结构：橡胶密封件 灰铸铁密封件 防喷装置 调偏装置
耐高温长效光杆密封器的调偏装置由球座室、调偏球销、调偏球座、锁紧球盖组成。密封器与四通连接好后，。让杆柱重量加在抽油机悬点上时，将锁紧的锁紧球盖松开半圈，这时调偏装置会自动调偏。当光杆稳定后扭紧锁紧球盖后，调偏工作完成。调偏装置调偏半径为0-7mm .
1、光杆断裂防喷装置
为防止光杆意外断裂，井口无法密封造成油气泄漏、环境污染的情况发生，新型光杆密封器增加了防喷装置。光杆断裂防喷装置由防喷阀、隔板、弹簧、连接柱、丝堵组成。安装好后，两边的丝堵拧紧。当发生光杆断裂的情况时，防喷阀受到两边弹簧的压力，向中间并拢，形成密封。经过多次实验，防喷装置可以在压力下密封完好，无渗漏
2、灰铸铁密封系统
灰铸铁密封系统由灰铸铁密封块、弹簧、丝堵、隔板组成。安装完成时拧紧两边的顶丝即可。光杆的硬度大于250HB，灰铸铁的硬度为 170―220HB铸铁材料硬度比光杆硬度低，不会损伤光杆。橡胶与光杆的摩擦系数至少大于，而金属面摩擦系数为―，且金属耐高温，可以在200摄氏度的高温下正常工作。相对于橡胶密封元件，灰铸铁密封元件的耐损周期大大延长。
3、橡胶密封系统
橡胶密封系统由密封块外套、密封块、密封块座组成。由于光杆的几何精度偏差，光杆与铸铁密封件需要一定的磨合期。在磨合期间有一定的泄漏，所以增加橡胶密封元件做辅助密封。组装好后，只需要转动密封块外套至到无泄漏即可。橡胶密封元件的对扣式设计使得它的更换非常方便，只需要用管钳拧开压盖，用螺丝刀起出密封件并加入新的密封件即可。
二、现场应用情况
2014年1月在杜80-29-63井安装耐高温长效光杆密封器，该井原来换盘根周期为20至30天，使用新型密封器至今已使用350余天，期间未更换过一次盘根，换盘根周期延长了20倍有余。
2014年6月在杜813-44-86井安装耐高温长效光杆密封器，该井原来换盘根周期为20天至30天，使用新型密封器至今未更换过一次盘根。随着时间的推移，耐高温长效光杆密封器的耐损效果将会更加明显。
截止到2014年底，已安装使用10口井。
三、机械密封光杆密封器使用特点
（一）灰铸铁机械密封替代橡胶、石墨等盘根
灰铸铁机械硬度低于光杆硬度，运行过程中对光杆无伤害，而高于光杆表面铁锈及水垢的硬度，磨合期间起到光杆除锈和打磨水垢的作用，运行过程中起到防锈、防垢的作用。
（二）双向加力，可全方位补偿
密封元件主要材料为灰铸铁（机械密封），开关为两半对开矩形齿相互嵌入与光杆在弹簧压力的作用下紧密配合，起到时时密封作用。解决了其它光杆密封器无法紧固盘根内圆，即盘根抱紧光杆的问题，由于弹簧时时加力，起到了对盘根内圆的补偿作用。
（三）盘根使用周期长
通过安装耐高温光杆密封器，油井光杆密封时间显著加长，老式光杆密封器平均密封时间为20天左右，新式光杆密封器平均密封时间84天，目前状况较好。
（四）可提高油井生产实率
老式光杆密封器平均密封时间为20天左右，按20天算，年生产天数按300天算，每口井每年需要更换盘根15次。每次更换盘根按20分钟算，每口井每年更换盘根的时间为5小时。新式光杆密封器平均密封时间为80天，年生产天数按300天算，每口井每年需要更换盘根4次。
四、机械密封光杆密封器使用效果
（一）通过安装耐高温光杆密封器，油井光杆密封时间显著加长，老式光杆密封器平均密封时间为不足20天，新式光杆密封器平均密封时间84天，并且10口井目前状况都非常完好，都在继续使用。
（二）降低材料使用费用、提高油井生产实率
老式光杆密封器平均密封时间为不足20天，按20天算，年生产天数按300天算，每口井每年需要更换盘根15次。每次更换盘根按20分钟算，每口井每年更换盘根的时间为5小时。新式光杆密封器平均密封时间为100天，年生产天数按300天算，每口井每年需要更换盘根3次。每次更换盘根按20分钟算，每口井每年更换盘根的时间为1小时。
机械密封毕业论文 第3篇
关键词：化工机械 密封 原因 措施
无论何种密封，对密封件都有一个共同的要求，即：严密、泄漏量少；可靠、使用寿命长；结构简单而紧凑；维修方便；成本低；价格便宜；互换性好。对于化工解析密封来说，泄漏量一般可控制在～3mL；使用寿命一般可达一年以上。理论上大多数化工解析密封，当磨损率较小且在流体动力条件下运行时，则意味着密封应该是永远耐用的，但实际并非如此，其原因通常在于存在着密封不可能克服的偶然工况，其中包括：化工解析密封的质量存在问题；人为误差（机器运行操作错误）；安装误差；冲洗系统失效；工况的急剧波动等
1、机械密封的定义
化工机械密封，也有人称之为端面密封，一般来说用于泵、压缩机等等设备的旋转轴密封，由四类部件组合而成：主要部件：动环、静环；辅助密封件：密封圈；弹力补偿机构：弹簧、推环；传动件：弹箕座以及键或者是各种各样螺钉。化工机械密封，是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力以及补偿机构弹力的作用下、辅助密封的配合下，保持贴合并且相对滑动，从而构成的防止流体泄漏的一种装置。密封的理论主要涉及到密封的机理、密封摩擦副的摩擦以及、密封动静环的热力变形分析、动力学的特性、流体动压的理论、流体静压的理论、热弹性流体动压的理论等等。
2、机械密封的组成
化工机械密封，可以按照不同的标准来进行分类：按照弹簧的元件旋转或者静止，可以分为旋转型以及静止型。旋转型的密封，在高速运转的时侯，其介质中的弹簧本身受到离心力影响很容易发生变形，而强腐蚀性的介质在弹簧的强烈搅动下会显得更加不利，但是静止型就没有这一种缺点。无论是旋转型还是静止型都是机械密封中最为主要的零配件，其性能的好坏可以说直接的关系到密封的效果以及寿命，正是因为这样，对于密封环的材料、结构、形状、尺寸以及表面加工的质量等等都必须有比较高的要求；按照密封的介质泄漏方向，则可以分为内流失以及外流式；按照介质在端面所引起的卸载情况可以分为平衡式以及非平衡式；按照静环位于密封端面内侧还是外侧，可以分为内装式以及外装式；按照密封腔内的温度可以分为高温密封、中温密封、普温密封以及低温密封；按照密封腔内的压力可以分为超高压机械密封、高压机械密封、中压机械密封以及低压机械密封；按照弹簧的个数可以分为单弹簧式以及多弹簧式；按照非接触式机械密封的结构可以分为流体静压式、流体动压式以及干气密封式；按照密封端面的对数可以分为单端面以及双端面；按照弹性元件可以分为弹簧压缩式以及波纹管式。
3、机械密封泄露的主要原因
长期磨损
机械磨损将引起密封副的正常配合关系被破坏，当端面出现一定的磨损，传动轴每转一转密封件都要作轴向位移和径向摆动。根据磨损痕迹可以判断运动和磨损情况， 也可以确定密封泄漏的原因。例如， 密封副磨损痕迹均匀，各零件的配合良好，这就说明传动部分的同轴度良好。这时密封端面产生的泄漏， 可能不是由密封本身问题引起的。若泄漏量为常数， 就意味着泄漏不是发生在两端面之间，有可能发生在其他部位上，如静密封处。再如，密封开始使用时就泄漏，且观察不到摩擦端面磨损痕迹， 可能是旋转环相对于静止环不旋转或打滑， 其原因可能是防转销松脱或折断， 或是底座的孔径小于密封件的外径，由于安装不到位所致。
过热损伤
过热不仅引起密封副变形产生磨损， 还可能引起热裂和疱疤。通常， 在过大的热应力作用下密封环表面上出现径向裂纹， 称为热裂。在短时间的机械负荷或热负荷作用下会出现热裂，例如由于干摩擦、冷却系统中断等热裂时密封环磨损加剧泄漏量迅速增长。对于平衡型密封， 甚至密封环分开。为了避免热裂，必须掌握材料的机械-物理性能，在设计时考虑到可能产生热裂， 并给定运转条件。介质性差、过载、操作温度高、线速度高、配对材料组合不当等因素，或者是以上几种因素的叠加， 都可以产生过大的摩擦热，若摩擦热不能及时散发， 就会产生热裂纹，从而引起泄漏。
化学腐蚀
由于密封接触腐蚀性介质就会产生表面腐蚀， 甚至在表面各处产生剧烈腐蚀点而形成点蚀。在金属的晶界上产生的晶间腐蚀，会深入到金属的内部， 并进一步破坏而引起断裂。腐蚀的性能影响很大。由于密封件比主机的零件小，而且更精密，通常要选用比主机更耐腐蚀的材料。经验表明，压力、温度和滑动速度都能使腐蚀加速。密封件的腐蚀率随温度升高呈指数规律增加。处理强腐蚀流体时，采用双端面密封，可以最大限度减轻腐蚀对密封件的影响， 因为它与工艺流体相接触的零件数量少。这也是在强腐蚀条件下，选择密封结构的一条最重要的原则。 密封零件失效
机械密封零件失效大部分是辅助密封圈失效， 机械密封由于泄漏而不能正常工作的一个主要原因也是因为O 形圈失效引起的。O形圈失效的表现为老化、永久性变形、溶胀变形、扭曲及挤出损伤。因此，在选用O 形圈时应考虑合成橡胶的安全使用温度， 尽可能地选用截面较大的橡胶O 形圈， 适当提高硬度， 采用沟槽式的装配结构，通过沉浸试验合理选材，必要时选用复合材料，如橡胶包覆聚四氟乙烯密封圈。
4、提高化工机械效果的措施
运行平稳。当工厂运行日趋稳定时，即很少有停车、启动和运行条件的变化，正常的操作程序为泵的运转提供了良好运行的环境，化工机械减少了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，因而密封寿命大大增长。
连续冲洗。冲洗包括工作介质的自冲洗和相对洁净的工艺液冲洗，冲洗介质不符合设计要求是造成化工机械泄漏的重要原因。一方面通过有针对性的检查、调整，使冲洗介质的压力、流量、温度都符合设计要求；另一方面通过定期清理冲洗液过滤器及合理增加冲洗管道上的止逆阀，从根本上避免了冲洗原因造成的密封损坏。
设备改良。在运行中不断总结经验，通过技术改造使机泵等设备的机械性能得以保证。例如：DA302塔循环水泵更换化工机械后，频繁出现瞬时密封损坏。究其原因是泵壳密封环和叶轮口环间间隙不足产生摩擦造，这种摩擦产生的不规则运动使泵振动导致密封损坏。经过加工使口环配合间隙达到，在不影响泵的使用性能的前提下，使这一问题得到了最终的解决。
5、总结
总而言之，化工机械密封因为具有很多的优点而被广泛的应用，但有利就有弊，对于这一点要正确的认识。而化工机械密封的泄漏失效原因，可以说是非常复杂的，所以说在化工机械密封的设计过程中，要充分的掌握好工作的条件等等因素，仔细的选用合适的密封机构以及材料，以防止因为设计的不恰当而引起的密封失效。机械密封自20 世纪初第一项专利开始至今发展已100 多年了， 作为一个密封产品，从简单到复杂，并逐步完善实用， 随着科学技术的发展， 这种密封产品还将进一步发展，现阶段还不存在用什么产品代替它的问题， 其发展空间仍然很大。需要设计、制造、使用等方面的技术人员共同努力， 来推动机械密封技术水平的进一步发展。
参考文献：
机械密封毕业论文 第4篇
我厂每年都能接到上海某设计院终缩聚釜传动端制造的批量定单。此设备是物料搅拌釜的传动装置，反应釜内要求绝对密封，不允许有其它杂质和气体混入，否则会影响物料的纯度，降低产品质量。而釜腔内所有的密封性都靠传动端上的一套机械密封来保证，所以机械密封的制造质量是终缩聚釜能否正常运行生产出合格产品的关键。机械密封我厂外协由天津一家专业厂家制造，传动端上的其它零部件在我厂加工制造，最后在我厂装配并发货。
二、机械密封密封性试验原理
以下是机械密封装配及密封试验原理示意图
1―筒体 2―静环O形圈 3―矩形O形圈 4―静环 5―聚四氟乙烯 6―硬质合金
7―动环 8―结构支撑 9―弹簧座 10、11、12―法兰、螺栓、螺母 13―精密压力表
14、15―阀门、进气管 16―动环O形圈 17―传动轴 18―弹簧 19―接管
由上图可知：一套机械密封由一对动环和一对静环组成，在设备使用时动静结合。当传动轴在电机的带动下转动时，弹簧座靠传动轴上的销子与传动轴连为一体一起转动，同时靠销子的作用动环也与轴同步转动，静环静止不动。弹簧的作用是使动环与静环密封面始终保持一定的压力，同时给矩形O形圈一定的预紧力，保证良好的密封效果。设备的密封由动静环的接触面与O形圈来保证。密封试验原理即设备实际使用过程中的密封原理.我们用氮气进行气密性试验。密封试验时气体从进气管进入，当压力表示值为时，将阀门关闭。密封试验合格的标准是每小时泄露量在以内。进入筒体内的气体有三条路径可以产生泄露如上图所示。（1） 动环O形圈 （2） 动静结合面 （3） 静环O形圈和矩形O形圈。从我们这些年的装配经验来看，如果密封试验不合格，一般情况下是动静结合面产生的泄露。我们只需将机械密封从筒体内拆下来，在研磨好的铸铁平板上配合航空煤油和细研磨膏手工研磨静环的四氟面，然后在研磨好的四氟面上涂色，使动环密封面与静环密封面结合，用力按压，随后检验动环密封面上色痕的宽度与均匀度，如果色痕宽度适中、均匀无明显细纹，断层，那么重新装配后基本上密封试验都可以成功。
三、静环密封性工装设计
1.初始工装
2009年年初我们在装配一套机械密封时拆装反复了数次之后，密封试验总是不能成功。我们检查了所有的和装配相关的尺寸，及O形圈的线径，厚度，都符合图纸的要求。并且动、静环都重新返厂对密封面进行了二次机械研磨，我们也对经二次机械研磨过的静环密封面进行了手工研磨。涂色试验验证密封面效果非常理想，可就是在装配后总是产生泄露。后来我分析可能是动、静环本身密封性不合格。以下是动、静环的结构示意图
1―YG3合金块 2―O形圈 3―动环不锈钢基体 4―聚四氟乙烯块 5―静环不锈钢基体
动环制造工艺为：（1） 制作动环的不锈钢基体，YG3合金块 （2）在动环不锈钢基体上安装O形圈，将YG3合金块过赢配合压入 （3） 机械研磨YG3合金面 （4） 光谱检验密封面研磨质量。
静环制造工艺为：（1） 制作静环的不锈钢基体，聚四氟乙烯块（2）将聚四氟乙烯块过渡配合压入不锈钢基体，如图所示在装配缝隙处均匀涂抹高强度，耐腐蚀胶水密封（3） 机械研磨聚四氟乙烯面 （4） 光谱检验密封面研磨质量。从动、静环的制造工艺及结构来看，如果动、静环本身密封性不合格的话，那么问题应该出在镶装处，为了检测我的推断，于是我设计了一套简易密封试验工装，下图是工装示意图：
如图所示气体从进气管进入到密封腔内，当压力表示值为时，关闭阀门保压。整个密封腔由O形圈和胶皮圈来密封。如果动环镶合金块、静环镶聚四氟乙烯块处泄露的话，那么气体的泄露轨迹如上图箭头所示。在密封试验时用肥皂水浸湿合金和聚四氟乙烯块外圆，我们发现动环密封性合格，合金外圆没有气泡冒出。而静环四氟外圆有几点有连续气泡冒出，试验证明静环本身密封不合格，在镶装处泄露。静环返机械密封制造厂对外圆漏点进行处理并重新涂抹胶水修复后，我厂一次装配密封试验合格发货。
此后机封厂家所供几套机械密封静环都不同程度的出现了类似的问题，且经修复合格的静环在装置开车运行数月后也都有微漏的情况出现。我在分析原因时认为机械密封静环的制造质量不合格，要求机械密封制造厂家查找原因，改进制造工艺，提供质量合格的产品。可是机封制造厂家在分析原因时认为他们的静环制造工艺及所用密封胶水（国内某知名企业生产）的质量是可靠的，原因可能出在我厂对静环密封试验工装的使用上。机械密封制造厂家指出：机械密封静环在实际使用时受力点是均匀分布的，静环共受到48条弹簧的均匀作用力，每点作用力的大小也是相同的，且受力值是一个可以计算的稳定数值，而用我厂的静环试压工装进行密封试验时，用8个压板对静环施加压力，首先受力点不能做到和实际工况一样均匀分布，其次用螺栓预紧的力或大，或小8个压板预紧力不平衡，其压力值也不能准确控制。这样有可能在试验的过程中将密封胶水损坏，导致机封静环泄露。机封制造厂家建议四氟块在密封试验时最好不受压力，以防止把胶水粘连密封压坏。
2. 改进工装
虽然机封制造厂家的原因分析有一定的道理，但是我坚信问题不可能出在试压工装上，原因肯定是机封制造质量不合格。为避免和机封制造厂家扯皮，我按照机封厂要求又重新设计了一套工装。示意图如下:
如上图所示：新工装用托板和角钢焊了一个架子，在托板上钻孔攻丝，拧上长螺柱，把横梁架在两个螺柱上用螺栓拧紧。转动手轮压紧上压板，上下压板之间的O形圈受到压力作用之后，胀紧在上下压板的两个锥面及四氟镶块的内壁上起到密封作用，其它两个O形圈靠压力作用直接密封。所以在密封试验时，气体只能从镶四氟块处泄露，这就达到了静环四氟在不受压力情况下测试其密封性的目的。
四． 结语
