潜水电泵常用机械密封分析

许海云

摘要

潜水电泵常用的机械密封结构、类型、选用原则、密封材料及修理。

关键词机械密封结构选型材料

中图分类号TH136文献标识码B

一、潜水电泵用机械密封类型

1.平衡式机械密封和非平衡式机械密封

能使介质作用在密封端面上的压力卸荷的为平衡式机械密封，不能卸荷的为非平衡式机械密封。按卸荷程度不同，前者又分为部分平衡式（部分卸荷）机械密封和过平衡式（全部卸荷）机械密封。平衡式机械密封的密封端面上，所受的作用力随介质压力升高变化较小，非平衡式机械密封的密封端面所受的作用力随介质压力升高变化相对较大。

2.内装（置）式机械密封和外装（置）式机械密封

弹簧和动环安装在潜水电泵内与机内介质接触的机械密封为内装（置）式机械密封，弹簧和动密封环安装在潜水电泵内与机外介质接触的机械密封为外装（置）式机械密封；弹簧和动密封环安装在潜水电泵外与机外介质接触的为外装（置）式机械密封内装式机械封闭的元件均处于机内油液中，密封端面的冷却和润滑情况较好，是常用的结构形式。外装式机械密封的大部分零件与机外污水接触，暴露在潜水电泵外，密封端面的润滑程度比较差。

3.单端面式机械密封和双端面式机械密封

由一对密封端面组成的机械密封为单端面机械密封，有两对密封端面组成的机械密封为双端面机械密封。单端面机械密封结构简单，制造安装容易，当对介质的泄漏量有严格要求时，使用效果较差。双端面机械密封有轴向双端面密封和径向双端面密封两种结构。沿径向布置的双端面密封结构的尺寸比轴向双端面密封紧凑。

轴向双端面机械密封有面对面布置或背靠背布置两种结构，工作时需在两对端面间加入密封液以改善端面间的润滑及冷却条件，并把介质与外界隔离。

4.单弹簧式机械密封和多弹簧式机械密封

补偿机构中只有一个弹簧的机械密封称为单弹簧式机械密封或叫大弹簧式机械密封，补偿机构中含有多个弹簧的机械密封称为多弹簧式机械密封或小弹簧式机械密封。单弹簧式机械密封端面上的弹簧压力，尤其在轴颈较大时分布不够均匀，多弹簧式机械密封的弹簧压力分布则相对比较均匀。

5.旋转式机械密封和静止式机械密封

弹簧随轴一起旋转的机械密封称为旋转式机械密封，弹簧不随轴一起旋转的机械密封称为静止式机械密封。由于静止式机械密封的弹簧不受离心力影响，工作比较稳定，旋转式机械密封的弹性元件装置简单，径向尺寸小，是常用结构。润滑与密封

6.内流式机械密封和外流式机械密封

介质泄漏方向与离心力方向相反的机械密封为内流式机械

密封，介质泄漏方向与离心力方向一致的机械密封为外流式机械密封。

二、潜水电泵选用机械密封类型考虑因素

（1）工作参数，如介质压力、轴颈和转速。（2）介质特性，如浓度、黏度、腐蚀性、有无固体颗粒及纤维杂质，是否易汽化或结晶等。（3）主机工作特点、工作环境及主机对密封的允许泄漏量、泄漏方向、寿命及可靠性要求。三、潜水电泵选用机械密封原则

1.根据工作参数p、v选型

这里p是指密封腔处的介质压力，对于介质黏度高、润滑性好的，p≤0.8MPa。低黏度、润滑性好的，p≤0.5MPa的潜水电泵，通常选用非平衡式机械密封，p值超过上述范围，介质压力大时，应考虑选用平衡式机械密封。v是指密封面平均直径的圆周速度，根据v值的大小确定弹性元件是否随轴旋转，即采用弹簧旋转式或静止式机械密封结构，一般v＜20～30m/s的可采用弹簧旋转式机械密封。v＞30m/s时，由于旋转件的不平衡质量易引起强烈振动，宜采用弹簧静止式机械密封结构。

2.根据介质特性选型腐蚀性较弱的介质，通常选用内置式机械密封，其端面受力状态和介质泄漏方向都比外置式合理。对于强腐蚀性介质，可选用外置式机械密封，但一般只适用p≤0.2～0.3MPa的范围内。

易结晶、易凝固和高黏度的介质，应采用大弹簧旋转式结构。对于易燃、易爆、有毒介质，为保证介质不泄漏，应采用有隔离液的双端面密封结构。

3.根据潜水电泵特定工作要求选型选用合适的机械密封必须考虑潜水电泵的特征、工作环境和对密封的特殊要求。

（1）当潜水电泵深水作业时或要求较高扬程，这时电机油室外的水压力较高，需要选用外装式机械密封。当潜水泵潜水作业或要求扬程较低时，可选内装式机械密封。（2）当介质本身润滑性好，允许介质有微量泄漏的条件下，可选用单端面机械密封。当对介质的泄漏量有严格要求时，需选用双端面机械密封。

设备管理与维修2011№11

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丁二烯20-P-303C溶剂泵密封失效分析

吴晓霞

摘要

丁二烯装置有13台泵，其中的20-P-303C溶剂循环系统泵，普遍存在机械密封易泄漏，使用寿命短的现象。从改善

泵工况条件，改变辅助密封圈材料，改变机械密封结构入手，改进机械密封。关键词NMP水溶液机械密封聚四氟乙烯汽蚀

中图分类号

TH311

文献标识码

B

辅助密封圈材料为料为碳化硅，动环材料为石墨+金属波纹管，聚四氟乙烯。辅助设施还包括入口过滤器和机械密封自冲洗冷

却器，但是冷却器上的冷却水一直未投用。

1.泵振动异常

20-P-303C泵冬季使用时，振动值在正常范围，进入夏季，随着环境温度的升高，振动值也逐渐增大，出口压力表波动大，泵运行声音较大。采取在泵壳入口处冲冷却水的办法来降低泵振动，最初泵还能平稳运行，但运行过程中有时会出现振动迅速增大、出口压力不稳甚至流量不足或中断的现象。

端面严密贴合，不允许漏油。

五、怎样对机械密封进行修理

（1）检查密封环工作表面情况。如密封环磨损严重或碎裂，应调换密封环，如密封环磨损量不大，表面磨纹较浅，可直接进行研磨。如密封环工作面磨纹严重，应先用人造金刚石砂轮加工磨削后再进行表面研磨。

（2）密封环的研磨。常用的研磨剂有人造金刚石和碳化硼等，粗研磨粒度一般在80#～160#用以磨去密封环表面机械加工后的痕迹，为精研磨和抛光打下基础。精研磨粒度从160#以上至M10，抛光剂粒度为M28～M5，或采用人造金刚石研磨膏研磨。修理中自制研磨板时，按HT180铸铁配方，要求铸件密度均匀、无气孔、砂眼，硬度160HB。加工后将三块研磨板互相对研，以使研磨板表面获得较好的平直度和表面粗糙度。

硬质合金环的粗研磨可采用W10～W20人造金刚石研磨膏在研磨板上研磨。粗研磨结束后，将硬质合金环洗净或擦净，再用W5人造金刚石研磨膏在研磨板上精研磨，直至研磨后的动密封环和静密封环表面不平直度≤0.0006mm，表面粗糙度Ra≤0.025μm，达到此要求为止。

（3）O形密封圈和弹簧的检查与修理。O形橡胶密封圈和弹簧如发生变形或损坏，应更换。弹簧如无损坏，可经过防锈处理

W11.11-30后继续使用。

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作者通联：石家庄市峡石沟垃圾卫生填埋场石家庄市鹿泉向阳南大街杏苑路050200

E-mail：735562524@qq.com〔编辑利文〕

润滑与密封

一、引言

丁二烯装置溶剂循环泵共有13台，在生产中起着重要作用，其中任何一台机泵停运都会导致流程中断乃至装置停工。长期以来溶剂泵机械密封泄漏频繁，使用寿命最长的不到半年。机泵未运行时还存在滴漏现象，其中以20-P-303C机泵泄漏情况最为严重。

二、20-P-303C泵使用状况

20-P-303C泵送介质为NMP+水+碳四烃，介质温度148℃，进口压力0.114MPa，出口压力2.01MPa，工作转速2950r/min。泵为单级悬臂离心泵，密封是单端面波纹管类型机械密封，静环材（3）当潜水电泵功率不大、转轴轴伸较短时（轴径d=80～150mm）时，可选用单弹簧式机械密封。当潜水电泵功率较大、轴径较粗时，因多弹簧压力分布相对比较均匀，应选用多弹簧式机械密封。

四、潜水电机常用机械密封材料及要求（1）目前潜水电机常用的机械密封动密封环和静密封环材料为碳化钨。它由硬度极高的难熔金属碳化物（碳化钨、碳化钛）加粘结剂用粉末冶金方法压制烧结而成。特点是具有极高的硬度和强度、良好的耐腐蚀性、抗颗粒冲刷性和耐腐蚀性，线胀系数较低。常用牌号YG6和YG8，物理性能见表1。

表1碳化钨密封环的物理力学性能

66牌号

YG6YG8

体积密度/(g/cm3)

14.6～1514.5～14.9

抗弯强度/MPa

14221471

硬度/HRA≥.5≥

≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥大部分机械密封的设计还采用高硬度耐磨材料如碳化硅、氧化铝陶瓷以及氮化硅材料，也有采用石墨、塑料、不锈钢、铸铁、铜等金属材料制成密封环，具体材料的选用按照潜水电泵不同的工作条件和制造成本的要求加以确定。

（2）对机械密封动密封环和静密封环的要求。机械密封动密封环和静密封环烧结后，磨削平面及内外圆，然后装入动密封环和静密封环座内，再对密封环的工作面进行粗研磨和精研磨，要求其表面粗糙度Ra=0.025μm，表面平直度≤0.0006mm。动密封环和静密封环表面不允许有裂纹、划伤和气孔等缺陷，与环座热套后，应保证动密封环端面和静密封环端面与动环座和静环座

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