泵用机械密封如何选型

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摘要：机械密封（又称端面密封）是流体机械和动力机械中不可缺少的零部件。

它对整台机器设备、整套装置、甚至对整个工厂的安全生产影响都很大，特别

是在石油化工企业中，正确的选择机械密封，对保证设备运转可靠、装置连续生产具有重大的意义。

关键词：机械密封；选型因素； 压力； 介质特性

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

l.概述

根据我公司机泵运行实际情况，结合全公司不同的产品及运行工况，经查阅国家及行业标准，并与密封厂进行沟通，对公司内机泵用机械密封的选型提出如下原则，以供将来采购新泵及运行使用和维修改造对机封进行原则性选择。

2.具体选型原则

2.1压力因素

2.1.1 确定密封腔中的压力

本文称密封腔中的压力为密封压力， 它也是必须密封的压力。密封腔中的压力随泵的结构不同而变化，不等于泵的排出压力。对现场在用泵，确认密封腔压力的最简单的办法是在泵的机械密封压盖上装一块压力表直接与密封腔连通。或者从有关书刊找到计算办法。

2.1.2 按压力选型的一般原则

泵用机械密封一般在高压工况下，宜选用强度值较高的摩擦副材料，如浸渍金属石墨 、碳化钨等；在选用辅助密封圈时为避免发生挤坏密封圈情况，宜选用肖氏硬度大于80度的橡胶材料； 在结构上宜选用平衡式结构。非平衡式泵用机械密封应用于介质粘度较高，好、p≤0．8MPa，粘度小，性差，p≤O．5MPa的场合。平衡式机械密封适用于压力较高的场合。对于密封比重低于0．6的流体，无论压力大小，都应采用平衡式；外装式机械密封宜采用平衡式。

2.2 温度因素

2.2.1 按温度选型的一般原则

泵用机械密封在高低温下使用，应加强机械密封的冷却，避免介质的汽化而出现干摩擦情况。在低温工况下应注意材料的脆化问题，铭钼钢、铬镍钼钢、镍钢或铬镍钢这样的合金钢低温性能较好。金属波纹管型机械密封在高、低温工况下性能比较稳定，宜优先选用。

如温度、介质允许，应优先选用橡胶O形圈。丁腈橡胶长期使用的安全许用温度是-3O～ 100℃ (-40～+130℃ 是极限使用温度)，氟橡胶是-20～200℃。当温度、介质特性超出了合成橡胶允许限度时，可选用聚四氟乙烯V型圈。四氟O形圈因弹性差，一般只作静环密封圈。介质温度高于80℃ 时，就应按高温来考虑，如果温度升高端而上的液膜就难以维持。

2.2.2 泵用机械密封端面材料温度极限（参见密封端面材料的温度极限）。

2.2.3泵用机械密封辅助密封材料温度极限（参见辅助材料的温度极限）。

2.3 速度因素

泵用机械密封在高速工况下，选型时应优先选用小弹簧、弹簧静止式结构。目前，特殊设计的机械密封端面最高线速度可达150m/s，国产定型产品，其应用速度极限可达l20 m/s。一般情况下可用速度(v)值决定弹簧旋转与否，当v≤20m/s时可选用弹簧旋转式机械密封，当v≥20m/s时最好选用弹簧静止式机械密封。

2.4 介质因素

2.4.1 介质性能对选型的影响

2.4.1.1腐蚀性

对强腐蚀介质，应优先选用外装式机械密封。选用适当的外装式机械密封，可使金属材料不与被密封介质接触，使弹簧和销子一类的小元件受腐蚀。

2.4.1.2 密度和比重

液体的密度和比重是一个性指标，液体比重大于0.65时，其性对大部分摩擦副是足够的。对比重低于0.65的液体应采用平衡式机械密封。此外，用碳化钨作为摩擦副之一是最好的，因为摩擦面间液膜不佳时，它有很好的耐磨性。

2.4.1.3蒸汽压力和沸点

当被密封液体的压力在等于或接近其蒸汽压力下进行泵送时，蒸汽压力是考虑的重要因索。提高密封腔压力的方法之一是使泵送液体通过旁路循环管线进入密封腔，并在密封腔喉部设节流装置。但是，在泵的排出压力和密封腔有效压力之间要有足够的压差。使密封腔内有适当的温度--压力关系的另一种办法是对密封腔进行冷却。

2.4.1.4 粘度

粘度与密度一样，是液体性的一个指标。高粘度液体通常有较好的性。液体粘度低于O.7Pa·s(700CP).可用标准型的机械密封。更高粘度的密封液必须给予特殊考虑。粘度为0.7～1.6Pa·s（700～1600CP)的液体，密封面间不可能存在工艺液体形成的液膜。这时必须采用单端面外冲洗、单端面外或外加密封液的双端面机械密封。

2.4.2 按介质选型的一般原则

2.4.2.1 水和水溶液

一般说来，机械密封用于工业水是困难的，纯水偶尔才用，工业水含盐、氧化钙和其它矿物质，即便含百万分之几往往也会在密封面上产生结晶，很快将密封面摩坏。温度也是一个重要因素，水温升高，密封面的磨蚀加速，因此建议在使用中尽可能的降低密封面温度。当泵送物料温度越过80℃ 时，应对密封面采取特别降温措施。司太立合金不推荐用于水中。

在水中建议选用下列密封面配对材料：

2.4.2.2 油类

多数油类都有良好的性，故泵用机械密封在油中用得最成功，也最经济。用于水中的密封面配对材料也可用于油中，另外在油类介质中还可以选用司太立合金。

2.4.2.3 烃类

一般来说。如果液体比重大于0.5，且密封腔压力至少比液体蒸汽压力高0.17MPa （表压），则凡能用于油类中的各种密封面配对材料都可用于烃类中。比重等于或低于0.5的轻烃，或密封腔压力和液体蒸汽压之差小于0.17MPa(表

压)时，推荐采用碳化钨对碳索石墨作为密封面配对材料。

2.4.2.4 酸类

无机酸对密封面有良好的性，但在选型时对材料必须认真考虑，浓度、温度、不纯度和轴的转速都必须加以考虑。对非氧化性酸，可用下列密封面材料：

浓硫酸、浓硝酸、铬酸和过氧化氢等强氧化性酸对标准碳素材料有腐蚀，在选择密封面材料时要特别注意。下列材料可用于强氧化性化学品中：

碳化硅对碳化硅/陶瓷对陶瓷/碳化钨对碳化钨

2.4.2.5苛性碱

像酸一样，多数苛性碱对密封面有良好作用。但在选择材料时也必须慎重，苛性碱侵蚀多数含硅陶瓷，而浓的苛性碱能侵蚀标准碳素材料。另外碱溶液在合适的温度下较易结晶，这一点在选型时也应注意，根据不同浓度、温度和转速等可采用下列密封面配对材料：

2.4.3 在不同的介质中密封面材料匹配

表1不同介质可选用的材料组合

3 结束语

从以上分析可以看出， 机械密封的正确选型，要综合考虑许多因素，首先要根据影响因素选用正确的结构类型，其次是针对具体的操作环境，确定结构材料，材料必须与接触的液体及其温度相适应。根据使用条件合理的选用机械密封，对保证泵的正常工作，延长使用寿命有十分重要的意义。