【壓縮機網】壓縮機常用的密封有迷宮密封、碳環密封和機械密封等。機械密封是一種旋轉機械的軸封裝置，靠一對或數對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。常用機械密封結構由靜止環（靜環）、旋轉環（動環）、彈性元件彈簧座、緊定螺釘、旋轉環輔助密封圈和靜止環輔助密封圈等元件組成，防轉銷固定在壓蓋上以防止靜止環轉動。由于機械密封具有泄漏量少和壽命長等優點，所以機械密封是在這些設備主要的軸密封方式。機械密封被廣泛地應用于各種流體旋轉機械的軸封，工況不同，使用的密封也不同，按使用條件和設備可分為高速和普通機械密封，高壓和低壓機械密封，高溫、常溫和低溫機械密封。泵用、壓縮機用和釜用機械密封以及耐腐蝕機械密封和抗顆粒的機械密封等。通常都按機械密封的結構和原理來分類，例如旋轉式和靜止式機械密封；內流式和外流式機械密封；平衡型和非平衡型機械密封。

　　壓縮機的機械密封通常面臨線速度高，密封副的pv值高，發熱、磨損和振動，動環旋轉時彈簧受離心力的影響，介質受攪拌的影響等問題，通常采用靜止式結構，轉動零件幾何形狀對稱，減少寬度，以減小摩擦熱或采用可控膜機械密封。高速密封也可采用中間環密封（差動環式機械密封），以降低密封面周速（大約降低一半）。催化裂化氣壓機用面對面靜止式雙端面機械密封，采用聚四氟乙烯密封面，耐凝縮油，嚴格控制旋轉環的振擺以保持密封面的垂直度，將中間旋轉環夾持固定并用楔形圈密封防止軸套處泄漏并避免晃動，采用窄碳石墨密封環，正確選擇彈簧的剛度和彈簧個數來保持靜環的追隨性。離心式壓縮機、螺桿壓縮機、膨脹機、蒸汽透平以及高速和高壓的流體機械廣泛采用氣體動壓非接觸式氣體端面密封。其中應用最廣泛的是部分螺旋槽氣體斷面密封，這種氣體端面密封就是將開槽技術用于氣體介質的密封，在摩擦副之間形成一層很薄的氣膜，從而使密封工作在非接觸狀態下。這種結構簡單、無磨損、壽命長、可靠性高、耗功底，不用封油（省掉了龐大的封油系統），停車時無泄漏（不另用停車密封），密封氣體無油污染問題，它與磁力軸承技術結合，可以做到全無油潤滑，但需供氣系統。這種結構安裝費用低、系統可靠，可實現長時間穩定運行。

　　一．壓縮機機械密封組成及結構

　　1.波紋管型機械密封

　　波紋管是集彈性元件、輔助密封和轉矩傳動機構于一身的密封元件（普通密封不具備此動能），其轉矩的方式是波紋管機械密封所特有的，端面比壓均勻，具有耐高溫、追隨性比較好的特點。動環沒有輔助密封圈，因此減少了一 個泄漏點，同時減少了動環的摩擦阻力，改善了動環的追隨性。

　　波紋管式機械密封的應用范圍很廣，從低溫到高溫，從中性介質到腐蝕性介質，從低速到高速，從普通到苛刻的工作條件都可選用。波紋管有橡膠波紋管及蛇形套、塑料波紋管和金屬波紋管。彈力加載機構與輔助密封是金屬波紋管的機械密封，我們稱為金屬波紋管密封。在輕型密封中，還有使用橡膠波紋管作輔助密封的，橡膠波紋管彈力有限，一般需要輔以彈簧來滿足加載彈力。塑料波紋管用于強腐蝕介質機械密封作為輔助密封；彈性元件以及輔助性的密封材料和轉矩傳動，這些都是波紋管關鍵的組成部件，波紋管的正常運行脫離不開這些密封元件。所以這一類的密封元件從很多方面來講都和原本的傳統密封元件之間具備諸多的不同點，一般來說，這些元件的目的就是盡可能地降低彈簧和輔助密封的使用程度，盡可能地降低密封元件的使用率。

　　2.窄環刃邊型機械密封

　　這種密封元件在結構上的特點主要就是在將動環的密封面進行窄處理形成很窄的刃邊密封，這種密封元件的寬度控制在0.5毫米至0.6毫米之間，密封元件的平衡比控制在0.5以內。由于這種新型的密封元件的密封面足夠窄，這樣就保證了雜質不易進入，即使有雜質進入了密封元件內刀刃也能夠將其切斷后排除到外面。這種類型的密封元件還能夠避免密封元件出現徑向變形，具有抗高壓的作用，有很好的冷卻效果。

　　3.集裝式機械密封裝置

　　這種密封式是由傳統的機械密封發展而來形成的新型密封形式，它將軸套、密封端蓋融合在一起，軸套與密封端蓋是集裝式機械密封結構的主要元器件，也是基于傳統機械密封形成的一種密封結構，主要在幾個方面進行了優化。首先，集裝式機械密封實現了軸套與端蓋結構一體化，彌補了傳統機械密封機、封分離無法進行密封預調的不足，通過在端面上進行預調可以不斷的進行密封裝置的完善，在實際使用中獲得不斷完善。其次，集裝式機械密封是以經過性能等合格檢測的安裝狀態的形式出廠，使用時只需要進行簡單的安裝即可，不但不需要像傳統機械密封一樣進行組裝，縮短了設備安裝時間，完全符合機械的運營需求，而且有效地保障了密封質量。第三，相對于傳統機械密封已經固定了的規格，集裝式機械密封可以結合生產需要，拓展、改變冷卻與沖洗結構，配合其它輔助設備，更好地提升生產效率。第四，普通、傳統的機械密封在安裝時任何一個環節出現問題都要進行拆除重新進行安裝，這樣就導致機械密封的安裝時間長、費用高，并且裝置的質量也是沒有辦法保證的。但是集裝式機械密封在出廠前已經由專業人員進行了安裝，同時已經進行了出廠試驗的檢測，所以這樣的裝置不僅保證了裝置安裝的時間也保證了裝置的質量。集裝式的機械密封只需要簡單的安裝就能夠正常的應用于設備上。第五，集裝式的密封裝置可以根據客戶的實際需要進行冷卻、沖洗等接口的擴展，同時還能夠和機械的相關輔助設備相連接。第六，這種密封裝置比較方便運輸，在運輸的過程中不易出現損壞等。

　　二．機械密封應用失效原因分析

　　1.機械密封出現斷裂或彈性材料性能下降而導致的密封失效

　　機械密封損壞，材料彈性失效等是機械密封失效的常見原因，特別是在經過較長時間使用密封元件會逐漸老化，彈性性能下降。一般來說，機械密封元件達到20%以上的失彈率就會發生滲漏問題。當其使用溫度達到350℃時，密封彈性材料會迅速失彈，降低了密封組件的彈力高度，進而導致密封泄漏。所以，密封元件在受到長期載荷作用，或者在高溫情況下運行，會導致其出現彈性松弛，或者是密封裝置變形，嚴重時還會出現機械密封斷裂問題。

　　波紋管機械密封一般來說在經過了長時間的運行使用之后，其密封元件的剛度和彈性都會出現不同程度的下降，這主要是由于使用的時間過長，容易造成密封元件出現失彈的事故。波紋管機械密封在實際的運行過程之中，如若失彈率超過20%，那么就勢必導致機械密封的功能出現失效的問題，進而造成機械設備出現泄漏的情況。在使用波紋管機械密封的時候，如果其運行的環境溫度超出300℃，那么在這樣的溫度環境下會直接導致機械密封出現失彈的情況，一旦機械密封失彈之后，對相關的密封元件進行拆除測量的工作，完成測量工作之后就能夠發現其波紋管的組件高度都比初始狀態減少了2到3mm。如果單從機械密封失效的原理上來看，這種密封失效的情況主要還是由于密封元件出現了松弛的問題；從另一個方面來說，就是其波紋管之間的縫隙內出現了晶體沉淀的情況。這些問題浮現的主要原因就是因為長時間在高溫條件下運行，產生了很嚴重的載荷。如果是在高溫的條件下運行，并且接觸的比壓逐漸增大，當兩種情況一同出現的時候，那么在這兩者共同的壓迫下，甚至會導致機封出現斷裂的問題，溫度和載荷的水平處于越高的情況，那么斷裂事故產生的可能性也就會越高。

　　2.機封中石墨環的磨損嚴重而引起的密封失效

　　石墨環的過度磨損引起的密封失效是比較嚴重的，波紋管的有效直徑對機封的斷面作用，引起比壓的變化。一個能夠發揮有效作用的機封件直徑是需要根據壓力的變化而進行調整的，波紋管在收到大量外部壓力的作用下，有效直徑就會在壓力的作用下而變小。但是當波紋管受到的壓力是內壓時，有效直徑是隨著壓力的增大而增大的，壓力不斷的加大，就會使得摩擦副過度的摩擦，這樣出現的石墨環過度摩擦也就會引起密封失效。

　　3.硬質合金環出現表面的熱裂而引起的密封失效

　　機封的長期使用就可能在硬質合金環上出現從硬面中心不斷向外發散的粗細不一的裂紋，這些都是由于熱裂原因造成的密封失效。所以分析失效的原因主要就是進行熱裂原因的分析，局部的熱應力是導致熱裂現象的最主要原因，硬質合金環和環座這兩種材料的膨脹系數是有差別的，不管是采用堆焊的結構，還是采用整體的結構，密封沖洗液的類型、密封沖洗的方式、沖洗液的流量這些都是引起機封端面熱裂的原因。

　　4.由于密封墊的失效而引起的密封失效

　　要想確保密封的效果，那么輔助的密封元件在確保密封效果的時候是非常重要的，其中靜環的密封墊片的損壞是引起密封失效的關鍵原因。這些密封墊的損壞主要是因為在密封墊的安裝過程當中由于工作的失誤而導致的密封墊的損壞，軸套的錐形鋁墊，一種情況下在安裝的過程當中密封墊的螺栓力受力不夠均勻，密封墊由于變形緊密的和軸貼合在一起；另外一種情況是高溫的長期作用，密封墊出現老化的情況。

　　三．提高化工機泵機械密封性能的措施

　　1.機械密封結構的選取

　　通常情況下，現在應用的結構主要有內裝式和外裝式、內流式和外流式、旋轉式和靜止式、單彈簧式和多彈簧式、單端面和雙端面、非平衡式和平衡式六種分類，其都有和自己相適應的場合。目前市場上大多數機械密封的結構都采取內裝端面型，這種結構是比較簡單的，在生產上是比較容易的，在強腐蝕性、顆粒性的介質中是都適合的。它在壓力低和介質危險的等級低的的情況下適用。

　　高性能的機械密封體和內裝端面結構的機械密封體在適用范圍上正好是互補的，對于出口壓力和離心轉速都是比較大的，機械密封就被設計成了內流型、靜止型等，這樣就和高速運轉的需求相適應。在設計機械密封裝置的時候一是采取在靜環處放置彈簧的手段，一種是采取內流型的設計。這些措施都是保證機械密封裝置平穩運行的有效措施。

　　2.密封材料的選取

　　機械密封面是有一定的精度的，而它的精度是由密封面的材料決定的，所以要想機械密封保持一個良好的使用質量，我們就必須保證好密封材料的質量過關，一定做到密封面材料和所要求的精度完美契合。

　　2.1 密封面硬材料如何選用

　　目前市場上比較廣泛的硬材料主要分為四種：第一：金屬材料：包括模具鋼、鑄鐵等。金屬材料主要適用于油類液體，相對負荷要求比較低的，現在的密封表面中金屬材料已經應用的不多了。第二：工程陶瓷類：負荷等級要求中等，在海水和藥液的密封中應用的比較多，這種材料的耐腐蝕性很強，但是不耐熱，現在碳化硅已經逐漸的代替了工業陶瓷。第三：硬質合金材料：這種材料的主要特點是韌性高、耐腐蝕性強，現在已經成為了最受歡迎的密封面材料。第四：新型陶瓷材料：現在廣泛應用的新型陶瓷材料主要有碳化硅，它在硬度上可以和金剛石相媲美，同時還有很強的耐腐蝕性，同時還能在極高的溫度下保持優點。

　　2.2 密封面軟材料如何選用

　　在機械密封中應用的最多的軟材料是石墨，石墨有很好的潤滑性、成本低、化學穩定性強等特點，在使用的時候一般都會根據不同的場合需求對石墨進行熱固性樹脂的浸漬。聚四氟乙烯中添加石墨粉、玻璃纖維等材料能夠對其性能進行改善，同時還保持了耐腐蝕性能，同時軟性材料還有工程塑料。在密封面軟材料的選用上需要根據實際情況進行，選取適合機械類型和生產需要的材料。

　　3.改造機封的冷卻水系統

　　將原本能力不足的熱換器進行技術上的改造，促進其進行技術創新，將熱面積進行擴大。將冷卻水的管線進行重新配置，改變原有冷卻水循環量不足的現象，進一步的提高冷卻效果。在原先冷水沖洗管上安置上節流閥，進行沖洗量和壓力的監控，防止沖洗的水量問題引起的不良后果。同時，在進行冷卻水系統的改造完成后，要進行冷卻系統的正確維護。

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