离心泵基础知识介绍：机械密封

前言

离心泵待运（处理备用状态）、启动、运行或停机期间，由于泵壳体内部液体与泵外大气间存在着压差，为了防止或减少其向外泄漏，必须设计适当的轴封。常用的轴封类型有：填料密封、浮环密封、迷宫密封、螺旋密封、机械密封及干气密封等。随着人们对环保、安全、节能等方面的要求越来越高，机械密封已经成为各行各业最通用的密封型式。

机械密封的定义

机械密封也称端面密封，是靠一对或数对垂直于旋转轴作相对滑动的端面，在流体压力和补偿机构的弹力作用下，保持贴合并配以辅助密封，从而达到防止泄漏的轴封装置。

基本工作原理

密封装置通常包括静态密封和动态密封。机械密封可用于各种不同尺寸和压力等级的泵，并且适用于不同行业各种不同的流体。因此，机械密封有多种配置。机械密封的选型取决于其应用条件。然而，无论使用条件如何，所有机械密封都遵循相同的基本原理。下图显示了一个简单的机械密封。

机械密封基本组成示意图

上图中，主要密封件由两只密封环组成，任何一只都相对于另一只旋转。其中一只密封环刚性安装（通常称为静环），另一只安装成使其能够自由移动（通常称为动环），并且与刚性安装的密封环径向、轴向和角向对中（贴合）。当两只密封环垂直于泵轴接触时，即实现动态密封。两环的贴合面称为密封面，一个是旋转面，另一个为静止面。这些表面平整贴合，使密封面之间形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，形成一定的阻力，在确保处于低泄漏水平的同时，还使端面得以润滑，从而在正常磨损的基础上提供较长的使用寿命。除了这两个面以外，机械密封还包含一套辅助密封元件和几个金属零件。它们具有动态和静态密封功能、加载面和传递旋转功能。辅助密封件在密封面和金属部件之间提供密封，例如密封室、轴套和压盖配合面的密封。金属零件传递扭矩并通过弹簧元件提供轴向机械力来加载叠合面。

密封型式和使用工况

密封型式：根据不同的分类方式，有单封和双重（或多重）密封; 有平衡型密封和非平衡型密封；有集装式密封和非集装式密封；有弹簧机械密封和金属波纹管机械密封。

使用工况：金属波纹管机械密封由于价格比弹簧机械密封贵，实际工程应用中通常仅用于高温或低温及压力不是很高的工况；而弹簧机械密封常用于高压、非高温或非低温工况。

主要优缺点

主要优点：密封状态稳定，泄漏量小，适用于各种不同介质；与填料密封相比，摩擦功率损失小，轴或轴套几乎无摩损。

主要缺点：结构及系统相对比较复杂，价格也相对较贵；寿命比浮环密封、迷宫密封及螺旋密封短。

特别说明

对于API 610泵，要求必需配置API 682标准规定/推荐的机械密封型式及系统。

API 610第11版还规定，机械密封连续运转寿命至少为3年。