概述
機械密封(mechanical seal)是指由至少一對(duì)垂直于旋轉軸線端面(miàn)在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合且相對(duì)滑動所構成(chéng)的防止流體洩漏的裝置。
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爲金屬波紋管密封。在輕型密封中，還(hái)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。“機械密封”通常被(bèi)人們簡稱爲“機封”。
機械密封是一種(zhǒng)旋轉機械的軸封裝置。比如離心泵、離心機、反應釜和壓縮機等設備。由于傳動軸貫穿在設備内外，這(zhè)樣(yàng)，軸與設備之間存在一個圓周間隙，設備中的介質通過(guò)該間隙向(xiàng)外洩漏，如果設備内壓力低于大氣壓，則空氣向(xiàng)設備内洩漏，因此必須有一個阻止洩漏的軸封裝置。軸封的種(zhǒng)類很多，由于機械密封具有洩漏量少和壽命長(cháng)等優點，所以世界上機械密封是在這(zhè)些設備主要的軸密封方式。機械密封又叫(jiào)端面(miàn)密封，在國(guó)家有關标準中是這(zhè)樣(yàng)定義的：“由至少一對(duì)垂直于旋轉軸線的端面(miàn)在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動而構成(chéng)的防止流體洩漏的裝置。

組成(chéng)
主要部件
動環、靜環、冷卻裝置和壓緊彈簧（視具體設備而定）。

輔助密封件
密封圈（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡膠O圈等）。
彈力補償機構
彈簧、推環。
彈簧座及鍵或各種(zhǒng)螺釘。

原理
機械密封是靠一對(duì)集裝式機械密封或數對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動的端面(miàn)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(chéng)，防轉銷固定在壓蓋上以防止靜止環轉動。
旋轉環和靜止環往往還(hái)可根據它們是否具有軸向(xiàng)補償能(néng)力而稱爲補償環或非補償環。

技術要求
密封環是動環和靜環的總稱(下同)，是構成(chéng)機械密封主要的元件。密封環在很大程度上決定了機械密封的使用性能(néng)和壽命，因此，對(duì)它提出了一些要求。

有足夠的強度和剛度
在工作條件下(如壓力、溫度和滑動速度等)不損壞，變形應盡量的小，工作條件波動時仍能(néng)保持密封性。尤其是密封端面(miàn)要有足夠的強度以及一定的耐腐蝕能(néng)力，以保證産品有滿意的使用壽命。

有良好(hǎo)的耐熱沖擊能(néng)力
爲此，要求材料有較高的導熱系數和較小的線膨脹系數，承受熱沖擊時不至于開(kāi)裂。

較小的摩擦系數
密封環匹配應有較小的摩擦系數。

良好(hǎo)的自潤滑性
工作中如發(fā)生短時間的幹摩擦，不損傷密封端面(miàn)。因此，密封環要有良好(hǎo)的自潤滑性，密封環材料與密封流體還(hái)要有很好(hǎo)的浸潤性。

結構簡單
密封環結構應力求簡單對(duì)稱，優先考慮用整體型結構，也可采用組合式(如鑲裝式)密封環，盡量避免用密封端面(miàn)噴塗式結構。

密封環要容易加工制造
安裝和維修要方便，價格要低廉。

注意問題
安裝時
1、要十分注意避免安裝中所産生的安裝偏差
（1）、上緊壓蓋應在聯軸器找正後(hòu)進(jìn)行，螺栓應均勻上支，防止壓蓋端面(miàn)偏斜，用塞尺檢查各點，其誤差不大于0.05毫米。
（2）、檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙（即同心度），四周要均勻，用塞尺檢查各點允差不大于0.01毫米。
2、彈簧壓縮量要按規定進(jìn)行，不允許有過(guò)大或過(guò)小現象，要求誤差2.00毫米。過(guò)大會(huì)增加端面(miàn)比壓，加速端面(miàn)磨損。過(guò)小會(huì)造成(chéng)比壓不足而不能(néng)起(qǐ)到密封作用。
3、動環安裝後(hòu)，將(jiāng)動環壓向(xiàng)彈簧後(hòu)應能(néng)自動彈回來。

安裝時位置要求
爲了保證機械密封穩定的運行、長(cháng)壽命和低洩漏性能(néng)，將(jiāng)它正确地安裝在機器上是十分重要的。安裝時必須注意的事(shì)項：
1、部件的确認
把機械密封安裝到機器上時，安裝前要很好(hǎo)的與總裝配圖相對(duì)照，确認零件是否已準備齊全，這(zhè)時要注意密封磨擦副密封面(miàn)、密封圈等有無傷痕、缺損等異常現象，還(hái)要注意與填料、密封圈（O環）等相接觸的軸或軸套表面(miàn)、法蘭等部件上有無傷痕，若發(fā)現有異常的現象，則必須更換或修理後(hòu)再使用。
在實際進(jìn)行安裝時，不要將(jiāng)超過(guò)需要的零件帶到現場，這(zhè)樣(yàng)，安裝完畢後(hòu)零件如有剩餘，則是安裝時有了漏裝的地方；若零件不足，則意味著(zhe)不必要的地方也組裝上了零件，這(zhè)也就(jiù)起(qǐ)到了在安裝時自檢的作用。

2、安裝位置
安裝要領随機械密封型式、機器種(zhǒng)類的不同而不同。這(zhè)裡(lǐ)不再贅述。


安裝時技術要求
機械密封是屬于較高精度的機械部件，對(duì)其正确的安裝與操作對(duì)它的使用壽命有大大的影響。我們一般按照石油化工部規定的标準。
安裝機械密封的泵與機械密封配合部分的技術要求如下：
1、軸彎曲度：不大于0.05毫米；
2、轉子振擺：動環密封圈處的軸套附近不大于0.06毫米；
3、軸的軸向(xiàng)竄動量不允許超過(guò)±0.5毫米，如果帶軸套，不允許軸套有松動；
4、聯軸器的找正誤差：對(duì)于齒式聯軸器不大于0.08～0.10毫米（P2008C），對(duì)于彈性聯軸器不大于0.05～0.06毫米；（習慣做法端跳<0.05，徑跳<0.10）
5、壓蓋（靜環座）與密封配合止口對(duì)軸中心線的同心度允差0.05毫米，與墊片接觸的平面(miàn)對(duì)中心線的垂直度值允差0.03～0.05毫米，如果達不到要求，密封腔要進(jìn)行加工；
6、安裝動環密封圈的軸套端部，以及安裝靜環密封圈的壓蓋（或殼體）的端部應倒角，并修光滑。
1、在安裝、拆卸機械密封時要仔細，嚴禁動用手錘和扁鏟，以免損壞密封元件。如果結垢拆卸不下時，應清洗幹淨後(hòu)再進(jìn)行拆卸。
2、如果在泵兩(liǎng)端都(dōu)用機械密封時，在裝配，拆卸過(guò)程中互相照顧，防止顧此失彼。
3、對(duì)運行過(guò)的機械密封，凡有壓蓋松動使密封發(fā)生移動的情況，則動靜環零件必須更換，不應重新上緊繼續使用。因爲松動後(hòu)摩擦副原來運轉軌迹會(huì)發(fā)生變動，接觸面(miàn)的密封性就(jiù)很容易遭到破壞。

維護問題
啓動前的準備工作
1、全面(miàn)檢查機械密封，以及附屬裝置和管線安裝是否齊全，是否符合技術要求。
2、機械密封啓動前進(jìn)行靜壓試驗，檢查機械密封是否有洩漏現象。若洩漏較多，應查清原因設法消除。如仍無效，則應拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗壓力用2~3公斤/平方厘米。
3、按泵旋向(xiàng)盤車，檢查是否輕快均勻。如盤車吃力或不動時，則應檢查裝配尺寸是否錯誤，安裝是否合理。

安裝與停運
1、啓動前應保持密封腔内充滿液體。對(duì)于輸送凝固的介質時，應用蒸氣將(jiāng)密封腔加熱使介質熔化。啓動前必須盤車，以防止突然啓動而造成(chéng)軟環碎裂。
2、對(duì)于利用泵外封油系統的機械密封，應先啓動封油系統。停車後(hòu)停止封油系統。
3、熱油泵停運後(hòu)不能(néng)馬上停止封油腔及端面(miàn)密封的冷卻水，應待端面(miàn)密封處油溫降到80度以下時，才可以停止冷卻水，以免損壞密封零件。

運轉
1、泵啓動後(hòu)若有輕微洩漏現象，應觀察一段時間。如連續運行4小時，洩漏量仍不減小，則應停泵檢查。
2、泵的操作壓力應平穩，壓力波動不大于1公斤/平方厘米。
3、泵在運轉中，應避免發(fā)生抽空現象，以免造成(chéng)密封面(miàn)幹摩擦及密封破壞。
3、密封情況要經(jīng)常檢查。運轉中，當其洩漏超過(guò)标準時，重質油不大于5滴/分，輕質油不大于10滴/分，如2-3日内仍無好(hǎo)轉趨勢，則應停泵檢查密封裝置。

機封故障
故障原因
機械密封的故障大體上都(dōu)是由異常的洩漏、異常的磨損、異常的扭矩等現象出現後(hòu)才被(bèi)人們所知道(dào)。造成(chéng)故障的原因大緻有如下四方面(miàn)：
1、機械密封的設計選型不對(duì)；
2、機械密封質量不好(hǎo)；
3、使用或安裝機械密封的機器本身精度達不到要求；
4、機器運行操作錯誤。
具體情況具體分析

密封失效
1、密封失效主要有下述三種(zhǒng)原因：
（1）、密封面(miàn)打開(kāi)
在修理機械密封時，85%的密封失效不是因磨損造成(chéng)，而是在磨損前就(jiù)已洩漏了。
當密封面(miàn)一打開(kāi)，介質中的固體微粒在液體壓力的作用下進(jìn)入密封面(miàn)，密封面(miàn)閉合後(hòu)，這(zhè)些固體微粒就(jiù)嵌入軟環（通常是石墨環）的面(miàn)上，這(zhè)實際成(chéng)了一個“砂輪”會(huì)損壞硬環表面(miàn)。
由于動環或橡膠圈緊固在軸（軸套）上，當軸串動時，動環不能(néng)及時貼合，而使密封面(miàn)打開(kāi)，并且密封面(miàn)的滞後(hòu)閉合，就(jiù)使固體微粒進(jìn)入密封面(miàn)中。
同時軸（軸套）和滑動部件之間也存在有固體微粒，影響橡膠圈或動環的滑動（相對(duì)動密封點，常見故障）。另外，介質也會(huì)在橡膠圈與軸（軸套）磨擦部位産生結晶物，在彈簧處也會(huì)存有固體物質，都(dōu)會(huì)使密封面(miàn)打開(kāi)。

（2）、過(guò)熱
因密封面(miàn)上會(huì)産生熱，故橡膠圈使用溫度應低于設計規範。氟橡膠和聚四氟乙烯的使用溫度爲216℃，丁晴橡膠的使用溫度爲162℃，雖然它們都(dōu)能(néng)承受較高的溫度，但因密封面(miàn)産生的熱較高，所以橡膠圈有繼續硫化的危險，最終失去彈性而洩漏。（冷區考慮冷脆） 密封面(miàn)之間還(hái)會(huì)因熱引起(qǐ)介質的結晶，如結碳，造成(chéng)滑動部件被(bèi)粘住和密封面(miàn)被(bèi)凝結。而且有些聚合物因過(guò)熱而焦化，有些流體因過(guò)熱而失去潤滑等甚至閃火。
過(guò)熱除能(néng)改變介質的狀況外，還(hái)會(huì)加劇它的腐蝕速率。引起(qǐ)金屬零件的變形，合金面(miàn)的開(kāi)裂，以及某些鍍層裂縫，設計應選用平衡型機械密封，以降低比壓防止過(guò)熱。

（3）、超差
正确的裝配公差，對(duì)于安裝機械密封是很必要的，軸（軸套）必須有合适的表面(miàn)粗糙度和正确的尺寸，但制造者很少提供公差數據，這(zhè)些數據對(duì)安裝來講都(dōu)是很關鍵的。（依靠經(jīng)驗和常識）
機械密封的尺寸精度及形位公差必須符合圖紙要求，超差將(jiāng)會(huì)導緻密封提前失效。

2、密封失效原因分析
密封面(miàn)本身也會(huì)提供密封失效的迹象，如振動時，在傳動零件上就(jiù)會(huì)有磨損的痕迹，如痕迹不明顯，則一般是裝配不當造成(chéng)的。
對(duì)于質量較差的石墨環（動環）來講，其内部氣孔較多，這(zhè)是因爲在制造過(guò)程中，聚集在石墨内部的氣體膨脹將(jiāng)碳微粒吹出的所緻，因此這(zhè)種(zhǒng)低質的石墨環在密封啓用中，其碳微粒很容易脫落，而使密封面(miàn)在密封停用時粘住。
密封面(miàn)内圓柱面(miàn)上的傷痕很可能(néng)是外面(miàn)的雜物進(jìn)入密封面(miàn)或安裝不當造成(chéng)的。密封面(miàn)上的環形溝槽，多數是固體微粒沉積于密封面(miàn)而引起(qǐ)的。
石墨環（動環）的裂紋是由于傳動件的振動，橡膠圈的漲大以及石墨環本身的内應力造成(chéng)的，而結焦則是因高溫所緻，這(zhè)在煉油廠的高溫熱油介質中是常見的。
發(fā)煙硫酸、硝酸、氫氟酸、次氯酸鈉、王水、過(guò)氫氧化物等對(duì)石墨有侵蝕作用的幾種(zhǒng)強氧化劑，其腐蝕作用随溫度增加而加劇。
通常硬環（靜環）表面(miàn)的過(guò)熱會(huì)引起(qǐ)密封環的嚴重磨損，如無冷卻的立式泵。在高溫、高壓下、彈簧壓縮過(guò)大，軸串動也會(huì)過(guò)大的情況下，都(dōu)會(huì)引起(qǐ)密封面(miàn)的過(guò)渡磨損，
在檢查硬環表面(miàn)時有四種(zhǒng)迹象要注意：
a、陶瓷環破裂；b、熱裂；c、刻痕；d、鍍層的脫落。
陶瓷環裝配過(guò)緊是破裂的主要原因，裝配不當者也是一個較常見的原因。
由于鍍層材料與基體材料二者線脹速率不同，所以溫度升高時，環表面(miàn)會(huì)出現裂紋，司太立特合金尤爲嚴重。在較高級的塗層材料中，钴基碳化鎢不如鎳基塗層。而對(duì)密封面(miàn)進(jìn)行冷卻，能(néng)有效地防止熱裂，殘留在密封面(miàn)上的固體微粒經(jīng)常損壞表面(miàn)，如磨削時砂輪上的砂粒就(jiù)會(huì)損傷硬環表面(miàn)，導緻密封面(miàn)打開(kāi)或在密封面(miàn)之間生成(chéng)結晶物，而在重新研磨石墨環後(hòu)，研磨料就(jiù)會(huì)嵌入石墨環表面(miàn)。 橡膠圈的失效與使用方式有關，通常高壓是使壓制成(chéng)型的○型圈失效的一個原因，當發(fā)現○型變成(chéng)矩形或環變硬時，就(jiù)需要調整壓縮量，否則會(huì)發(fā)熱。所以有必要了解一種(zhǒng)合成(chéng)橡膠的使用溫度。合成(chéng)橡膠圈溶脹大多半是因化學(xué)侵蝕造成(chéng)的，它們都(dōu)具有一些各自的特點，如氟橡膠耐較高溫度，而乙烯、丙烯○型圈在石油潤滑油中使用會(huì)脹大，臭氧對(duì)丁晴橡膠有侵蝕作用，所以丁晴橡膠制品不要裝在電動機内，因此高溫及化學(xué)腐蝕通常是造成(chéng)橡膠制品硬化、裂紋的主要原因。 安裝時橡膠制件被(bèi)割傷和表面(miàn)有刻痕，也是密封失效常見的原因。而軸上的舊固定螺釘、鍵槽、花鍵軸，鋒利的軸肩等迹象都(dōu)會(huì)損傷橡膠制件。
這(zhè)裡(lǐ)，對(duì)于密封面(miàn)磨損痕迹尚需補充以下幾點，檢查磨損痕迹，可以幫助分析故障。
（1）、磨損變寬：表明機泵發(fā)生了嚴重的不對(duì)中。其原因是：
a、軸承損壞；
b、軸振動或軸變形；
c、軸彎曲；
d、泵汽蝕産生振動；
e、聯軸器未對(duì)中；
f、管子嚴重變形；
g、密封靜環傾斜。
（2）、磨痕變窄：磨痕比兩(liǎng)個密封面(miàn)的寬度還(hái)要窄，這(zhè)說明密封超壓，壓力或溫度使密封面(miàn)變形。
（3）、無磨痕：
說明密封面(miàn)不粘合。檢查彈簧等補償機構是否打滑或受阻礙。
（4）、密封面(miàn)無磨痕但有亮點。
密封面(miàn)翹曲會(huì)出現有亮點而無磨痕。壓力太高，壓蓋螺拴未擰好(hǎo)或未夾好(hǎo)，或泵表面(miàn)粗糙均能(néng)形成(chéng)亮點。當采用兩(liǎng)個螺拴的壓蓋時，其剛度不夠，變形也是形成(chéng)亮點的一個原因。
這(zhè)種(zhǒng)症狀的出現說明：密封可能(néng)一開(kāi)車就(jiù)發(fā)生洩漏。
（5）、密封面(miàn)有切邊：
這(zhè)是由于密封面(miàn)分得太開(kāi)，而在合攏時斷裂。閃蒸（氣化）是較普遍的密封面(miàn)分開(kāi)的原因，特别是在熱水系統或流體中有凝液時，水從液體膨脹成(chéng)蒸氣，可使密封面(miàn)分開(kāi)。（冷介質氣化也同樣(yàng)會(huì)造成(chéng)）
密封的金屬零件，如彈簧、固定螺釘，傳動件及金屬套都(dōu)可能(néng)成(chéng)爲密封失效的根源。受交變應力作用的彈簧受腐蝕是它的首要問題，因爲金屬在應力作用下會(huì)迅速腐蝕，不繡鋼彈簧易受氯化物的應力腐蝕，且世界上存在許多的氯化物，所以有國(guó)外部門建議，不要使用不鏽鋼彈簧，而推薦使用耐蝕性較高的哈斯特合金鋼的彈簧。另外，裝配不當造成(chéng)彈簧疲勞是失效的又一原因。
機械密封使用的固定螺釘，不要用硬化後(hòu)的材料來做，因熱處理會(huì)降低金屬的耐蝕能(néng)力，而未經(jīng)熱處理的較軟的固定螺釘能(néng)緊固在軸上。
振動、偏斜、不同心會(huì)使傳動件磨損，如密封面(miàn)啓動時有粘住的現象時，傳動件會(huì)彎曲甚至損壞，而磨擦作用産生的熱常常加劇腐蝕。
金屬套外圓表面(miàn)的磨痕，可能(néng)是從密封側進(jìn)入套内的固體微粒造成(chéng)的，它幹擾密封的随動能(néng)力。也可能(néng)是偏斜，不同心的原因造成(chéng)的。
金屬在溫升過(guò)程中要改變顔色，不鏽鋼在使用時應注意下列溫度時的顔色。
淡黃色————溫度爲700～800℉（約370～432℃）
棕 色————溫度爲900～1000℉（約486～540℃）
蘭 色————溫度爲1100℉（約590℃）
黑 色————溫度爲1200℉（約648℃）
當密封失效不符合上述任何一種(zhǒng)時，檢修就(jiù)比較困難，但下面(miàn)幾種(zhǒng)情況的洩漏可供參考：
（1）、泵軸套洩漏
許多軸套不伸出密封箱，因此要判斷洩漏的來源是很困難的。軸套的洩漏通常是穩定的，而密封面(miàn)的洩漏往往是增加或減小。密封面(miàn)洩漏後(hòu)，使表面(miàn)不平，但有時也會(huì)磨合到原狀。（有時不要急于檢修，可觀察一段時間再說）
（2）、如密封周圍是潮濕的，而且看不出漏。這(zhè)在起(qǐ)動時泵運轉産生的離心力使洩漏的液體回到密封面(miàn)内，起(qǐ)一道(dào)屏障的作用。而從泵上的法蘭或接頭洩漏的液體滴入填料箱内。
（3）、熱膨脹能(néng)使鑲接在金屬部件内的石墨環松脫，也可能(néng)是因低溫使O型環失去彈性，而導緻洩漏。
（4）、沖洗壓力發(fā)生波動會(huì)引起(qǐ)密封失效，沖洗壓力必須比密封腔壓力高一些，啓用裝在泵前的電磁閥和延時開(kāi)關可保證沖洗中的殘留物在泵啓動前或停車後(hòu)沖幹淨，如使用淬冷的方法來控制溫度，一定要維持密封腔的壓力。
（5）、如果在冷卻隔套上沉澱一層水垢，我們可在密封腔底部裝一個石墨襯套，利用它的熱屏障作用來解決這(zhè)些問題。
（6）、熱交換器的洩漏，往往是冷卻面(miàn)上的積垢阻礙了熱的傳遞，冷卻器内的流體流速就(jiù)加快，或者熱交換器的方向(xiàng)裝反了。