浅谈过程装备密封技术

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浅谈过程装备密封技术摘要：密封技术作为一种较为常规性的技术手段被广泛的应用在各个领域，密封技术为工业企业的安全生产提供了重要的保障，而密封学更是作为一门学科成为密封技术研究的重点。从过程装备概念入手，引出密封技术，以垫片密封、填料密封、机械密封为代表分析密封技术现状，进而提出加快密封技术的措施。关键词：密封技术现状橡胶密封密封学目录1、过程装备及密封技术基本理论　　11.1过程装备及密封技术介绍　　11.1.1过程装备及密封技术概念　　11.1.2过程装备及密封技术论述　　21.1.3常用的密封技术　　21.2过程装备备密封技术现状分析　　21.2.1垫片密封　　21.2.2填料密封　　31.2.3机械密封　　32、我国过程装备密封技术的发展　　42.1密封技术的现状　　42.1.1基础研究工作建设　　52.1.2加工工艺水平的提高　　52.1.3新材料与新结构的研制开发　　52.2密封技术的发展前景　　62.1.1密封技术的现状分析　　62.2.2密封技术的市场分析　　62.2.3密封技术的重要性分析　　6参考文献　　81、过程装备及密封技术基本理论密封技术能够有有效的提高设备的可靠性、使用寿命，同时也能够在一定程度上节能降耗。所以密封技术是一种综合性的技术，是现代工业安全、稳定发展的重要的技术手段。该项技术的发展涉及到多个学科，尤其是在新型材料以及相关技术的不断发展，也带来了密封技术的新发展。1.1过程装备及密封技术介绍我国的密封技术，随着近几十年的发展，已经取得了一定的成绩，但是与国外的发展相比较而言，还是存在一定的差距的。这样的差距主要表现在对密封学科理论研究的不够深入，很多的理论研究成果都是处于对国外研究成果的分析与借鉴上，国内的密封学理论方面的创新并不多见，与此同时，理论应用到现实中的效率是不高的。除了理论水平的不够发达，国内的密封技术水平也没有达到国外的高水平标准。上个世纪70年代，随着新密封材料的不断发展，美国和日本纷纷在橡胶密封技术上取得了一定的进展，美国开发了氟弹性体产品，具有较强的耐热、耐磨性，耐压、防腐蚀等，稳定性较强，为工业企业安全生产提供了有效的保障。这些新材料以及新工艺，使得橡胶密封技术得到了进一步的发展，不同类型的橡胶密封技术都得到了技术上的升级，例如聚氨酯PU材料，其高低温性能得到了有效的提高，耐温性、耐摩擦性大大增强。而超高分子量聚乙烯的应用，更是使得其具有了一定的润滑性、耐磨损、耐冲击等，被广泛的运用在推土机、船舱等。1.1.1过程装备及密封技术概念过程装备是单元过程设备与单元过程机器二者的统称，是进行生产过程的工具，是为过程工业服务的。而在过程工业中，绝大多数化学变化或物理处理过程都是在液相或气相中并在一定的压力和温度条件下进行的，因此大多数机器和设备本身以及它们之间的连接系统都存在流体的密封问题。因密封问题而引起的资源损失和能源损失已经越来越严重，大力发展密封技术，节约能源已经刻不容缓。1.1.2过程装备及密封技术论述密封技术是现代工业中必不可少的一项技术手段，这项技术有专门的学科支撑，也就是密封学，密封学主要研究的是密封的规律、密封结构、装置与设计、密封工业应用等，不管是研究哪一个方面，我们都能够看出，密封学是一个多学科交叉的综合性学科，涉及到的学科有化学、物理学、计算机等相关的理论。密封技术的主要机理是穿漏、渗漏和扩散。不同材料的密封技术都是来自于这三个方面的机理，穿漏主要就是密封介质在一定的压力下产生的一种单向泄漏情况，而渗漏是密封好的介质在张力作用下通过毛细管所产生的一种泄漏，最后扩散，就是介质在一定的浓度差下的一种双向扩散。1.1.3常用的密封技术密封主要分为动密封、静密封、准静密封、转化为静密封的动密封四种。这四种密封模式，让工业生产中的材料得到了安全、顺畅的保存，从而在一定程度上保障了安全生产的进行，提高了生产效率，降低了资源的消耗。下面将通过对过程装备中垫片密封、填料密封、机械密封的现状进行分析，通过总结提出加快我国密封技术发展的措施。1.2过程装备备密封技术现状分析过程装备密封分为静密封和动密封两大类，细分下去存在几十种类型，其中有代表性的有用于管道之间、机器与机器之间的垫片密封，用于过程机器和设备运动部分的填料密封，用于机械设备的机械密封。这三种密封技术都在各自的领域发挥着重大作用。1.2.1垫片密封垫片属于静密封的填料，其作用是填充相对静止的两配合表面见的不规则结构，实现防止液体泄漏与侵入的目的。垫片的密封原理是：在两法兰密封面之间放置一定程度的材料，当垫片受力时产生弹塑性变形，填补由于两法兰密封面不平而产生的间隙，以阻止流体泄漏，从而达到密封的目的，而保证垫片密封所需要的载荷由法兰螺栓提供。经多年得发展，我国密封垫片行业取得了很大的发展，特别是一些以出口为导向的外向型企业已经实现了产品设计研发、产品质量、装备水平与国外先进水平的同步发展。但在工艺水平、产品性能和核心技术等方面总体水平不高，核心技术大多来自于国外，仍存在着较强的依赖。大力发展密封垫片技术，满足我国市场需求，显得格外重要。1.2.2填料密封填料密封又称为压盖填料密封，俗称盘根，是最古老的一种密封结构，我国古代的提水机械就是用填塞棉纱的方式来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封方式。19世纪随着石油和天然气的开采和发展，使填料密封得到了新的发展。现如今由于其结构比较简单，价格便宜、加工方便等特点，填料密封仍在密封技术中起着举足轻重的作用。填料的密封原理是：将填料装入填料腔后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜，利用“轴承效应”和“迷宫效应”实现良好的密封。随着现代工业，尤其是宇航、核电、大型石油化工等的发展，对密封的要求越来越高，在许多苛刻的工况下，填料密封被其他密封形式所代替。尽管如此，由于填料密封本身固有的特点，至今在较多场合仍是普遍使用的密封形式，特别是近年来许多新型材料和新结构的出现，赋予了填料密封新的生机，获得新的发展。今后新材料和新结构的研发水平将直接关系到我国填料密封的技术发展，另外在新材料的应用上要充分考虑到其对环境的影响。1.2.3机械密封机械密封，又叫端面密封，是一种旋转机械，如离心泵、压缩机和离心机等轴封装置。机械密封原理是：由至少一对垂直于旋转轴线的端面，在流体压力和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。机械密封技术我国最早于20世纪50年代末，由兰州炼油厂开始研制泵用机械密封的配件。相对于西方发达国家，我国起步较晚，但发展速度较快。目前石化行业中，80%~90%的叶片泵采用了机械密封。现在机械密封技术主要存在四个方面的不足：（1）基础研究工作较弱。我国现仅在少数高校和研究所开展研究课题，进行专题研究，在学术论文上、申报机械密封专利数量上和参加国际上的密封学术会议上较少，超前发展意识薄弱；（2）密封使用材料性能差。经过近年来我国材料检测情况来看，包括石墨、氧化铝、碳化硅等材料，普遍存在性能不稳定，品种规格较少，对高参数工况无法完全满足要求；（3）密封结构陈旧，加工技术落后。随着机械密封的发展，出现了集装式密封等新结构形式，而我国许多机械密封结构仍应用陈旧的结构，不能适应多方面的技术要求。另外制约机械密封技术发展的因素在于加工工艺的落后，建立高精度自动化的加工系统刻不容缓。（4）高参数密封性能差。在化工企业中多采用的是耐高温、高压的机械密封，但因机械密封性能不能完全达到技术要求，在连续化大生产及高温、高压环境的影响下降低寿命，造成非计划维修，为企业造成不必要的损失。以上就是我国机械密封技术的现状分析，从此我们能够看出，我国机械密封技术还有很长的路的要走。2、我国过程装备密封技术的发展通过对垫片密封、填料密封、机械密封的综合分析，不难看出我国密封技术相对以前有了很大进度，但相对国外发达国家技术水平相对较低，另外由于科技的高速发展，现代工、农、航天、国防等各领域，对密封技术提出了更高的要求：(1)延长无故障连续化大生产的周期；(2)环保要求提高，利用密封技术控制泄露造成的污染势在必行；(3)提高机械效率，节约能源。2.1密封技术的现状目前密封产品的生产设备开始往自动化方向发展。全自动的高效设备获得了一定的发展，例如高效混炼设备，开始往节能高效的方向发展，高效、先进以及品质较高的橡胶密封技术水平也开始逐步提升。总体上而言，目前密封技术的发展开始逐渐的高效化、智能化、自动化，产品的品质也逐渐提高。但是不得不提出的一点是国内的密封技术整体发展还欠佳，但是国内密封设备需求却在不断增加，尤其是高性能的密封技术设备，本身成本较高，很多工业企业没有能力承担高端的密封设备，这在一定程度上影响了工业企业的安全、健康生产。面对我国密封技术现状及新的要求，如何才能加快我国密封技术的发展已成为迫切需要解决的问题。2.1.1基础研究工作建设要想加快密封技术的发展，基础研究工作是根本所在。针对此方面我国应从以下几方面加强：（1）在我国高等院校开设相关专业，加大对于人才的培养。科技进步需要人才，密封技术要想发展离不开人才的培养，只有在大量科学家和较高素质的科技人才的共同努力下，才能将我国的密封技术水平整体提高；（2）对相关研究所加大扶持力度，开展专项研究，加快密封技术研究速度；（3）对相关国有大型企业拨出专项资金，设立研究所或与高校建立长期合作关系，研究与实践相结合，促进密封的发展；（4）加强对国外先进技术的学习，与学术交流。国外发达国家密封技术相对我国较为先进，我们应虚心学习，多与国外的相关学术专家进行交流，建立合作关系，以提高我国的技术水平。从四方面加强我国的基础研究工作建设，加快密封技术的发展。2.1.2加工工艺水平的提高要想加快密封技术的发展，加工工艺水平是“瓶颈”。现阶段我国压力容器，如换热器、精馏塔等，在进行具体加工过程时，加工精度要求低，达不到设计标准，导致设备在高参数环境下性能下降，造成连续化大生产的生产周期降低，直接制约我国工业的发展水平。加工工艺的提高对密封技术的发展、对我国工业的发展有着重大作用。随着科技的发展，我国的加工工艺技术，应建立高精度自动化的加工系统，加工设备向大型化和微小化两极发展，综合提高我国加工工艺水平，促进密封技术的发展。2.1.3新材料与新结构的研制开发要想加快密封技术的发展，新材料与新结构的研制开发是关键。随着密封使用要求的提高，过去的材料和结构部分已经不能完全满足工况，新材料与新结构的研制开发势在必行。近年来纳米科学与技术的发展而派生出来的纳米摩擦学的发展，有很多学者正在通过分析介质润滑性对摩擦系数的影响，从微观上解释了摩擦机理。应用纳米技术研发新材改善材料的润滑条件，将成为未来一段时间内的研究重点。现阶段我国正在加大对新材料与新结构的研发扶持力度，促进其发展。通过科研人员的努力现已取得一定成果并应用到密封技术中，如液体密封、聚四氟乙烯生料密封、金属空心O形圈等。2.2密封技术的发展前景我国密封产品的技术水平与世界先进水平还存在一定的差距，但是基于国内市场需求的不断增长，不断的促进着我们密封技术的发展。我国的密封技术想要在未来的发展中争取一席之地，就需要不断的加强对核心技术的研究，只有掌握了密封技术的核心技术，提高了理论研究水平，才能够真正的从本质上解决我国密封技术在理论与技术上的难题。尽管目前我国很多工业企业都采用比较传统的密封方式，但是随着密封材料以及工艺的发展，新型的密封技术也在不断的取代传统的技术，技术的发展，着眼的方向是降低成本，同时也降低能源的消耗，只有兼顾这些方面才能够有效的促进密封技术的全面发展，使得密封技术能够更好的保障工业生产的安全进行。2.1.1密封技术的现状分析目前，从密封技术的现状分析来看，我国密封技术正处于迅猛发展阶段，存在着许多不足，需要我们不断改进与提高。加快密封技术的发展，早日使我国达到世界先进水平，对于现阶段的中国任重而道远。2.2.2密封技术的市场分析我们能够发现当前我国整体的密封技术的市场还是比较广阔的，在降低成本与能耗的角度，不断的涌现出新型的密封技术设备，这些技术设备适应了国内工业企业的安全保存，有效的提高了生产效率。尽管很多技术产品还没有达到世界先进水平，但是随着一定的实践积累，理论水平的提升，我国的密封技术发展前景尚可。2.2.3密封技术的重要性分析密封技术是工业企业必不可少的重要技术，随着新材料新工艺的不断发展，密封技术也取得了一定的发展，国外在橡胶密封、机械密封等方面发展成绩斐然，国内传统的密封技术较为兴盛，但是新型高效的密封技术也在不断的研发中。参考文献彭旭东，王玉明，黄兴.密封技术的现状与发展趋势[J].液压气动与密封，（04）.[2]袁寿其，曹武陵.机械端面密封技术研究现状及发展趋势[J].流体机械，（10）.[3]李小吉.基于PC的机械密封试验台的研制[D].浙江大学，.[4]胡国桢，化工密封技术[M]北京：化学工业出版社，.[5]顾永泉，机械密封实用技术[M]北京：机械工业出版社.[6]邢耀国.固体发动机密封技术的研究现状与发展[J].机床与液压，（05）密封技术

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