石油化工泵用機械密封技術的選擇與發展

梁小鶯(廣西工聯工業工程咨詢設計有限公司 530003)

一、前言

在石油和石油化工工業中，有近90%的旋轉設備采用機械密封。機械密封的第一個專利于1885年出現在英國，1900年機械密封開始應用于軸承密封，1913年有了雙端面機械密封專利，1919年出現了單端面機械密封專利。二戰后，機械密封技術在美國得到了迅速發展，英、法等國也開始生產機械密封；摩擦副材料也得到了很大的改進，出現了陶瓷、石墨和硬質合金材料，加工精度也大為提高；同時，在結構上出現了平衡型機械密封、中間環密封等。

197 5年美國EG ＆ GSealol公司制造了世界上第一套焊接金屬波紋管機械密封，并應用于宇航中。近半個世紀以來，隨著人們對環境保護的日益關注，要求機械密封向零逸漏、高可靠性、長壽命、低磨損的方向發展；同時，計算機技術、材料學、流體動力學和摩擦學的發展，為機械密封的發展提供了理論基礎和設計手段，機械密封技術得到了大發展，出現了許多新技術、新結構、新產品。

二、輕油泵機械密封的選用

1.多彈簧機械密封靜止結構對該類泵用機械密封采用靜止結構(溫度高于200℃泵采用波紋管結構)。其目的一是避免高速攪拌產生熱量；二是防止彈簧傳遞扭矩。

2.摩擦副材料的選取

摩擦副材料的選取采用“WC－C”結構。在選擇輔助密封材料時要考慮以下幾個因素：

(1)彈性良好，永久壓縮變形小；

(2)耐高溫，在高溫下不粘著；

(3)與介質相容，不易產生溶脹、硬化等現象；

(4)摩擦系數小，有良好的機械性能。

通過比較，選擇了耐溫性能高的氟橡膠(溫度范圍－20℃—200℃)。

3.輔助密封措施

當溫度高于150℃時輕油泵機械密封輔助冷卻采用了密封腔夾套冷卻、自沖洗及密封無折流板急冷；低于150℃時只采用自沖洗及密封無折流板急冷。

三、低溫輕烴泵用機械密封的選用

1.與輕油泵機械密封相同，多彈簧機械密封也采用靜止結構。

2.對摩擦副材料的選取采用“SiC－C”結構。輔助密封材料選擇耐低溫的硅橡膠材料。

3.低溫輕烴泵機械密封輔助措施采用自沖洗及密封無折流板急冷。通過沖洗來提高密封腔壓力以防止抽空造成的密封干摩擦。

四、高溫熱油泵機械密封的選用

高溫熱油泵主要有常底泵、減底泵、催化油漿泵，該類泵的特點是溫度高(370—400℃)、油品粘度大、塔底有雜質。我們針對高溫泵的這些特點采用的是YH－609系列機械密封，結構選型主要結合了以下幾個方面。

1.金屬波紋管旋轉結構

旋轉波紋管密封在旋轉離心力作用下可以自身清洗波紋管，減少波紋管外圍沉積和內側結焦，并能防止因急冷造成的波紋管變形。我廠泵類設備轉速一般為2950r／min，機械密封線速度遠小于25m／s，因此，可以選用旋轉結構。

2.密封結構形式采用開槽斜面擠緊軸套

這種定位傳動可靠，安裝拆卸方便且不傷軸。

并配置有限位板，便于泵外調整密封的壓縮量。波紋管內徑一側設一45°斜角，以分散應力，延長波紋管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代合成橡膠，可以承受高達425℃的高溫。

3.摩擦副材料的選取

對摩擦副材料的選取，采用“硬對硬”結構，最初選用SiCWC為動靜環材料，但是運轉一段時間后發現動環出現啃邊現象。改用YG6－YG6之后，設備運轉一直正常。

4.密封腔夾套冷卻、自沖洗及密封折流板急冷

我廠高溫熱油泵軸封外面夾套冷卻基本上按API610標準執行。沖洗方式考慮其經濟性，采用了正壓自沖洗，沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.07—0.1MPa。

我廠高溫熱油泵采用急冷方式，急冷液為水，背冷液流量一般可根據軸徑大小考慮：軸徑d≤100mm時，流量為0.2—2L／min；軸徑d＞100m時，流量為0.5—3L／min。考慮到本地水質較差、硬度較大，采取了擴大密封壓蓋冷卻進出水孔，增大折流板與靜環間隙等措施，使得急冷液流量增大近2倍。大大改善了密封冷卻效果并有效地防止了密封結垢。密封冷卻水管同時外接蒸汽和循環水，當泵運轉時循環水供冷卻，泵備用時蒸汽用作保溫。

五、結束語

機械密封自19世紀末第一項專利開始至今己發展了100多年，機械密封新技術、新概念、新結構、新產品、新材料、新工藝和新標準不斷涌現，并向廣度發展；高性能、高參數和高水平的產品大量研制出來，并向深度發展，機械密封的使用范圍不斷擴大。隨著人們對環境保護的日益關注，對機械密封的泄漏要求越來越嚴格，因此，機械密封的發展的總體趨勢是利用新概念、新技術、新工藝和新材料，改進機械密封結構，以提高機械密封的可靠性、延長壽命、降低泄漏量和開發出適用于特殊工況下的機械密封產品。正確合理地選擇機械密封結構及材料并對密封進行合理改造，對提高機械密封可靠性有著重要意義。因此，在選用石油化工泵時，應合理選擇機械密封結構及材料，將大大減少密封泄漏故障。

[1]顧永泉.機械密封實用技術[M].北京:機械工業出版社,2001.

[2]呂康.泵用機械密封的選型研究[J].水泵技術,1994(3):20-24.