石油化工機械裝置中泵類機械密封的應用與對比

胡陳春

摘 要：近年來，隨著我國經濟的發(fā)展，石油化工行業(yè)作為關系到國家綜合實力的重要行業(yè)，其發(fā)展也十分迅速，石油化工企業(yè)在其裝置的規(guī)模、技術水平等方面都取得了一定的進步。與此同時，石化行業(yè)對生產中的泵類密封也顯示出了高度的關注。文章圍繞泵類密封展開論述，對比密封方式，同時介紹機械密封中的常見型號的對比。

關鍵詞：石油化工；泵類；機械密封

中圖分類號：TE65 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0163-02

1 石油化工機械裝置中密封方式的應用及對比

1.1 填料密封

填料密封俗稱盤根密封，是一種較為古老的密封方式，主要用于機械行業(yè)中的過程及其和設備運動部分的動密封，在泵類中的應用多見于離心泵。填料密封具有結構簡單、應用性廣、成本較低等特點，被廣泛應用于工業(yè)中。在19世紀，在石油化工行業(yè)，由于石油開采的規(guī)模的擴大，填料密封也隨之豐富填料密封的材料種類。

1.2 機械密封

在石油化工行業(yè)中，機械密封的應用占旋轉設備密封的近九成。隨著科技的發(fā)展，石油化工行業(yè)中介質的種類越來越復雜，填料密封雖也有了一些突破，但其仍舊不能滿足行業(yè)運行與發(fā)展的要求，與此同時，環(huán)保意識的普及與提高使得密封材料的選擇也受到了一些限制，因此，填料密封逐漸退出石油化工行業(yè)的密封選擇，機械密封逐漸成為石油化工行業(yè)中機械裝置密封的主要方式。

目前，國內泵用機械密封主要有兩大類，其一是我國自主開發(fā)的JB1472標準系列的泵用機械密封，如非平衡型（103、104、105、GX等系列）、平衡型（109、110、111、GY等系列）；耐酸泵用152、153、154系列機械密封；DBM金屬波紋管系列等等。其二，則是以引進的（符合ISO3069標準）59U、59B、H7N、M7N、AB等系列機械密封。另外，外裝式機械密封主要有WB2、152等系列耐酸泵用機械密封。而金屬波紋管機械密封主要以丹東克隆為代表DBM系列和以西安永華引進的Sealol公司的600系列金屬波紋管機械密封。我國在推行ISO標準過程中，各生產廠家也相繼開發(fā)了一些符合ISO3069標準（國內標準號GB/T6556）的機械密封系列。

泵類設備性能與結構導致密封失效的原因分析：

在石油化工行業(yè)中，導致泵類泄漏的因素主要包括泵類自身結構不合理，密封結構、材料（選型）存在缺陷，介質的影響及其他因為因素（安裝）四種。當泵類出現泄漏必然導致介質泄漏，泵類工作性能下降，進而導致生產安全威脅出現。泵類設備性能與結構導致密封失效的原因主要為泵工作范圍小，泵處于非額定工況運行以及泵在運行過程中出現“抽空”現象，致使密封環(huán)“干摩擦”運轉、燒壞等。

1.3 機械密封與填料密封的對比

機械密封與填料密封作為兩種密封的形式，具有不同的優(yōu)缺點，在運用時當對其進行比較分析最終選取科學、合理的方式。機械密封與填料密封的對比見表1。

2 石化裝置中泵類機械機械密封常見類型對比

2.1 石油化工機械裝置中泵類密封的意義及趨勢

隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展，泵類在化工中的應用也越來越廣泛。在石油化工行業(yè)中，根據不同的介質的需要選用不同種類的泵，通常來說，石化行業(yè)中泵類的類型主要分為兩類，分別是容積泵與離心泵。在實際應用中，離心泵可滿足如輕質原油、成品油等的輸送，而高粘度原油、蠟油則通常選用容積泵。石油化工用泵對其密封性要求較為嚴格，石化裝置中不同介質通常都具有高溫、高壓、腐蝕性等特點，在裝置間運行時需要利用泵類完成，而一旦泵類裝置出現介質泄露問題將會造成石油化工裝置極大的安全風險與威脅，因此，泵類密封是石化行業(yè)必須重視的問題。近年來，我國社會經濟發(fā)展的同時，工業(yè)安全與環(huán)保意識不斷提升，石油化工機械裝置中對泵類的密封也提出了更高的要求。

2.2 機械密封的選型及常用型號對比

（1）103型與109型泵用機械密封

在我國，103型泵用機械密封已廣泛采用，109型泵用機械密封由于安裝前軸向尺寸大，在安裝過程中，動環(huán)的四氟塑料V形圈或橡膠O形圈軸向壓縮容易被軸的臺階反邊擦傷或扭曲，因而造成了109型泵用機械密封安裝困難，影響推廣使用，但是只要在安裝時提高警覺仍是可以應用的。

就二者自身結構來看，103型、109型泵用機械密封均是內裝、內流、旋轉型、單端面、單彈簧、并圈彈簧傳動、非平衡和平衡兩種機械密封。其結構特點是利用彈簧兩端的并圈以過盈形式裝在彈簧座和推環(huán)上，推環(huán)上以耳環(huán)形式帶動動環(huán)旋轉，因此實際上是柔性傳動，動環(huán)的浮動性和耐震性好。在高粘度的物料中，彈簧不易失去彈性，彈簧比壓可以調節(jié)，結構較簡單，零件耗材少，但它對彈簧內徑尺寸要求精度高，傳動有方向性，因結構無預壓縮，在安裝前軸向尺寸較大，彈簧斷裂時密封就會失效。動環(huán)和靜環(huán)密封圈一般采用O形橡膠圈和CT形四氟塑料圈兩種。

（2）104型與110型泵用機械密封

104型和110型泵用機械密封屬于內裝、內流、旋轉型、單端面、單彈簧、傳動套傳動、非平衡和平衡型兩種機械密封。其結構特點都是采用帶耳環(huán)的傳動套傳動，傳動無方向性。采用方形、O形橡膠或V形四氟塑料作為動環(huán)、靜環(huán)的密封圈，這種密封組裝在一個盒內有一定的預壓縮，因而軸向尺寸小，裝拆方便。對于110型平衡型機械密封，動環(huán)密封圈可以預先裝在軸的平衡臺階上，因此安裝方便，消除了109型密封的缺陷。由于傳動無方向性，不會出現安裝錯誤，互換性好，傳動可靠，即使當彈簧斷裂時甚至還可以工作一段時間。但是彈簧座內易沉積污物，彈簧比壓不能調節(jié)。由于是剛性傳動，動環(huán)浮動性就相對比103，109型差，零件耗材多（如果采用先進的沖壓工藝，耗材就可減少），加工費時間。

（3）105型與111型泵用機械密封

105型和111型泵用機械密封是內裝、內流、旋轉型、單端面、多彈簧、傳動螺釘傳動的非平衡型和平衡型結構。其結構特點都是用一組小彈簧在彈簧座上用傳動螺釘進行傳動，采用橡膠O形或四氟塑料V形圈作為動環(huán)、靜環(huán)密封圈。105型和111型機械密封由于彈簧對稱布置，故彈簧力分布較均勻，其最大的優(yōu)點是與同軸徑的各種密封相比，軸向尺寸最小，彈簧加工方便，通用性大，常在大軸徑（標準中最小為價35毫米）的密封中采用。但由于是傳動螺釘傳動，螺釘易松動，且在傳動處有磨損，常因螺釘磨損或磨斷使零件產生偏斜和彈簧比壓不均勻而使密封失效。另外，彈簧直徑細，物料對其腐蝕比較敏感。

（4）114型泵用機械密封

114型泵用機械密封是外裝、外流、旋轉型單端面、單彈簧、撥叉?zhèn)鲃拥钠胶庑徒Y構。因彈簧不與介質接觸，主要應用在化工物料有腐蝕的泵上。由于114型泵用機械密封物料對端面產生的壓力是由動環(huán)密封圈上產生，此力所產生的對端面作用力很不敏感（它對端面的作用是產生端面比壓），因此只能用在小于4公斤/厘米物料壓力情況下，當超過4公斤/厘米時就發(fā)現泄漏嚴重，根據使用經驗，114型泵用機械密封軸徑在滬35-50之間使用效果尚好，但軸徑在滬55以上密封就不是太理想了。目前對114型泵用機械密封尚需進一步試用。

3 結束語

綜上所述，近年來，隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展，生產過程中的環(huán)保性與安全性也越來越受到重視。在生產系統中，泵類裝置是重要的組成部分，泵類設備常見問題是設備密封與泄漏問題。文章圍繞石油化工機械裝置中泵類密封問題展開，重點介紹了機械密封及其常見型號的對比。

參考文獻：

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