石油化工機械裝置中泵類機械密封的應(yīng)用與對比

胡陳春

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，石油化工行業(yè)作為關(guān)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(shù)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(chǎn)中的泵類密封也顯示出了高度的關(guān)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(guān)鍵詞：石油化工；泵類；機械密封

中圖分類號：TE65 文獻標(biāo)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(yīng)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(shè)備運動部分的動密封，在泵類中的應(yīng)用多見于離心泵。填料密封具有結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用性廣、成本較低等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。在19世紀(jì)，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(yīng)用占旋轉(zhuǎn)設(shè)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(zhì)的種類越來越復(fù)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)）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(biāo)準(zhǔn)過程中，各生產(chǎn)廠家也相繼開發(fā)了一些符合ISO3069標(biāo)準(zhǔn)（國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)號GB/T6556）的機械密封系列。

泵類設(shè)備性能與結(jié)構(gòu)導(dǎo)致密封失效的原因分析：

在石油化工行業(yè)中，導(dǎo)致泵類泄漏的因素主要包括泵類自身結(jié)構(gòu)不合理，密封結(jié)構(gòu)、材料（選型）存在缺陷，介質(zhì)的影響及其他因為因素（安裝）四種。當(dāng)泵類出現(xiàn)泄漏必然導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，泵類工作性能下降，進而導(dǎo)致生產(chǎn)安全威脅出現(xiàn)。泵類設(shè)備性能與結(jié)構(gòu)導(dǎo)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(xiàn)“抽空”現(xiàn)象，致使密封環(huán)“干摩擦”運轉(zhuǎn)、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(dāng)對其進行比較分析最終選取科學(xué)、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(yīng)用也越來越廣泛。在石油化工行業(yè)中，根據(jù)不同的介質(zhì)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(yīng)用中，離心泵可滿足如輕質(zhì)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(zhì)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(xiàn)介質(zhì)泄露問題將會造成石油化工裝置極大的安全風(fēng)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(jīng)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(yīng)用的。

就二者自身結(jié)構(gòu)來看，103型、109型泵用機械密封均是內(nèi)裝、內(nèi)流、旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)，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(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)較簡單，零件耗材少，但它對彈簧內(nèi)徑尺寸要求精度高，傳動有方向性，因結(jié)構(gòu)無預(yù)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(nèi)裝、內(nèi)流、旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(nèi)有一定的預(yù)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(yù)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(xiàn)安裝錯誤，互換性好，傳動可靠，即使當(dāng)彈簧斷裂時甚至還可以工作一段時間。但是彈簧座內(nèi)易沉積污物，彈簧比壓不能調(diào)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(nèi)裝、內(nèi)流、旋轉(zhuǎn)型、單端面、多彈簧、傳動螺釘傳動的非平衡型和平衡型結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)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(zhuǎn)型單端面、單彈簧、撥叉?zhèn)鲃拥钠胶庑徒Y(jié)構(gòu)。因彈簧不與介質(zhì)接觸，主要應(yīng)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(chǎn)生的壓力是由動環(huán)密封圈上產(chǎn)生，此力所產(chǎn)生的對端面作用力很不敏感（它對端面的作用是產(chǎn)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(dāng)超過4公斤/厘米時就發(fā)現(xiàn)泄漏嚴重，根據(jù)使用經(jīng)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(jié)束語

綜上所述，近年來，隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)過程中的環(huán)保性與安全性也越來越受到重視。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，泵類裝置是重要的組成部分，泵類設(shè)備常見問題是設(shè)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。

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