低溫及高溫泵用機(jī)械密封的選用
2017-12-10 16:30:03
液態(tài)烴介質(zhì)是一種低溫液化氣體，具有低沸點(diǎn)、低粘度、高蒸汽壓等特性。在這種工況下應(yīng)用的機(jī)械密封，會(huì)使密封材料出現(xiàn)冷脆性，大氣中的水汽會(huì)在密封裝置的大氣側(cè)面上凍結(jié)，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是當(dāng)介質(zhì)稍有泄漏，漏出的液態(tài)烴在大氣側(cè)立即汽化，帶走大量熱，機(jī)械密封環(huán)境溫度急劇下降，使用一般的密封材料，如橡膠或聚四氟乙烯普遍變脆，導(dǎo)致密封失效，泄漏增大而不可收拾。有些企業(yè)采用雙端面機(jī)械密封，在介質(zhì)和大氣端設(shè)一隔離室，其間通以封油以緩和低溫的影響。但這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需配封液系統(tǒng)(system)。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，使用波紋管（Corrugated pipe）機(jī)械密封比較好，主要表現(xiàn)在用金屬波紋管和柔性石墨代替輔助密封圈，解決了密封圈材料發(fā)生冷脆而失彈及緩沖作用的問題(Emerson)，如DBM型、YH-604/606/609型等。
a)金屬波紋管材料選用耐低溫、塑性及韌性好的哈-C，AM350，Carpenter20等;
b)摩擦副材料在兩種特殊情況下選用：
1)對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，介質(zhì)內(nèi)若含較多的固體顆粒，此時(shí)選用‘硬對(duì)硬’結(jié)構(gòu)(在實(shí)際中選了YG6—YG6)較好，一般連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命8000h以上;
2)對(duì)間歇性的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備(shèbèi)，摩擦副選用碳化鎢或碳化硅晶須對(duì)特種石墨。
c)由于在低溫條件下，摩擦副端面的汽化對(duì)機(jī)械密封性能影響(influence)很大，除選取較合適的材料(Material)外，合理選用端面比壓(主要是波紋管（Corrugated pipe）的壓縮量，一般比通常使用中所給的壓縮量大15%～30%為宜)，在機(jī)械密封元件靠近大氣側(cè)通入25℃左右的冷卻水，以改善摩擦副潤(rùn)滑環(huán)境。
(二)高溫泵用機(jī)械密封的選用
對(duì)石化行業(yè)來(lái)說(shuō)，高溫重質(zhì)油泵用機(jī)械密封的選用一直是一大難題，例如催化裂化油漿泵、回?zé)捰捅谩⒊核妆谩⒊躔s塔底泵、減壓塔底泵、延遲焦化的輻射進(jìn)料泵等。
高溫重質(zhì)油泵的介質(zhì)具有以下共同的特點(diǎn)：
溫度高：一般在340～400℃;
介質(zhì)粘度大：在溫度下一般運(yùn)動(dòng)粘度為(12～180)×10-6m/s;
介質(zhì)有顆粒：如催化劑、焦炭、含有砂粒等其他雜質(zhì)。
對(duì)于高溫重油介質(zhì)泵用機(jī)械密封。上海凱泉由于葉輪進(jìn)口不可能形成絕對(duì)真空，因此離心泵吸水高度不能超過(guò)10米，加上水流經(jīng)吸水管路帶來(lái)的沿程損失，實(shí)際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠(yuǎn)小于10米。上海凱泉如安裝過(guò)高，則不吸水；此外，由于山區(qū)比平原大氣壓力低，因此同一臺(tái)水泵在山區(qū)，特別是在高山區(qū)安裝時(shí)，其安裝高度應(yīng)降低，否則也不能吸上水來(lái)。凱泉泵業(yè)由此可見，若離心泵葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，則可連續(xù)吸水、壓水，水便可源源不斷地從低處揚(yáng)到高處或遠(yuǎn)方。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提向高處的。現(xiàn)在各個(gè)企業(yè)都采用焊{TodayHot}接金屬波紋管機(jī)械密封。現(xiàn)在使用情況(Condition)較好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。波紋管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏
B、C等不銹鋼(不銹耐酸鋼);耐腐化侵蝕 高溫合金等，有的波片采用雙層結(jié)構(gòu)，使其承壓力從2MPa上升到5MPa，這些都有效解決了波紋管的失彈問題。
針對(duì)波紋管（Corrugated pipe）內(nèi)側(cè)結(jié)焦和結(jié)炭以及含固體顆粒等情況，解決的辦法有關(guān)資料(Means)已做了相關(guān)說(shuō)明，比如采用蒸汽吹掃、摩擦副采用‘硬對(duì)硬’、采用外沖洗等等，這些在一定程度上起到了較好的作用，這里不再過(guò)多闡述。但是以前提出的各種方法在實(shí)際應(yīng)用中由于種種因素的影響(influence)效果不夠理想。為了更好的提高機(jī)械密封的使用壽命，節(jié)資降耗，針對(duì)各種情況，建議應(yīng)把以下措施綜合起來(lái)采用：
a)將金屬波紋管設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)的波紋管機(jī)械密封有自清洗的離心作用，這可以減少波紋管外圍沉積和內(nèi)側(cè)結(jié)焦。
b)對(duì)摩擦副組對(duì)材料，建議使用‘硬對(duì)硬’結(jié)構(gòu)，一般采用碳化鎢對(duì)碳化鎢(其中選YG6-YG6)和碳化鎢對(duì)碳化硅。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的 機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來(lái)輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。選用‘硬對(duì)硬’結(jié)構(gòu)，必須注意(attention)以下幾個(gè)問題：
1)冷卻系統(tǒng)要保障，禁止冷卻水中斷，以防端面升高，潤(rùn)滑膜閃蒸而降低密封端面的潤(rùn)滑，加劇磨損;
2)機(jī)械密封在安裝過(guò)程中，要給密封端面澆一些潤(rùn)滑油(Lubricating oil)(機(jī)油或黃油均可)。以防止起泵時(shí)。密封端面由于缺乏潤(rùn)滑而造成的干摩擦;
3)采用清潔的外沖洗是解決溶劑顆粒堆積的比較有效的方法之一，但這種方法浪費(fèi)較大，而且各種泵的介質(zhì)、溫度、壓力(一般要求沖洗液壓力比介質(zhì)側(cè)壓力高0.07～0.12MPa)又各不相同，外沖洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就更繁雜，加之外沖洗設(shè)施(shè shī)的投入以及維護(hù)費(fèi)用(expense)的消耗，有時(shí)會(huì)造成弊大于利，尤其是一些中小型企業(yè)。因此許多企業(yè)的封油系統(tǒng)棄之不用，或者就沒有設(shè)這套系統(tǒng)，針對(duì)這些情況(Condition)，{HotTag}建議使用配用隔離介質(zhì)的多密封結(jié)構(gòu)，如油漿泵、回?zé)捰捅玫龋褂秒p端面機(jī)械密封，在兩組密封端面之間充滿隔離介質(zhì)(干凈的機(jī)油等)。
以上結(jié)構(gòu)可有效地增加機(jī)械密封的使用壽命，一般可達(dá)6000～8000h以上。另外，采用這種考慮以下兩點(diǎn)：
①靠近葉輪（指裝有動(dòng)葉的輪盤）的一組密封端面材料(Material)選用‘硬對(duì)硬’結(jié)構(gòu)(如YG6-YG6);而靠近機(jī)械密封壓蓋的一組密封端面既可選用浸銅或銻的碳——石墨對(duì)碳化鎢或碳化硅晶須;
②對(duì)高溫油泵選用的隔離介質(zhì)，要具有熱分解溫度、自燃點(diǎn)、閃點(diǎn)高(一般在260℃以上)、熱氧化穩(wěn)定性好、高溫蒸發(fā)損失小的特點(diǎn)。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的 機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來(lái)輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
(三)金屬波紋管機(jī)械密封常見故障（fault）：
1)高溫下波紋管失彈，高壓下波紋管破裂。
2)在波片之間的波谷處易出現(xiàn)結(jié)焦和積碳現(xiàn)象，使波紋管失去彈性而不能補(bǔ)償，因此不能用于結(jié)焦、積碳和有結(jié)晶析出的泵中。
3)對(duì)外裝式機(jī)械密封，密封腔中的壓力超過(guò)0.2mpa時(shí)，能將密封面推開。這是因?yàn)椴y管（Corrugated pipe）的彈力較小，無(wú)法抵住比較高的介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))壓力。因此，壓力較高時(shí)不能用外裝式波紋管機(jī)械密封。
4) 因波紋管（Corrugated pipe）機(jī)械密封屬平衡型結(jié)構(gòu)，在使用時(shí)一定要核算(hé suàn)有效直徑和載荷系數(shù)。否則在壓力較高的丙烷和丙烯泵中工作不穩(wěn)定，易出現(xiàn)‘噴漏’現(xiàn)象。
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