煉油裝置中幾種典型泵用機械密封及系統(tǒng)選型分析
2020-11-03王彬 程旼
（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司）
（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司）
摘 要：結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗以及對API 682標(biāo)準(zhǔn)的研究，對泵用機械密封的選型要點進行了分析，主要包括密封類型、密封形式、布置方式、沖洗方案等。進而對煉油裝置中的高溫?zé)嵊捅?、高溫?zé)崴靡约皬娝釓妷A泵機械密封及輔助系統(tǒng)的選型提出了合理化建議，對API 682中的PLAN53B和PLAN23進行了改進，使之更好地為機械密封服務(wù)，有利于機械密封長期穩(wěn)定運行。
由于機械密封具有密封性能好、工作可靠、泄漏量小、功率消耗少等特點，因而在國內(nèi)外煉油化工生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為泵、 壓縮機、反應(yīng)釜、攪拌器等工藝設(shè)備能否正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件。
隨著環(huán)境保護和人類健康要求的提高，煉油裝置中對泵用機械密封的要求也在不斷提高。據(jù)統(tǒng)計， 煉油裝置中機泵故障的40% 以上是由于機械密封發(fā)生泄漏而引起的。造成這一現(xiàn)象的原因，一是作為機泵中的動密封其本身所處的工作條件、起的作用所決定；二是許多國內(nèi)設(shè)計單位以及工程公司認為機械密封及系統(tǒng)的選用是泵廠和密封廠的責(zé)任，往往對密封的類型、布置方式、沖洗方案了解不深，難以制定機械密封的選配方案，造成部分密封選型不當(dāng)。
在密封方案的選擇中，除了密封本身安全可靠的設(shè)計外，密封的工作環(huán)境對密封壽命的影響更加重要， 往往是由于密封工作環(huán)境的變化導(dǎo)致了密封的失效。因此密封系統(tǒng)的選擇應(yīng)更加受到重視。
本文結(jié)合自身設(shè)計經(jīng)驗以及通過與用戶交流所得到的現(xiàn)場使用經(jīng)驗，對煉油裝置中幾種典型泵用機械密封及系統(tǒng)的選型進行了分析[1-8]。
01 泵用機械密封選型要點
美國石油協(xié)會API 682(Pumps-Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps)標(biāo)準(zhǔn)中對機械密封的類別(Categories)、類型(Types)、布置方式(Arrangements)、沖洗方案(Flush plans)等進行了分類，在工程應(yīng)用中機械密封的選型也應(yīng)注重以上要點進行分析。
另外，機械密封的 pV 值是選擇、使用和設(shè)計機械密封的重要參數(shù)，功耗、磨損與溫升都與該值有關(guān)。pV 值越高，機械密封的技術(shù)水平及難度系數(shù)越高。
1.1 機械密封類別(Categories)的選擇
API 682 中規(guī)定了三種密封類別，一類密封(Category 1)用于非API 610 尺寸密封腔，且密封腔溫度為-40~260 °C，密封腔壓力≤ 2.2 MPa(A)的場合，煉油行業(yè)大多采用API 610 標(biāo)準(zhǔn)的泵，因此不建議采用此類密封。
二類密封(Category 2)用于滿足API 610 尺寸要求的密封腔，且密封腔溫度為-40~400 °C，密封腔壓力≤ 4.2 MPa(A)的場合，此類密封在煉油廠中應(yīng)用最多，大多數(shù)烴類介質(zhì)應(yīng)用該類密封。
三類密封(Category 3)的溫度、壓力范圍與2 類相同，但對密封的認證試驗以及圖紙資料的要求更加嚴格，另外三類密封需要采用多孔均勻沖洗系統(tǒng)以及節(jié)流襯套需采用浮動石墨襯圈的形式。目前國內(nèi)密封廠家不具備嚴格意義上的三類密封生產(chǎn)能力，因此僅建議在采用進口密封且應(yīng)用場合要求極高的情況下選用。
1.2 密封類型選擇
A 型密封(Type A)采用多彈簧，止推環(huán)式補償結(jié)構(gòu)，補償裝置為旋轉(zhuǎn)式，輔助密封圈為彈性O(shè) 形圈;B 型密封(Type B)采用無止推環(huán)，波紋管補償結(jié)構(gòu)，補償裝置為旋轉(zhuǎn)式，輔助密封圈為彈性O(shè) 形圈; C 型密封(Type C)采用無止推環(huán)，波紋管補償結(jié)構(gòu)， 補償裝置為靜止式，輔助密封件為柔性石墨。
除以上3 種標(biāo)準(zhǔn)密封形式之外，API 682 還規(guī)定了4 種替代密封，分別是靜止式A(B)型密封、單彈簧式A 型密封、旋轉(zhuǎn)式C 型密封。
1.2.1 靜止式與旋轉(zhuǎn)式機械密封的選擇
在同一軸徑下，采用靜止式密封的徑向尺寸要比采用旋轉(zhuǎn)式大一個等級，因此旋轉(zhuǎn)式密封具有徑向尺寸小、安裝方便的特點，一般情況下均采用旋轉(zhuǎn)式密封。當(dāng)密封端面線速度不小于23 m/s 時，彈簧及其他旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的離心力較大，動平衡要求較高， 同時消耗攪拌功率，產(chǎn)生攪拌熱，此時應(yīng)采用靜止式密封。
1.2.2 單彈簧與多彈簧機械密封的選擇
單彈簧式機械密封結(jié)構(gòu)簡單，一般用于較小軸徑的情況。
多彈簧式機械密封適用于較大軸徑，其軸向尺寸小、軸向力均勻，適用于高速機械密封。但多彈簧的彈簧絲徑小，因腐蝕或結(jié)晶顆粒積聚易引起彈簧失效或卡滯，此時應(yīng)采用單彈簧式密封或采用合理的布置方式避免彈簧與介質(zhì)接觸，當(dāng)采用單彈簧式機械密封時應(yīng)采取一定措施使彈簧力分布更加均勻，進而避免因彈簧力分布不均而導(dǎo)致密封本體的失效。
1.2.3 彈簧式與波紋管式機械密封的選擇
彈簧式機械密封追隨性及補償能力好，且能適應(yīng)高壓力場合，一般情況下應(yīng)用較多。但由于彈簧式密封受輔助密封圈耐溫限制，不能用于溫度較高的場合，一般應(yīng)低于200 °C。
波紋管式機械密封可分為橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管和焊接金屬波紋管三大類。前兩種波紋管由于彈力較小，均需加輔助彈簧，因而使用受到一定限制;現(xiàn)場應(yīng)用較多的為金屬波紋管，其具有較好的耐低、高溫性能，溫度范圍可在-40~400 °C。
1.3 布置方式的選擇
布置1(Arrangement 1)每套集裝式密封中有一對摩擦副，分為帶固定節(jié)流襯套(1CW-FX)和浮動節(jié)流襯套(1CW-FL)兩種配置。布置2(Arrangement 2)每套集裝式密封中有兩對摩擦副，且緩沖流體壓力低于密封腔壓力，分為雙接觸式濕密封(2CW- CW)、接觸式濕內(nèi)密封(2CW-CS)和非接觸式內(nèi)密封(2NC-CS) 三種配置。布置3(Arrangement 3) 每套集裝式密封中有兩對摩擦副，且隔離液體壓力高于密封腔壓力，分為面對面(3CW-FF/3NC-FF)、面對背(3CW-FB/3NC-FB)和背對背(3CW-BB/3NC-BB) 六種配置。
布置1 主要適用于常溫、無毒、無危害的介質(zhì); 布置2 主要適用于輕烴類、易汽化介質(zhì)，當(dāng)介質(zhì)有毒時不推薦選用;布置3 主要適用于高溫、有毒、有害的介質(zhì)以及不允許有介質(zhì)泄漏的場合。
1.4 沖洗方案的選擇
API 682 規(guī)定了25 種沖洗方案，在煉油行業(yè)常用的有PLAN11、21、23、32、52、53、54、72、75、76 等。
對于主密封溫度小于80 °C時可采用PLAN11 自沖洗;溫度在80~300 °C之間時可采用PLAN21 或PLAN23 ;溫度高于300 °C且有外沖洗條件的情況下建議采用PLAN32 ;當(dāng)介質(zhì)含有固體顆粒時，無論溫度高低建議采用PLAN32。
在API 682 的密封沖洗方案選擇中推薦的是PLAN23，因為該沖洗方案可以降低冷卻器負荷，對密封腔介質(zhì)起到比較好的冷卻效果，但是在介質(zhì)比較臟或黏度較大時盡量采用PLAN21，可保證沖洗液能更好地在回路里循環(huán)，防止被堵塞。歡迎關(guān)注泵友圈微信公眾號。
在某些高溫且無外沖洗條件的場合，可以用特殊設(shè)計的高溫波紋管密封來提高密封本身的耐溫性能，而用PLAN21 或23 代替PLAN32，以節(jié)省投資。
次級密封沖洗方案的選擇與介質(zhì)的物理特性有很大關(guān)系，PLAN53、PLAN54 、PLAN72+75 主要適用于介質(zhì)有毒有害且不允許泄漏的場合，PLAN53B 受氣囊耐溫性的限制，不能應(yīng)用于溫度特別高的場合(300 °C以下)，此時可用PLAN53A 代替; PLAN52、PLAN72+76 適合用輕烴類易氣化的場合， 當(dāng)PLAN52 用于非氣化場合時建議增加高液位報警， 以防止泄漏出的介質(zhì)充滿緩沖罐。
1.5 內(nèi)裝與外裝機械密封的選擇
內(nèi)裝式機械密封端面比壓隨介質(zhì)壓力增加而增加，介質(zhì)泄漏方向與離心力方向相反，密封性能好， 泄漏量小，因此內(nèi)裝式機械密封得到了廣泛的應(yīng)用。外裝式機械密封受力較差，端面比壓隨介質(zhì)壓力增加而減小，會出現(xiàn)壓力波動時密封端面突然打開的現(xiàn)象，且介質(zhì)泄漏方向與離心力方向相同，因而泄漏量大。
但外裝式機械密封彈性元件與介質(zhì)不接觸，在強腐蝕、含顆?；蛞捉Y(jié)晶介質(zhì)中多采用外裝式，可以避免彈簧因腐蝕或卡滯而失效。外裝式機械密封應(yīng)增加PLAN62 對密封背面沖洗，可以在一定程度上對泄漏介質(zhì)進行稀釋。
02 典型泵用機械密封選型分析
2.1 高溫?zé)嵊捅?br /> 對于煉油裝置中有一部分泵的介質(zhì)溫度均在200°C以上，有的甚至超過300 °C，此時若機械密封沖洗方案的選擇為PLAN53B，應(yīng)多加考慮PLAN53B 系統(tǒng)中蓄能器皮囊的耐溫問題。通常情況下，蓄能器皮囊若為普通橡膠材質(zhì)，耐溫不超過120 °C，即使是氟橡膠耐溫也不超過200 °C。
API 682 中PLAN53B 系統(tǒng)的布置方式如圖1 所示，從圖中可以看出高溫的密封隔離液從密封腔直接經(jīng)過蓄能器，然后再經(jīng)過冷卻器，最后再回到密封腔。此種布置方式在隔離液溫度升高之后，可能會導(dǎo)致蓄能器內(nèi)介質(zhì)溫度升高，致使皮囊失效。
由于機械密封具有密封性能好、工作可靠、泄漏量小、功率消耗少等特點，因而在國內(nèi)外煉油化工生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為泵、 壓縮機、反應(yīng)釜、攪拌器等工藝設(shè)備能否正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件。
隨著環(huán)境保護和人類健康要求的提高，煉油裝置中對泵用機械密封的要求也在不斷提高。據(jù)統(tǒng)計， 煉油裝置中機泵故障的40% 以上是由于機械密封發(fā)生泄漏而引起的。造成這一現(xiàn)象的原因，一是作為機泵中的動密封其本身所處的工作條件、起的作用所決定；二是許多國內(nèi)設(shè)計單位以及工程公司認為機械密封及系統(tǒng)的選用是泵廠和密封廠的責(zé)任，往往對密封的類型、布置方式、沖洗方案了解不深，難以制定機械密封的選配方案，造成部分密封選型不當(dāng)。
在密封方案的選擇中，除了密封本身安全可靠的設(shè)計外，密封的工作環(huán)境對密封壽命的影響更加重要， 往往是由于密封工作環(huán)境的變化導(dǎo)致了密封的失效。因此密封系統(tǒng)的選擇應(yīng)更加受到重視。
本文結(jié)合自身設(shè)計經(jīng)驗以及通過與用戶交流所得到的現(xiàn)場使用經(jīng)驗，對煉油裝置中幾種典型泵用機械密封及系統(tǒng)的選型進行了分析[1-8]。
01 泵用機械密封選型要點
美國石油協(xié)會API 682(Pumps-Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps)標(biāo)準(zhǔn)中對機械密封的類別(Categories)、類型(Types)、布置方式(Arrangements)、沖洗方案(Flush plans)等進行了分類，在工程應(yīng)用中機械密封的選型也應(yīng)注重以上要點進行分析。
另外，機械密封的 pV 值是選擇、使用和設(shè)計機械密封的重要參數(shù)，功耗、磨損與溫升都與該值有關(guān)。pV 值越高，機械密封的技術(shù)水平及難度系數(shù)越高。
1.1 機械密封類別(Categories)的選擇
API 682 中規(guī)定了三種密封類別，一類密封(Category 1)用于非API 610 尺寸密封腔，且密封腔溫度為-40~260 °C，密封腔壓力≤ 2.2 MPa(A)的場合，煉油行業(yè)大多采用API 610 標(biāo)準(zhǔn)的泵，因此不建議采用此類密封。
二類密封(Category 2)用于滿足API 610 尺寸要求的密封腔，且密封腔溫度為-40~400 °C，密封腔壓力≤ 4.2 MPa(A)的場合，此類密封在煉油廠中應(yīng)用最多，大多數(shù)烴類介質(zhì)應(yīng)用該類密封。
三類密封(Category 3)的溫度、壓力范圍與2 類相同，但對密封的認證試驗以及圖紙資料的要求更加嚴格，另外三類密封需要采用多孔均勻沖洗系統(tǒng)以及節(jié)流襯套需采用浮動石墨襯圈的形式。目前國內(nèi)密封廠家不具備嚴格意義上的三類密封生產(chǎn)能力，因此僅建議在采用進口密封且應(yīng)用場合要求極高的情況下選用。
1.2 密封類型選擇
A 型密封(Type A)采用多彈簧，止推環(huán)式補償結(jié)構(gòu)，補償裝置為旋轉(zhuǎn)式，輔助密封圈為彈性O(shè) 形圈;B 型密封(Type B)采用無止推環(huán)，波紋管補償結(jié)構(gòu)，補償裝置為旋轉(zhuǎn)式，輔助密封圈為彈性O(shè) 形圈; C 型密封(Type C)采用無止推環(huán)，波紋管補償結(jié)構(gòu)， 補償裝置為靜止式，輔助密封件為柔性石墨。
除以上3 種標(biāo)準(zhǔn)密封形式之外，API 682 還規(guī)定了4 種替代密封，分別是靜止式A(B)型密封、單彈簧式A 型密封、旋轉(zhuǎn)式C 型密封。
1.2.1 靜止式與旋轉(zhuǎn)式機械密封的選擇
在同一軸徑下，采用靜止式密封的徑向尺寸要比采用旋轉(zhuǎn)式大一個等級，因此旋轉(zhuǎn)式密封具有徑向尺寸小、安裝方便的特點，一般情況下均采用旋轉(zhuǎn)式密封。當(dāng)密封端面線速度不小于23 m/s 時，彈簧及其他旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的離心力較大，動平衡要求較高， 同時消耗攪拌功率，產(chǎn)生攪拌熱，此時應(yīng)采用靜止式密封。
1.2.2 單彈簧與多彈簧機械密封的選擇
單彈簧式機械密封結(jié)構(gòu)簡單，一般用于較小軸徑的情況。
多彈簧式機械密封適用于較大軸徑，其軸向尺寸小、軸向力均勻，適用于高速機械密封。但多彈簧的彈簧絲徑小，因腐蝕或結(jié)晶顆粒積聚易引起彈簧失效或卡滯，此時應(yīng)采用單彈簧式密封或采用合理的布置方式避免彈簧與介質(zhì)接觸，當(dāng)采用單彈簧式機械密封時應(yīng)采取一定措施使彈簧力分布更加均勻，進而避免因彈簧力分布不均而導(dǎo)致密封本體的失效。
1.2.3 彈簧式與波紋管式機械密封的選擇
彈簧式機械密封追隨性及補償能力好，且能適應(yīng)高壓力場合，一般情況下應(yīng)用較多。但由于彈簧式密封受輔助密封圈耐溫限制，不能用于溫度較高的場合，一般應(yīng)低于200 °C。
波紋管式機械密封可分為橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管和焊接金屬波紋管三大類。前兩種波紋管由于彈力較小，均需加輔助彈簧，因而使用受到一定限制;現(xiàn)場應(yīng)用較多的為金屬波紋管，其具有較好的耐低、高溫性能，溫度范圍可在-40~400 °C。
1.3 布置方式的選擇
布置1(Arrangement 1)每套集裝式密封中有一對摩擦副，分為帶固定節(jié)流襯套(1CW-FX)和浮動節(jié)流襯套(1CW-FL)兩種配置。布置2(Arrangement 2)每套集裝式密封中有兩對摩擦副，且緩沖流體壓力低于密封腔壓力，分為雙接觸式濕密封(2CW- CW)、接觸式濕內(nèi)密封(2CW-CS)和非接觸式內(nèi)密封(2NC-CS) 三種配置。布置3(Arrangement 3) 每套集裝式密封中有兩對摩擦副，且隔離液體壓力高于密封腔壓力，分為面對面(3CW-FF/3NC-FF)、面對背(3CW-FB/3NC-FB)和背對背(3CW-BB/3NC-BB) 六種配置。
布置1 主要適用于常溫、無毒、無危害的介質(zhì); 布置2 主要適用于輕烴類、易汽化介質(zhì)，當(dāng)介質(zhì)有毒時不推薦選用;布置3 主要適用于高溫、有毒、有害的介質(zhì)以及不允許有介質(zhì)泄漏的場合。
1.4 沖洗方案的選擇
API 682 規(guī)定了25 種沖洗方案，在煉油行業(yè)常用的有PLAN11、21、23、32、52、53、54、72、75、76 等。
對于主密封溫度小于80 °C時可采用PLAN11 自沖洗;溫度在80~300 °C之間時可采用PLAN21 或PLAN23 ;溫度高于300 °C且有外沖洗條件的情況下建議采用PLAN32 ;當(dāng)介質(zhì)含有固體顆粒時，無論溫度高低建議采用PLAN32。
在API 682 的密封沖洗方案選擇中推薦的是PLAN23，因為該沖洗方案可以降低冷卻器負荷，對密封腔介質(zhì)起到比較好的冷卻效果，但是在介質(zhì)比較臟或黏度較大時盡量采用PLAN21，可保證沖洗液能更好地在回路里循環(huán)，防止被堵塞。歡迎關(guān)注泵友圈微信公眾號。
在某些高溫且無外沖洗條件的場合，可以用特殊設(shè)計的高溫波紋管密封來提高密封本身的耐溫性能，而用PLAN21 或23 代替PLAN32，以節(jié)省投資。
次級密封沖洗方案的選擇與介質(zhì)的物理特性有很大關(guān)系，PLAN53、PLAN54 、PLAN72+75 主要適用于介質(zhì)有毒有害且不允許泄漏的場合，PLAN53B 受氣囊耐溫性的限制，不能應(yīng)用于溫度特別高的場合(300 °C以下)，此時可用PLAN53A 代替; PLAN52、PLAN72+76 適合用輕烴類易氣化的場合， 當(dāng)PLAN52 用于非氣化場合時建議增加高液位報警， 以防止泄漏出的介質(zhì)充滿緩沖罐。
1.5 內(nèi)裝與外裝機械密封的選擇
內(nèi)裝式機械密封端面比壓隨介質(zhì)壓力增加而增加，介質(zhì)泄漏方向與離心力方向相反，密封性能好， 泄漏量小，因此內(nèi)裝式機械密封得到了廣泛的應(yīng)用。外裝式機械密封受力較差，端面比壓隨介質(zhì)壓力增加而減小，會出現(xiàn)壓力波動時密封端面突然打開的現(xiàn)象，且介質(zhì)泄漏方向與離心力方向相同，因而泄漏量大。
但外裝式機械密封彈性元件與介質(zhì)不接觸，在強腐蝕、含顆?；蛞捉Y(jié)晶介質(zhì)中多采用外裝式，可以避免彈簧因腐蝕或卡滯而失效。外裝式機械密封應(yīng)增加PLAN62 對密封背面沖洗，可以在一定程度上對泄漏介質(zhì)進行稀釋。
02 典型泵用機械密封選型分析
2.1 高溫?zé)嵊捅?br /> 對于煉油裝置中有一部分泵的介質(zhì)溫度均在200°C以上，有的甚至超過300 °C，此時若機械密封沖洗方案的選擇為PLAN53B，應(yīng)多加考慮PLAN53B 系統(tǒng)中蓄能器皮囊的耐溫問題。通常情況下，蓄能器皮囊若為普通橡膠材質(zhì)，耐溫不超過120 °C，即使是氟橡膠耐溫也不超過200 °C。
API 682 中PLAN53B 系統(tǒng)的布置方式如圖1 所示，從圖中可以看出高溫的密封隔離液從密封腔直接經(jīng)過蓄能器，然后再經(jīng)過冷卻器，最后再回到密封腔。此種布置方式在隔離液溫度升高之后，可能會導(dǎo)致蓄能器內(nèi)介質(zhì)溫度升高，致使皮囊失效。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)PLAN53B系統(tǒng)圖
圖2 中對標(biāo)準(zhǔn)的PLAN53B 系統(tǒng)進行了改進，將密封冷卻器放到了蓄能器的前端，使從密封腔出來后的隔離液先經(jīng)過了冷卻，使其溫度下降到蓄能器皮囊耐溫值以下，確保蓄能器皮囊在允許的條件下安全可靠地使用，進而保證密封系統(tǒng)能夠正常運行。對于溫度特別高的場合， 應(yīng)以極端溫度來選擇合適的冷卻器，以保證系統(tǒng)在較好的環(huán)境下可靠運行。
圖2 改進后PLAN53B系統(tǒng)圖
2.2 高溫?zé)崴?br />
高溫?zé)崴靡话銥榻橘|(zhì)溫度高于100 °C，在密封突然失效泄漏之后會噴出大量蒸汽，對人體造成傷害。主要為鍋爐給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵等。
為了不因選用串聯(lián)密封而增加成本，又能使高溫?zé)崴冒踩煽窟\行，建議選用單端面機械密封， 沖洗方案可以選擇PLAN23+62。PLAN62 所通急冷液直接從23 冷卻器后引旁路連接至密封急冷口，具體流程見圖3 所示?？梢钥闯?，通過此種布置方式， PLAN62 不需要額外的配管將循環(huán)水引入密封急冷口，又能起到在密封失效時降低介質(zhì)溫度，從而避免對人員的傷害，對系統(tǒng)加以保護。
為了不因選用串聯(lián)密封而增加成本，又能使高溫?zé)崴冒踩煽窟\行，建議選用單端面機械密封， 沖洗方案可以選擇PLAN23+62。PLAN62 所通急冷液直接從23 冷卻器后引旁路連接至密封急冷口，具體流程見圖3 所示?？梢钥闯?，通過此種布置方式， PLAN62 不需要額外的配管將循環(huán)水引入密封急冷口，又能起到在密封失效時降低介質(zhì)溫度，從而避免對人員的傷害，對系統(tǒng)加以保護。
圖3 改進后的PLAN23+62系統(tǒng)圖
2.3 強酸強堿泵
強酸強堿介質(zhì)具有較強的腐蝕性，且易結(jié)晶， 為了防止介質(zhì)對密封彈性元件的腐蝕，應(yīng)使彈性元件與介質(zhì)隔離，采用外裝結(jié)構(gòu)，第3 種布置方式(背靠背或面對面)。O 形圈材料選用耐腐蝕的氟橡膠或全氟橡膠。動靜環(huán)選用硬對硬(碳化鎢或碳化硅)配置。
強酸強堿泵現(xiàn)場大多采用單端面密封，因而密封背面大多出現(xiàn)結(jié)晶結(jié)垢，對設(shè)備造成腐蝕等現(xiàn)象。為了避免該現(xiàn)象發(fā)生，使現(xiàn)場更加清潔，可直接選用PLAN54(見圖4)。煉油裝置中大多數(shù)酸泵或堿泵的入口壓力較低，基本為常壓，因此PLAN54 的沖洗源可直接用循環(huán)水。該方案雖然選用了雙端面密封， 但從經(jīng)濟角度考慮僅增加了一對摩擦副，沒有另外增加輔助系統(tǒng)，既節(jié)約了投資成本又滿足了現(xiàn)場要求。
強酸強堿介質(zhì)具有較強的腐蝕性，且易結(jié)晶， 為了防止介質(zhì)對密封彈性元件的腐蝕，應(yīng)使彈性元件與介質(zhì)隔離，采用外裝結(jié)構(gòu)，第3 種布置方式(背靠背或面對面)。O 形圈材料選用耐腐蝕的氟橡膠或全氟橡膠。動靜環(huán)選用硬對硬(碳化鎢或碳化硅)配置。
強酸強堿泵現(xiàn)場大多采用單端面密封，因而密封背面大多出現(xiàn)結(jié)晶結(jié)垢，對設(shè)備造成腐蝕等現(xiàn)象。為了避免該現(xiàn)象發(fā)生，使現(xiàn)場更加清潔，可直接選用PLAN54(見圖4)。煉油裝置中大多數(shù)酸泵或堿泵的入口壓力較低，基本為常壓，因此PLAN54 的沖洗源可直接用循環(huán)水。該方案雖然選用了雙端面密封， 但從經(jīng)濟角度考慮僅增加了一對摩擦副，沒有另外增加輔助系統(tǒng)，既節(jié)約了投資成本又滿足了現(xiàn)場要求。
圖4 強酸強堿泵用PLAN54系統(tǒng)圖
03 結(jié)束語
機械密封結(jié)構(gòu)形式、材料及輔助系統(tǒng)的合理選擇對泵的長周期穩(wěn)定運行至關(guān)重要，煉油裝置中泵的工況錯綜復(fù)雜，運行參數(shù)千變?nèi)f化，要想對每一臺泵都選擇到最合理的密封方案，需要具有較豐富的工程經(jīng)驗以及對標(biāo)準(zhǔn)更加深刻透徹的理解。本文僅對幾種典型泵的密封方案進行了選型分析，并對API 682 做了適當(dāng)改進，使之更加合理，延長機封使用壽命。
參考文獻
[1] 顧永泉. 流體動密封[M]. 東營:石油大學(xué)出版社，1996.
[2] 張巍，潘立斌，張旭東. 離心泵機械密封的選用[J]. 石油化工設(shè)備，2007，36(3):75-78.
[3] 王汝美. 實用機械密封技術(shù)問答[M]. 北京:中國石化出版社，2007.
[4] I.Etsion. Ideas and Tendencies in Future Mechanical Seal Development [J]. Lubrication Engineering，1990 :122-125.
[5] 海樂檬，孫見君，李志宏，等. 新型上游泵送機械密封端面型槽結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模[J]. 流體機械，2014(6):37-40.
[6] 魏龍，常新中，張鵬. 高接觸式機械密封端面泄漏模型的研究進展[J]. 流體機械，2012(2):36-40.
[7] 陳侃，黃澤沛，姚進，等. 不等溫下螺旋槽干氣密封端面壓力分布計算[J]. 排灌機械工程學(xué)報，2013(7):605-610.
[8] 俞樹榮，曹興巖，丁雪興，等. 基于CFD 螺旋槽干氣密封端面流場分析[J]. 排灌機械工程學(xué)報，2012(1):102-106.
機械密封結(jié)構(gòu)形式、材料及輔助系統(tǒng)的合理選擇對泵的長周期穩(wěn)定運行至關(guān)重要，煉油裝置中泵的工況錯綜復(fù)雜，運行參數(shù)千變?nèi)f化，要想對每一臺泵都選擇到最合理的密封方案，需要具有較豐富的工程經(jīng)驗以及對標(biāo)準(zhǔn)更加深刻透徹的理解。本文僅對幾種典型泵的密封方案進行了選型分析，并對API 682 做了適當(dāng)改進，使之更加合理，延長機封使用壽命。
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[8] 俞樹榮，曹興巖，丁雪興，等. 基于CFD 螺旋槽干氣密封端面流場分析[J]. 排灌機械工程學(xué)報，2012(1):102-106.
來源：《化工設(shè)備與管道》2015年第4期