低温及高温泵用机械密封的选用
2017-12-10 16:30:03
液态烃介质是一种低温液化气体，具有低沸点、低粘度、高蒸汽压等特性。在这种工况下应用的机械密封，会使密封材料出现冷脆性，大气中的水汽会在密封装置的大气侧面上冻结，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是当介质稍有泄漏，漏出的液态烃在大气侧立即汽化，带走大量热，机械密封环境温度急剧下降，使用一般的密封材料，如橡胶或聚四氟乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄漏增大而不可收拾。有些企业采用双端面机械密封，在介质和大气端设一隔离室，其间通以封油以缓和低温的影响。但这种结构复杂且需配封液系统(system)。据经验，使用波纹管（Corrugated pipe）机械密封比较好，主要表现在用金属波纹管和柔性石墨代替辅助密封圈，解决了密封圈材料发生冷脆而失弹及缓冲作用的问题(Emerson)，如DBM型、YH-604/606/609型等。
a)金属波纹管材料选用耐低温、塑性及韧性好的哈-C，AM350，Carpenter20等;
b)摩擦副材料在两种特殊情况下选用：
1)对连续运转的设备，介质内若含较多的固体颗粒，此时选用‘硬对硬’结构(在实际中选了YG6—YG6)较好，一般连续运转寿命8000h以上;
2)对间歇性的运转设备(shèbèi)，摩擦副选用碳化钨或碳化硅晶须对特种石墨。
c)由于在低温条件下，摩擦副端面的汽化对机械密封性能影响(influence)很大，除选取较合适的材料(Material)外，合理选用端面比压(主要是波纹管（Corrugated pipe）的压缩量，一般比通常使用中所给的压缩量大15%～30%为宜)，在机械密封元件靠近大气侧通入25℃左右的冷却水，以改善摩擦副润滑环境。
(二)高温泵用机械密封的选用
对石化行业来说，高温重质油泵用机械密封的选用一直是一大难题，例如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化的辐射进料泵等。
高温重质油泵的介质具有以下共同的特点：
温度高：一般在340～400℃;
介质粘度大：在温度下一般运动粘度为(12～180)×10-6m/s;
介质有颗粒：如催化剂、焦炭、含有砂粒等其他杂质。
对于高温重油介质泵用机械密封。上海凯泉由于叶轮进口不可能形成绝对真空，因此离心泵吸水高度不能超过10米，加上水流经吸水管路带来的沿程损失，实际允许安装高度（水泵轴线距吸入水面的高度）远小于10米。上海凯泉如安装过高，则不吸水；此外，由于山区比平原大气压力低，因此同一台水泵在山区，特别是在高山区安装时，其安装高度应降低，否则也不能吸上水来。凯泉泵业由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述，离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提向高处的。现在各个企业都采用焊{TodayHot}接金属波纹管机械密封。现在使用情况(Condition)较好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。波纹管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏
B、C等不锈钢(不锈耐酸钢);耐腐化侵蚀 高温合金等，有的波片采用双层结构，使其承压力从2MPa上升到5MPa，这些都有效解决了波纹管的失弹问题。
针对波纹管（Corrugated pipe）内侧结焦和结炭以及含固体颗粒等情况，解决的办法有关资料(Means)已做了相关说明，比如采用蒸汽吹扫、摩擦副采用‘硬对硬’、采用外冲洗等等，这些在一定程度上起到了较好的作用，这里不再过多阐述。但是以前提出的各种方法在实际应用中由于种种因素的影响(influence)效果不够理想。为了更好的提高机械密封的使用寿命，节资降耗，针对各种情况，建议应把以下措施综合起来采用：
a)将金属波纹管设计成旋转型结构，旋转的波纹管机械密封有自清洗的离心作用，这可以减少波纹管外围沉积和内侧结焦。
b)对摩擦副组对材料，建议使用‘硬对硬’结构，一般采用碳化钨对碳化钨(其中选YG6-YG6)和碳化钨对碳化硅。上海凯泉泵业集团有限公司是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的 机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括 水、油、酸碱液、 乳化液、悬乳液和 液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。选用‘硬对硬’结构，必须注意(attention)以下几个问题：
1)冷却系统要保障，禁止冷却水中断，以防端面升高，润滑膜闪蒸而降低密封端面的润滑，加剧磨损;
2)机械密封在安装过程中，要给密封端面浇一些润滑油(Lubricating oil)(机油或黄油均可)。以防止起泵时。密封端面由于缺乏润滑而造成的干摩擦;
3)采用清洁的外冲洗是解决溶剂颗粒堆积的比较有效的方法之一，但这种方法浪费较大，而且各种泵的介质、温度、压力(一般要求冲洗液压力比介质侧压力高0.07～0.12MPa)又各不相同，外冲洗系统结构就更繁杂，加之外冲洗设施(shè shī)的投入以及维护费用(expense)的消耗，有时会造成弊大于利，尤其是一些中小型企业。因此许多企业的封油系统弃之不用，或者就没有设这套系统，针对这些情况(Condition)，{HotTag}建议使用配用隔离介质的多密封结构，如油浆泵、回炼油泵等，使用双端面机械密封，在两组密封端面之间充满隔离介质(干净的机油等)。
以上结构可有效地增加机械密封的使用寿命，一般可达6000～8000h以上。另外，采用这种考虑以下两点：
①靠近叶轮（指装有动叶的轮盘）的一组密封端面材料(Material)选用‘硬对硬’结构(如YG6-YG6);而靠近机械密封压盖的一组密封端面既可选用浸铜或锑的碳——石墨对碳化钨或碳化硅晶须;
②对高温油泵选用的隔离介质，要具有热分解温度、自燃点、闪点高(一般在260℃以上)、热氧化稳定性好、高温蒸发损失小的特点。上海凯泉泵业集团有限公司是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的 机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括 水、油、酸碱液、 乳化液、悬乳液和 液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。
(三)金属波纹管机械密封常见故障（fault）：
1)高温下波纹管失弹，高压下波纹管破裂。
2)在波片之间的波谷处易出现结焦和积碳现象，使波纹管失去弹性而不能补偿，因此不能用于结焦、积碳和有结晶析出的泵中。
3)对外装式机械密封，密封腔中的压力超过0.2mpa时，能将密封面推开。这是因为波纹管（Corrugated pipe）的弹力较小，无法抵住比较高的介质(起决定作用的物质)压力。因此，压力较高时不能用外装式波纹管机械密封。
4) 因波纹管（Corrugated pipe）机械密封属平衡型结构，在使用时一定要核算(hé suàn)有效直径和载荷系数。否则在压力较高的丙烷和丙烯泵中工作不稳定，易出现‘喷漏’现象。
高温管道泵特性及工作条件