新型高温热油泵非接触式机械密封设计分析

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1、中固石油人学(’仁东)T程f0；{f：学位论义第一章前言机械密封是旋转机械设备的重要组成部分，主要依靠弹性元件和介质压力对密封端面的作用来实现密封。密封件往往决定了机械设备的安全性、可靠性和耐久性，特别是在石油化工行业起着尤为重要的作用。1．1课题来源和研究意义随着工业的发展，尤其是在石油化工行业，高温热油类的易燃介质越来越多，例如：常压渣油、催化油浆等。这些高温热油类介质还具有粘度高、燃点低等特性，如果密封失效而发生泄漏很容易起火引起严重的生产事故，不但造成经济损失还会污染环境。在高温类介质的机泵中一般都采用机械密封，密封端面常常因为介质结焦或者因固体颗粒杂质的磨

2、损而造成失效。本文主要参照高温重油泵的工艺特点、现场生产中接触式机械密封出现的问题以及当前非接触式机械密封研制开发的理论经验，开发设计一种“接触式+非接触式"串联的机械密封，并对其性能使用FLUENT软件进行模拟计算分析，以能够改善当前生产中普通接触式波纹管机械密封存在的许多问题，提高生产的安全性和可靠性。1．2高温热油泵机械密封应用现状．广州石化公司在各个主要的热油泵均采用接触式波纹管单端面机械密封。接触式机械密封主要是依靠被密封流体与外界的压力差和弹性元件的压力共同作用使密封摩擦副端面尽可能的紧密结合，减小间隙以达到密封流体的作用。在高温热油泵中使用的机械密封由

3、于端面之间的流体介质中含有固体颗粒杂质，同时在机械运转过程中，由于摩擦以及被密封介质的热量会使端面产生很高的温度，会使端面流体介质焦化而使密封端面运行不稳定，摩擦副端面材料老化、磨损严重，最终引起密封失效。广州石化公司生产过程中需要消耗大量的冷却水，密封失效频繁，维修成本高。由于高温热油泄漏很容易引起火灾等重大安全事故，成为高温生产设备的严重安全隐患。因此热油泵群的机械密封问题一直是其设备管理中的重点，对热油泵群密封进行改造具有很重要的意义。·第一章前苦表1．1高酸原油脱酸装置热油泵明细Tablel-1Highlysourcrudeoilfromaciddevice

4、hotoilpumpdetails数温度粘度密度密封序号设备位号设备名称功率量℃mm2／skg／m3形式lP101／1，2闪底油泵110KW22130．52806金属波纹管2P104／1，2常二线油泵15KW22390．52681金属波纹管3P105常=线油泵11KW12980．53681．4金属波纹管4P108／1，2常二中油泵22KW22820．39718．9金属波纹管5P109／1常底油泵55KW13551．68768金属波纹管6P109

5、2常底油泵75KW13551．68768金属波纹管7P112减二线泵11KW12540．98768．3金属波纹管8P113

6、／1，2减·线粟11KW2310O．92756金属波纹管9P114／1，2减四线泵11KW23381．11761金属波纹管10P115减一中油泵15KW12261．11·760．4金属波纹管11P116／1，2减二中油泵18．5KW23001．11747．5金属波纹管12Pll7／1，2减底油泵75KW23742．44792金属波纹管13Pll9／1，2减粘中段油泵15KW22472．44711．6金属波纹管14P120／1，2减粘渣油泵75KW23502．44762金属波纹管15P107常一中油泵22KW22150．41725．3金属波纹管1．3本文的研究目标及内

7、容随着工业的发展，对于安全生产以及环保节能的要求越来越高，石油化工行业中高温热油泵的机械密封的要求也越来越高，本文根据实际生产的需要进行设计计算，主要包含以下几个方面：(1)阅读相关文献了解当前机械密封尤其是非接触式机械密封的工作原理、结构特点等。(2)通过了解现场高温热油泵的工艺特点，分析原泵用单端面波纹管接触式机械密封的失效类型及失效原因。(3)通过学习当前非接触式机械密封的理论及应用实例，结合高温热油泵的工艺特点，选取减三线泵P113／1改造设计“非接触式+接触式"相串联的机械密封结构，并对密封腔内流场应用FLUENT软件做数值模拟分析，对设计的非接触式密封性

8、能进行理论验证。·2中固石油人学(o芦东)T程硕．1：学位论文第二章机械密封技术与发展2．1国内外发展现状第一个机械密封专利【111985年由英国人获得，在1900年将其应用在轴承密封上，1908年将轴向移动的密封环机械密封应用在汽轮机上，接着在1913年汽轮机上使用的双端面密封也申请了专利。1920年机械密封在小型家用冷冻压缩机与汽车水泵的轴封上也取得了推广应用。1930年内燃机水泵也采用了机械密封。1940年轻烃泵上开始应用机械密封。1945年陶瓷、石墨、硬质合金材料等新型材料开始作为密封面材料，并且提高了机械密封的加工精度，密封面的表面粗糙度Ra由0．4u