干气密封在高危机泵上的应用.pdf

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1、第40卷第6期化工机械829干气密封在高危机泵上的应用张涛+许立新卢壮志(中国石油辽河石化分公司)摘要介绍了中国石油辽河石化分公司气分装置区液态烃泵原有密封形式(机械密封)的泄漏情况，并对其频繁失效的原因进行了分析。详细阐述了改造后密封形式(串联式干气密封)的工作原理和特点。指出串联式干气密封安装和运行时的注意事项。根据其在气分装置区液态烃泵上的应用情况，对应用前后机泵密封的实际效果进行了对比。关键词液态烃泵机械密封干气密封零泄漏中图分类号TQ051．21文献标识码B文章编号0254-6094(2013)06-0829-04中国石油辽河石化分公司气分装

2、置目前正在运行的机泵包括3台磁力泵、6台离心泵和一台多级离心泵，磁力泵采用非接触式全封闭密封，不属于机械密封范畴；离心泵均选用单端面自冲洗冷却机械密封；多级离心泵原本采用单端面机械密封，后改为双套串联机械密封。这些机泵输送的介质为含有C2、C3、C4、C5成分的液态烃，该介质属于易燃、易爆的危险化学品，而且极易污染环境，泵的密封装置若不能达到标准规定，导致液态烃泄漏量过大，将造成严重的后果。在使用过程中机械密封经常出现密封端面磨损严重、寿命短及突然喷漏等状况，使用效果很不理想。由于密封频繁出现故障，对装置的连续、稳定运行造成了较大的影响。2012年气分

3、车间进行了全面的检修工作，将机械密封改为串联式干气密封。1机械密封故障分析1．1机械密封追随性与轴向位移机械密封是一种旋转轴动密封装置。对机泵进行解体检查，发现机械密封动、静环端面上粘有杂质，且辅助密封圈有变形。追随性不良是机械密封泄漏的原因之一。装置运行时机械密封的动环除了做高速旋转外还存在着两种运动，一种是随轴做轴向位移，机泵负荷波动时促使转子发生一定的轴向位移，该位移的距离在0．3mm以内，并受止推轴承间隙的制约；另一种是轴向振摆，受动环制造精度和安装误差的影响，动环和轴之间的垂直度存在误差，轴旋转时动环端面产生了振摆。在机械密封动环振摆的作用下

4、，每转一周都要将静环推开一个很小的间隙，静环在弹簧力的作用下，如果及时贴合在动环端面上，则追随性良好；反之，若静环补偿的频率低于动环振摆的频率，则会在两者之间形成一个微小的间隙，那么机械密封泄漏量就会增大。为了改善机械密封的追随性，一般取小的静环质量和较大的弹簧比压，安装时要求动环端面和轴的垂直度控制在5斗m以内⋯。1．2辅助密封圈的影响介质端的机械密封其密封圈为0形圈，在轴向力的作用下，靠0形圈的唇边来实现密封。当介质压力出现波动和机泵振动时，静环和密封圈迅速沿轴向滑动，与轴套接触的唇边发生卷曲，造成机械密封失效‘纠。1．3密封端面的影响液态烃在泵内

5、输送过程中为低沸点液体，极易气化，而且还具有低引火点、低粘度及高蒸汽压等特征，因此机械密封的密封端面难以形成连续、稳定的流体膜，当工艺波动或抽空时，在密封面上容易产生气液混合相，形成千摩擦，产生大量的热，使介质容易气化，更易产生气液混合相，造成·张涛，男，1988年9月生，助理工程师。辽宁省盘锦市，124022。830化工机械2013年恶性循环，最终导致密封失效，严重时甚至会出现介质反喷的现象。由于液态烃具有这一独特的物理性能，采用传统的机械密封结构很难彻底解决液态烃泵的轴封泄漏问题。2串联式干气密封简介2．1串联式干气密封的结构笔者所在车间采用的串联

6、式干气密封如图1所示。主密封为机械密封，次密封为干气密封，主密封和次密封之间有一个弹性体密封，是一种疏齿密封，干气密封侧通入0．7MPa左右的氮气，机械密封与疏齿密封之间的腔体压力为0．3MPa左右，直接与火炬相连。由于疏齿密封左、右存在压差，氮气侧压力大于机械密封侧，所以部分氮气会泄漏到机械密封侧，从机械密封泄漏出来的液化气与部分氮气直接排向火炬，有效地避免了液化气通过于气密封泄漏到大气中的情况，其独特的功能使其在正常和非常工况下均能实现输送介质的零逸出，且经济效益显著∞o。图1干气密封结构示意图2．2串联式干气密封的工作原理干气密封从外形上与机械密

7、封相同，同样由动环、静环、弹簧、密封圈以及弹簧座等组成。图2所示为干气密封环(可以是动环也可以是静环)示意图。静环密封面经过研磨、抛光，并在其上面加工有流体动压槽。密封旋向图2干气密封环动、静环相对旋转运动时，密封气体被吸人动压槽，由于密封堰的节流作用，进入密封面的气体被压缩，压力升高。在该气体膜压作用下，密封面被推开，与气体静压力、弹簧力形成的闭合力达到平衡。此时，流动的气体在两个密封面之间形成一层很薄的气膜，气膜厚度十分稳定(一般在3斗m左右)，并具有良好的气膜刚度，保证密封运转的稳定和可靠卜。。在稳定状态下，作用在密封面上的闭合力F。(弹簧力S和

8、介质力P)等于开启力F。(气膜反力)，气膜处于设计工作间隙。当发生工艺条件波动或机械干扰时，使