石油化工泵用机械密封技术的选择与发展

梁小莺(广西工联工业工程咨询设计有限公司 530003)

一、前言

在石油和石油化工工业中，有近90%的旋转设备采用机械密封。机械密封的第一个专利于1885年出现在英国，1900年机械密封开始应用于轴承密封，1913年有了双端面机械密封专利，1919年出现了单端面机械密封专利。二战后，机械密封技术在美国得到了迅速发展，英、法等国也开始生产机械密封；摩擦副材料也得到了很大的改进，出现了陶瓷、石墨和硬质合金材料，加工精度也大为提高；同时，在结构上出现了平衡型机械密封、中间环密封等。

197 5年美国EG ＆ GSealol公司制造了世界上第一套焊接金属波纹管机械密封，并应用于宇航中。近半个世纪以来，随着人们对环境保护的日益关注，要求机械密封向零逸漏、高可靠性、长寿命、低磨损的方向发展；同时，计算机技术、材料学、流体动力学和摩擦学的发展，为机械密封的发展提供了理论基础和设计手段，机械密封技术得到了大发展，出现了许多新技术、新结构、新产品。

二、轻油泵机械密封的选用

1.多弹簧机械密封静止结构对该类泵用机械密封采用静止结构(温度高于200℃泵采用波纹管结构)。其目的一是避免高速搅拌产生热量；二是防止弹簧传递扭矩。

2.摩擦副材料的选取

摩擦副材料的选取采用“WC－C”结构。在选择辅助密封材料时要考虑以下几个因素：

(1)弹性良好，永久压缩变形小；

(2)耐高温，在高温下不粘着；

(3)与介质相容，不易产生溶胀、硬化等现象；

(4)摩擦系数小，有良好的机械性能。

通过比较，选择了耐温性能高的氟橡胶(温度范围－20℃—200℃)。

3.辅助密封措施

当温度高于150℃时轻油泵机械密封辅助冷却采用了密封腔夹套冷却、自冲洗及密封无折流板急冷；低于150℃时只采用自冲洗及密封无折流板急冷。

三、低温轻烃泵用机械密封的选用

1.与轻油泵机械密封相同，多弹簧机械密封也采用静止结构。

2.对摩擦副材料的选取采用“SiC－C”结构。辅助密封材料选择耐低温的硅橡胶材料。

3.低温轻烃泵机械密封辅助措施采用自冲洗及密封无折流板急冷。通过冲洗来提高密封腔压力以防止抽空造成的密封干摩擦。

四、高温热油泵机械密封的选用

高温热油泵主要有常底泵、减底泵、催化油浆泵，该类泵的特点是温度高(370—400℃)、油品粘度大、塔底有杂质。我们针对高温泵的这些特点采用的是YH－609系列机械密封，结构选型主要结合了以下几个方面。

1.金属波纹管旋转结构

旋转波纹管密封在旋转离心力作用下可以自身清洗波纹管，减少波纹管外围沉积和内侧结焦，并能防止因急冷造成的波纹管变形。我厂泵类设备转速一般为2950r／min，机械密封线速度远小于25m／s，因此，可以选用旋转结构。

2.密封结构形式采用开槽斜面挤紧轴套

这种定位传动可靠，安装拆卸方便且不伤轴。

并配置有限位板，便于泵外调整密封的压缩量。波纹管内径一侧设一45°斜角，以分散应力，延长波纹管寿命。辅助密封采用柔性石墨替代合成橡胶，可以承受高达425℃的高温。

3.摩擦副材料的选取

对摩擦副材料的选取，采用“硬对硬”结构，最初选用SiCWC为动静环材料，但是运转一段时间后发现动环出现啃边现象。改用YG6－YG6之后，设备运转一直正常。

4.密封腔夹套冷却、自冲洗及密封折流板急冷

我厂高温热油泵轴封外面夹套冷却基本上按API610标准执行。冲洗方式考虑其经济性，采用了正压自冲洗，冲洗压力一般要求高于密封腔压力0.07—0.1MPa。

我厂高温热油泵采用急冷方式，急冷液为水，背冷液流量一般可根据轴径大小考虑：轴径d≤100mm时，流量为0.2—2L／min；轴径d＞100m时，流量为0.5—3L／min。考虑到本地水质较差、硬度较大，采取了扩大密封压盖冷却进出水孔，增大折流板与静环间隙等措施，使得急冷液流量增大近2倍。大大改善了密封冷却效果并有效地防止了密封结垢。密封冷却水管同时外接蒸汽和循环水，当泵运转时循环水供冷却，泵备用时蒸汽用作保温。

五、结束语

机械密封自19世纪末第一项专利开始至今己发展了100多年，机械密封新技术、新概念、新结构、新产品、新材料、新工艺和新标准不断涌现，并向广度发展；高性能、高参数和高水平的产品大量研制出来，并向深度发展，机械密封的使用范围不断扩大。随着人们对环境保护的日益关注，对机械密封的泄漏要求越来越严格，因此，机械密封的发展的总体趋势是利用新概念、新技术、新工艺和新材料，改进机械密封结构，以提高机械密封的可靠性、延长寿命、降低泄漏量和开发出适用于特殊工况下的机械密封产品。正确合理地选择机械密封结构及材料并对密封进行合理改造，对提高机械密封可靠性有着重要意义。因此，在选用石油化工泵时，应合理选择机械密封结构及材料，将大大减少密封泄漏故障。

[1]顾永泉.机械密封实用技术[M].北京:机械工业出版社,2001.

[2]吕康.泵用机械密封的选型研究[J].水泵技术,1994(3):20-24.