石油化工机械装置中泵类机械密封的应用与对比

胡陈春

摘 要：近年来，随着我国经济的发展，石油化工行业作为关系到国家综合实力的重要行业，其发展也十分迅速，石油化工企业在其装置的规模、技术水平等方面都取得了一定的进步。与此同时，石化行业对生产中的泵类密封也显示出了高度的关注。文章围绕泵类密封展开论述，对比密封方式，同时介绍机械密封中的常见型号的对比。

关键词：石油化工；泵类；机械密封

中图分类号：TE65 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0163-02

1 石油化工机械装置中密封方式的应用及对比

1.1 填料密封

填料密封俗称盘根密封，是一种较为古老的密封方式，主要用于机械行业中的过程及其和设备运动部分的动密封，在泵类中的应用多见于离心泵。填料密封具有结构简单、应用性广、成本较低等特点，被广泛应用于工业中。在19世纪，在石油化工行业，由于石油开采的规模的扩大，填料密封也随之丰富填料密封的材料种类。

1.2 机械密封

在石油化工行业中，机械密封的应用占旋转设备密封的近九成。随着科技的发展，石油化工行业中介质的种类越来越复杂，填料密封虽也有了一些突破，但其仍旧不能满足行业运行与发展的要求，与此同时，环保意识的普及与提高使得密封材料的选择也受到了一些限制，因此，填料密封逐渐退出石油化工行业的密封选择，机械密封逐渐成为石油化工行业中机械装置密封的主要方式。

目前，国内泵用机械密封主要有两大类，其一是我国自主开发的JB1472标准系列的泵用机械密封，如非平衡型（103、104、105、GX等系列）、平衡型（109、110、111、GY等系列）；耐酸泵用152、153、154系列机械密封；DBM金属波纹管系列等等。其二，则是以引进的（符合ISO3069标准）59U、59B、H7N、M7N、AB等系列机械密封。另外，外装式机械密封主要有WB2、152等系列耐酸泵用机械密封。而金属波纹管机械密封主要以丹东克隆为代表DBM系列和以西安永華引进的Sealol公司的600系列金属波纹管机械密封。我国在推行ISO标准过程中，各生产厂家也相继开发了一些符合ISO3069标准（国内标准号GB/T6556）的机械密封系列。

泵类设备性能与结构导致密封失效的原因分析：

在石油化工行业中，导致泵类泄漏的因素主要包括泵类自身结构不合理，密封结构、材料（选型）存在缺陷，介质的影响及其他因为因素（安装）四种。当泵类出现泄漏必然导致介质泄漏，泵类工作性能下降，进而导致生产安全威胁出现。泵类设备性能与结构导致密封失效的原因主要为泵工作范围小，泵处于非额定工况运行以及泵在运行过程中出现“抽空”现象，致使密封环“干摩擦”运转、烧坏等。

1.3 机械密封与填料密封的对比

机械密封与填料密封作为两种密封的形式，具有不同的优缺点，在运用时当对其进行比较分析最终选取科学、合理的方式。机械密封与填料密封的对比见表1。

2 石化装置中泵类机械机械密封常见类型对比

2.1 石油化工机械装置中泵类密封的意义及趋势

随着石油化工行业的发展，泵类在化工中的应用也越来越广泛。在石油化工行业中，根据不同的介质的需要选用不同种类的泵，通常来说，石化行业中泵类的类型主要分为两类，分别是容积泵与离心泵。在实际应用中，离心泵可满足如轻质原油、成品油等的输送，而高粘度原油、蜡油则通常选用容积泵。石油化工用泵对其密封性要求较为严格，石化装置中不同介质通常都具有高温、高压、腐蚀性等特点，在装置间运行时需要利用泵类完成，而一旦泵类装置出现介质泄露问题将会造成石油化工装置极大的安全风险与威胁，因此，泵类密封是石化行业必须重视的问题。近年来，我国社会经济发展的同时，工业安全与环保意识不断提升，石油化工机械装置中对泵类的密封也提出了更高的要求。

2.2 机械密封的选型及常用型号对比

（1）103型与109型泵用机械密封

在我国，103型泵用机械密封已广泛采用，109型泵用机械密封由于安装前轴向尺寸大，在安装过程中，动环的四氟塑料V形圈或橡胶O形圈轴向压缩容易被轴的台阶反边擦伤或扭曲，因而造成了109型泵用机械密封安装困难，影响推广使用，但是只要在安装时提高警觉仍是可以应用的。

就二者自身结构来看，103型、109型泵用机械密封均是内装、内流、旋转型、单端面、单弹簧、并圈弹簧传动、非平衡和平衡两种机械密封。其结构特点是利用弹簧两端的并圈以过盈形式装在弹簧座和推环上，推环上以耳环形式带动动环旋转，因此实际上是柔性传动，动环的浮动性和耐震性好。在高粘度的物料中，弹簧不易失去弹性，弹簧比压可以调节，结构较简单，零件耗材少，但它对弹簧内径尺寸要求精度高，传动有方向性，因结构无预压缩，在安装前轴向尺寸较大，弹簧断裂时密封就会失效。动环和静环密封圈一般采用O形橡胶圈和CT形四氟塑料圈两种。

（2）104型与110型泵用机械密封

104型和110型泵用机械密封属于内装、内流、旋转型、单端面、单弹簧、传动套传动、非平衡和平衡型两种机械密封。其结构特点都是采用带耳环的传动套传动，传动无方向性。采用方形、O形橡胶或V形四氟塑料作为动环、静环的密封圈，这种密封组装在一个盒内有一定的预压缩，因而轴向尺寸小，装拆方便。对于110型平衡型机械密封，动环密封圈可以预先装在轴的平衡台阶上，因此安装方便，消除了109型密封的缺陷。由于传动无方向性，不会出现安装错误，互换性好，传动可靠，即使当弹簧断裂时甚至还可以工作一段时间。但是弹簧座内易沉积污物，弹簧比压不能调节。由于是刚性传动，动环浮动性就相对比103，109型差，零件耗材多（如果采用先进的冲压工艺，耗材就可减少），加工费时间。

（3）105型与111型泵用机械密封

105型和111型泵用机械密封是内装、内流、旋转型、单端面、多弹簧、传动螺钉传动的非平衡型和平衡型结构。其结构特点都是用一组小弹簧在弹簧座上用传动螺钉进行传动，采用橡胶O形或四氟塑料V形圈作为动环、静环密封圈。105型和111型机械密封由于弹簧对称布置，故弹簧力分布较均匀，其最大的优点是与同轴径的各种密封相比，轴向尺寸最小，弹簧加工方便，通用性大，常在大轴径（标准中最小为价35毫米）的密封中采用。但由于是传动螺钉传动，螺钉易松动，且在传动处有磨损，常因螺钉磨损或磨断使零件产生偏斜和弹簧比压不均匀而使密封失效。另外，弹簧直径细，物料对其腐蚀比较敏感。

（4）114型泵用机械密封

114型泵用机械密封是外装、外流、旋转型单端面、单弹簧、拨叉传动的平衡型结构。因弹簧不与介质接触，主要应用在化工物料有腐蚀的泵上。由于114型泵用机械密封物料对端面产生的压力是由动环密封圈上产生，此力所产生的对端面作用力很不敏感（它对端面的作用是产生端面比压），因此只能用在小于4公斤/厘米物料压力情况下，当超过4公斤/厘米时就发现泄漏严重，根据使用经验，114型泵用机械密封轴径在沪35-50之间使用效果尚好，但轴径在沪55以上密封就不是太理想了。目前对114型泵用机械密封尚需进一步试用。

3 结束语

综上所述，近年来，随着石油化工行业的发展，生产过程中的环保性与安全性也越来越受到重视。在生产系统中，泵类装置是重要的组成部分，泵类设备常见问题是设备密封与泄漏问题。文章围绕石油化工机械装置中泵类密封问题展开，重点介绍了机械密封及其常见型号的对比。

参考文献：

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