低溫及高溫泵用機械密封的選用
2017-12-10 16:30:03
液態(tài)烴介質是一種低溫液化氣體，具有低沸點、低粘度、高蒸汽壓等特性。在這種工況下應用的機械密封，會使密封材料出現(xiàn)冷脆性，大氣中的水汽會在密封裝置的大氣側面上凍結，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是當介質稍有泄漏，漏出的液態(tài)烴在大氣側立即汽化，帶走大量熱，機械密封環(huán)境溫度急劇下降，使用一般的密封材料，如橡膠或聚四氟乙烯普遍變脆，導致密封失效，泄漏增大而不可收拾。有些企業(yè)采用雙端面機械密封，在介質和大氣端設一隔離室，其間通以封油以緩和低溫的影響。但這種結構復雜且需配封液系統(tǒng)(system)。據(jù)經(jīng)驗，使用波紋管（Corrugated pipe）機械密封比較好，主要表現(xiàn)在用金屬波紋管和柔性石墨代替輔助密封圈，解決了密封圈材料發(fā)生冷脆而失彈及緩沖作用的問題(Emerson)，如DBM型、YH-604/606/609型等。
a)金屬波紋管材料選用耐低溫、塑性及韌性好的哈-C，AM350，Carpenter20等;
b)摩擦副材料在兩種特殊情況下選用：
1)對連續(xù)運轉的設備，介質內(nèi)若含較多的固體顆粒，此時選用‘硬對硬’結構(在實際中選了YG6—YG6)較好，一般連續(xù)運轉壽命8000h以上;
2)對間歇性的運轉設備(shèbèi)，摩擦副選用碳化鎢或碳化硅晶須對特種石墨。
c)由于在低溫條件下，摩擦副端面的汽化對機械密封性能影響(influence)很大，除選取較合適的材料(Material)外，合理選用端面比壓(主要是波紋管（Corrugated pipe）的壓縮量，一般比通常使用中所給的壓縮量大15%～30%為宜)，在機械密封元件靠近大氣側通入25℃左右的冷卻水，以改善摩擦副潤滑環(huán)境。
(二)高溫泵用機械密封的選用
對石化行業(yè)來說，高溫重質油泵用機械密封的選用一直是一大難題，例如催化裂化油漿泵、回煉油泵、常壓塔底泵、初餾塔底泵、減壓塔底泵、延遲焦化的輻射進料泵等。
高溫重質油泵的介質具有以下共同的特點：
溫度高：一般在340～400℃;
介質粘度大：在溫度下一般運動粘度為(12～180)×10-6m/s;
介質有顆粒：如催化劑、焦炭、含有砂粒等其他雜質。
對于高溫重油介質泵用機械密封。上海凱泉由于葉輪進口不可能形成絕對真空，因此離心泵吸水高度不能超過10米，加上水流經(jīng)吸水管路帶來的沿程損失，實際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠小于10米。上海凱泉如安裝過高，則不吸水；此外，由于山區(qū)比平原大氣壓力低，因此同一臺水泵在山區(qū)，特別是在高山區(qū)安裝時，其安裝高度應降低，否則也不能吸上水來。凱泉泵業(yè)由此可見，若離心泵葉輪不斷旋轉，則可連續(xù)吸水、壓水，水便可源源不斷地從低處揚到高處或遠方。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉所產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提向高處的。現(xiàn)在各個企業(yè)都采用焊{TodayHot}接金屬波紋管機械密封。現(xiàn)在使用情況(Condition)較好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。波紋管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏
B、C等不銹鋼(不銹耐酸鋼);耐腐化侵蝕 高溫合金等，有的波片采用雙層結構，使其承壓力從2MPa上升到5MPa，這些都有效解決了波紋管的失彈問題。
針對波紋管（Corrugated pipe）內(nèi)側結焦和結炭以及含固體顆粒等情況，解決的辦法有關資料(Means)已做了相關說明，比如采用蒸汽吹掃、摩擦副采用‘硬對硬’、采用外沖洗等等，這些在一定程度上起到了較好的作用，這里不再過多闡述。但是以前提出的各種方法在實際應用中由于種種因素的影響(influence)效果不夠理想。為了更好的提高機械密封的使用壽命，節(jié)資降耗，針對各種情況，建議應把以下措施綜合起來采用：
a)將金屬波紋管設計成旋轉型結構，旋轉的波紋管機械密封有自清洗的離心作用，這可以減少波紋管外圍沉積和內(nèi)側結焦。
b)對摩擦副組對材料，建議使用‘硬對硬’結構，一般采用碳化鎢對碳化鎢(其中選YG6-YG6)和碳化鎢對碳化硅。上海凱泉泵業(yè)集團有限公司是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的 機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。選用‘硬對硬’結構，必須注意(attention)以下幾個問題：
1)冷卻系統(tǒng)要保障，禁止冷卻水中斷，以防端面升高，潤滑膜閃蒸而降低密封端面的潤滑，加劇磨損;
2)機械密封在安裝過程中，要給密封端面澆一些潤滑油(Lubricating oil)(機油或黃油均可)。以防止起泵時。密封端面由于缺乏潤滑而造成的干摩擦;
3)采用清潔的外沖洗是解決溶劑顆粒堆積的比較有效的方法之一，但這種方法浪費較大，而且各種泵的介質、溫度、壓力(一般要求沖洗液壓力比介質側壓力高0.07～0.12MPa)又各不相同，外沖洗系統(tǒng)結構就更繁雜，加之外沖洗設施(shè shī)的投入以及維護費用(expense)的消耗，有時會造成弊大于利，尤其是一些中小型企業(yè)。因此許多企業(yè)的封油系統(tǒng)棄之不用，或者就沒有設這套系統(tǒng)，針對這些情況(Condition)，{HotTag}建議使用配用隔離介質的多密封結構，如油漿泵、回煉油泵等，使用雙端面機械密封，在兩組密封端面之間充滿隔離介質(干凈的機油等)。
以上結構可有效地增加機械密封的使用壽命，一般可達6000～8000h以上。另外，采用這種考慮以下兩點：
①靠近葉輪（指裝有動葉的輪盤）的一組密封端面材料(Material)選用‘硬對硬’結構(如YG6-YG6);而靠近機械密封壓蓋的一組密封端面既可選用浸銅或銻的碳——石墨對碳化鎢或碳化硅晶須;
②對高溫油泵選用的隔離介質，要具有熱分解溫度、自燃點、閃點高(一般在260℃以上)、熱氧化穩(wěn)定性好、高溫蒸發(fā)損失小的特點。上海凱泉泵業(yè)集團有限公司是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的 機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
(三)金屬波紋管機械密封常見故障（fault）：
1)高溫下波紋管失彈，高壓下波紋管破裂。
2)在波片之間的波谷處易出現(xiàn)結焦和積碳現(xiàn)象，使波紋管失去彈性而不能補償，因此不能用于結焦、積碳和有結晶析出的泵中。
3)對外裝式機械密封，密封腔中的壓力超過0.2mpa時，能將密封面推開。這是因為波紋管（Corrugated pipe）的彈力較小，無法抵住比較高的介質(起決定作用的物質)壓力。因此，壓力較高時不能用外裝式波紋管機械密封。
4) 因波紋管（Corrugated pipe）機械密封屬平衡型結構，在使用時一定要核算(hé suàn)有效直徑和載荷系數(shù)。否則在壓力較高的丙烷和丙烯泵中工作不穩(wěn)定，易出現(xiàn)‘噴漏’現(xiàn)象。
高溫管道泵特性及工作條件