机械密封在扬子石化离心泵中的应用.docx

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机械密封在扬子石化离心泵中的应用

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第２２卷第５期　

２０９３　０４９

聚酯工业　

Ｐｏｙｓｅ　ｎｕｓｒ　ｌｅｔｒＩｄｔｙ

Ｖｏ＿２Ｎｏ５ｌ２　．　

Ｓｐ．０９ｅ２０　

ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０－６．０９０．１　ｏ：

０３６／．ｓ．０８８１２０．５０４ｓ２

机械密封在扬子石化离心泵中的应用　

曹德军　

（扬子石化有限公司物装部，江苏南京２０４）１０８　

摘要：

分析了扬子石化各装置离心泵所用机械密封结构型式和特点。

针对在实际使用过程中出现的机械密封失效实况，提　

出了改进机械密封的结构、选择可靠的密封材料、优化辅助密封系统的运行等措施，以延长机械密封的使用寿命，提高机械　

密封的密封性能，减少泄漏，提高石化装置的经济效益。

　关键词：

Ｔ离心泵；ＰＡ；机械密封　中图分类号：

Ｈ１，Ｈ１６Ｔ３１Ｔ３　文献标识码：

　Ｂ文章编号：

０８２１２０）５０４－６１０－６（０９０－０４０　８

Ｏ前言　

机械密封是各类旋转动设备上的非功能性部　件，却是非常重要的基础部件。

它是一种用来解　但

件，高水平实现高ＰＶ值，大型剖分结构，动监控装　自置。

（）２机械密封在使用范围上将不断扩大，不仅在　

机泵阀上使用率越来越大，而且在反应釜转盘塔搅拌　机离心机、离心式压缩机等设备上均被采用。

（）３从　

决旋转轴与机体之间密封的装置。

它是由至少一对　垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力　（或磁力）的作用及辅助密封的配合下保持贴合并　相对滑动而构成防止流体泄漏的装置，常用于泵、风　机、压缩机、离心机、反应釜、搅拌釜等旋转式流体机　械，也用于齿轮箱、阀门、旋转接头等密封。

社会的　发展，技术的进步，要求节能降耗，要求提高设备效　率；求重视环境保护，少原材料泄漏损失，免　要减避环境污染；求工厂设备长周期安全稳定运转，要尽量　消除装置中的“、滴、”避免有毒有害易燃　跑冒、漏，易爆介质的泄漏事故发生。

基于各方面的要求，密　封技术越来越重要。

据调查，各类化工、石化等工艺　装置的机、阀中，８％采用机械密封。

扬子公　泵、有６司引进装置的泵中采用机械密封的占８．％¨。

４４　　资料表明，国内外的几个石化企业的机泵维修工作　中，机械密封失效维修占５％或更高一些。

可见机　０械密封虽然仅为设备上的一个非功能部件，但在设　备安全性可靠性耐久性方面发挥着重要的作用。

　随着密封领域新技术、理论、材料、结构、新新新　新工艺、新标准的不断涌现，机械密封的发展将出现　以下几个方面特点　：

１向高参数、Ｊ（）高性能、高水平　方向发展，即参数上达高压、高速、高温、超低温、大直　径。

目前，国际上机械密封发展已达到单级压力１　ＯＰ一５Ｍａ使用温度在一９　１０　机器转　ａ３　Ｐ，１０ｏ　０ｏＣ一０Ｃ，速高达５　０　ｒｎＰ０００ｒａ，Ｖ值达到ｌ００Ｍａ?

／。

／ｉ　０　Ｐｍｓ　性能上满足干运转、零泄漏、无油润滑浆液等介质条　

收稿日期：

０９０—５　２０－４１。

过去单一重视单独密封体发展到重视整个密封系统。

　（）４制订更严格的泄漏检测标准，更注意安全和环境　的保护。

从过去仅要求的可视“泄漏”不注意看不见　，的易挥发物的“逸出”到新标准开始控制易挥发物的　，逸出量，真正实现从要求“零泄漏”到实现“零逸出”　。

（）５运转寿命更长。

为满足装置的长周期稳定运转，　延长装置的检修周期和操作周期，机械密封的使用寿　命将由１年延长至２年或更长。

随着机械密封的发展，的产品会不断涌现。

新　

（）１端面开槽型机械密封。

干气密封，游泵送密　上

封，热流体动力楔和动压垫机械密封是三大代表。

　由于计算机技术快速发展，这类密封端面开槽型机　械密封的结构优化和数值分析得以实现。

目前，它　

们主要用在高参数工况，应用对象从压缩机膨胀机　到泵釜等设备。

（）２可控机械密封技术。

美国一个　密封研究小组１Ｏ年来一直致力对它的研究，可控机　

械密封具有对端面之间流体膜状态（相态、膜厚、膜　温）实现在线控制的能力。

随着传感技术和微电子　技术的发展，可控机械密封技术在高科技领域（如　

航空航天核电站）和传统工业的运用将得以实现。

　（）力密封。

磁性材料钕铁硼性能优异，格便　３磁价

宜，磁力机械密封结构简单，安装方便，在工况不太　恶劣情况，运用在风机泵汽轮机齿轮机上。

（）可４　机械密封及辅助系统。

把密封问题作为系统工程来　

处理。

作者简介：

曹德军（９６）男，１６一，江苏盐城人，工程师，从事物资采购及管理工作。

第５期　

曹德军：

机械密封在扬子石化离心泵中的应用　

４　５

１离心泵用机械密封结构及选用　　

离心泵用机械密封的结构形式有很多种，其分　类方法也各有差异，常可以根据机封的结构特征　通和使用工况进行分类　。

一般按结构将机封分为：

】　（）１平衡型和非平衡型；２单弹簧和多弹簧；３内　（）（）装式和外装式；４内流式和外流式；５弹簧旋转　（）（）式和弹簧静止式；６接触式和非接触式密封。

按　（）照机械密封的使用工况又可以将它分为：

１高温　（）机封；２低温机封；３高压机封；４高速机封；（）（）（）　

温度（一０—２）℃，５２０介质压力在（．４ＯＭＰ，２５—．）ａ　

密封端面线速度低于２　／。

该型式机封具有多　０ｍｓ

种不同形式的结构，格齐全，用普遍，合　规应符

ＤＮ４６准。

其设计合理，件互换性好，封　Ｉ２９０标零密

环能被轻松插入，更换容易，推环被传动耳环卡位，　可防止弹簧脱落。

同时提供外包四氟的ＶＴＮ动　ＩＯ静环Ｏ形圈，机封在腐蚀性强的工况下仍能正常　使工作。

ＢＲＭＡＮ公司的机械密封在扬子公司乙　ＵＧＮ

醛装置和芳烃装置中应用较多。

（）５耐腐蚀机械密封；６适用于含有磨料介质和高　（）黏度介质的机械密封；７真空机械密封。

（）　

１１平衡型机封　．

在扬子公司各装置使用的离心泵中，采用较多　的平衡型机封有ＪＨ　ＲＮＯＮＣＡＥ公司的５Ｂ系列，９　ＢＲＭＡＮ公司的ＨＮ系列，ＩＬＲ公司的ＡＢ　ＵＧＮ７ＰＬＡ，

ＢＢ系列，ＡＬＥＧＥ公司的ＬＰ系列等。

８　

１１１５Ｂ型　．．　９

图２－Ｎ型机械密封结构　　１７１

Ｆｇ２Ｉ／ｍｅｈｎｃ　ｅｌｓｒｃｕｅｉ．　ＦＮｃａｉａｓａ　ｔｕｔｒ　ｌ

１１３ＬＰ型　．．　８

５Ｂ型密封是ＣＡＥ公司的Ｂ组公制尺寸机　９ＲＮ

ＬＰ型密封是ＥＧＥ公司的泵用机械密封产　８ＡＬ品结构，图３它是单端面、见，多弹簧、平衡型密封。

　辅助密封有Ｏ形圈和Ｖ形圈２种，Ｖ形圈常用材料　

为ＰＦ它在聚乙烯装置的离心泵中应用较广。

ＴＥ，　

械密封产品，构见图１符合现行的欧洲标准　结，ＤＮ４６。

Ｉ２９０国际标准ＩＯ０９Ｓ３６。

其适用的工况为温　

度（５５０一０—０）℃，介质压力不大于６２Ｍａ转速　．　Ｐ，低于５００ｒｍｎ适用的介质有油、、机溶剂以　　０　ｉ，／水有及其它弱腐蚀性溶液。

机封采用多弹簧结构，面　端

比压均匀，受旋转方向限制，环辅助密封采用　不动

ＦＥ楔形圈，具有机封初始密封性好，耐蚀性强，随　着机封摩擦副的磨损具有一定的补偿功能。

静环辅　助密封采用矩形圈、０形圈，同样为耐蚀介质提供多　样的选择。

该型号机封在扬子公司的芳烃装置和　ＰＡ装置中使用最多。

Ｔ　

图３Ｓ　ＬＰ型机械密封结构　

Ｆｉ．　ＬＰ　ｃａｉａ　ｅｌｓｒｃｕｅｇ３Ｓｍｅｈｎｃｌｓａ　ｔｕｔｒ　

１１４Ｂ８型　．．　Ｂ

Ｂ８型密封是ＰＬＡＢＩＬＲ公司的平衡型标准密　

封，常用于工艺介质，封材料为ＰＦ　轴１ＥＶ形圈，　ＡＢ型机封轴封采用Ｏ形圈。

ＰｕＡＲ公司的Ｂ８型机　ＩＢ

封的ＩＢＢ８型符合ＩＯ尺寸，Ｓ在乙烯装置中使用较　

多。

结构如图４所示。

图１５Ｂ型机械密封结构　　９

ｉ．　９ｍｅｈｎｅｓａ　ｒｃｕｅＦｇ１５Ｂ　ｅａｌａ　ｅｌｔｕｔｒ　ｌｓ

１１２ＨＮ型　．．　７

ＨＮ型机械密封是ＢＲＭＮ７ＵＧＡＮ公司的单端　面、多弹簧平衡型机械密封，构见图２有Ｈ４　结，７Ｎ，Ｈ６，７１Ｈ４１Ｈ４２ＨＳ７ＮＨＦ，７Ｆ，７Ｓ，７２和Ｈ６２的７７Ｆ个　系列机封，轴径Ｄ为（４—０）ｍ，１２０ｍ适用的工况为　

图４Ｂ８型机械密封结构　　Ｂ

Ｆｇ４ＢＢ８ｍｅｈｎｃｌｓａ　ｔｕｔｒ　ｉ．　　ｃａｉａ　ｌｓｒｃｕｅｅ

４　６

１２非平衡型机封　．

聚　酯　工　业　

第２２卷　

料。

机封选型的参数主要有密封腔压力、质和冲　介

洗液的温度、密封端面线速度，流体的特性及密封安　装的有效空间等　Ｊ　。

２．１

．

在扬子公司各装置使用的离心泵中，用较多　采的非平衡型机封有ＪＨ　ＲＮＯＮＣＡＥ公司的５Ｕ系列，９　

ＢＲＭＡＮ公司的ＭＮ系列，ＩＬＲ公司的Ａ，ＵＧＮ７ＰＬＡ３　

密封腔的压力　

Ｂ１系列，ＡＬＥＧＥ公司的ＬＰ系列等。

３　

１２１５Ｕ型　．．　９

根据机械密封密封腔的压力可以决定选择机封　

结构为非平衡型、衡型、端面、平单双端面、多端面、　

多级不同形式的机械密封。

２２密封端面线速度　．

５Ｕ型密封是ＣＡＥ公司的Ｂ组公制尺寸机　９ＲＮ

械密封产品，构见图５，合现行的欧洲标准　结符ＤＮ４６国际标准ＩＯ０９Ｉ２９０，Ｓ３６。

其适用的工况（介　除

质压力为不大于１７ＭＰ．　ａ外）结构与５Ｂ型相　和９

同。

该型号机封联同ＣＮＡＲＥ公司的５Ｂ型系列机　９

根据机械密封端面的线速度可选择机械密封的　结构为旋转式、止式、体动压式和非接触型机　静流

封。

　２３使用环境温度　．

封在扬子公司的芳烃装置和ＰＡ装置中使用最多。

Ｔ　

根据机械密封的使用环境温度，考虑密封端面　间的液膜闪蒸温度，波动时的耐热冲击性能，随温升　降低介质的黏度和润滑性，辅助密封材料和机械密　

封密封摩擦副耐热极限，温度升高后腐蚀加剧对机　封的影响，低温情况下材料的脆化和橡胶辅助密封　

圈的硬化失弹情况，温度降低物料聚合或析出结晶。

图５５Ｕ型机械密封结构　　９

Ｆｉ．　５Ｕ　ｅｈｎｃ　ｅｌｓｒｃｕｅｇ５９ｍｃａｉａｓａ　ｔｕｔｒ　ｌ

通过这些条件确定密封的结构、擦副和辅助密封　摩

圈的材料、是否增加润滑冷却方法，增加冲洗保温措　

１２２Ｍ型　．．　

施，制订保冷措施。

　２４密封流体的性质　．

Ｍ型机械密封是ＢＲＭＮＵＧＡＮ公司的非平衡型　

泵用机械密封，ＭＮ，Ｎ和ＭＮ３个系列，有２Ｍ３７　其　中Ｍ７Ｎ系列最常用，构见图６结。

适用的工况为温　度（一０—２）ｏ介质压力不大于１６ＭＰ，５２０Ｃ，．　ａ密封　端面线速度低于２　／；型式机封具有多种不同　０ｍｓ该形式结构，格齐全，用普遍，合ＤＮ４６规应符Ｉ２９０标　准，在产品标注上包括产品型号、径、轴弹簧旋向、厂　

根据密封的流体性质，是否具有腐蚀性而降低　密封的使用寿命，是否存在颗粒造成机封的磨损，蒸　气压力高导致端面易开启，介质黏度低、具有挥发性　或夹杂空气干摩擦的问题，质是否易燃、介易爆、有　

毒，是否危及环境安全。

通过这些情况可以确定选　用密封的结构，封件的材料，滑的方法，密润隔离的　

措施及安全措施。

　２５安装密封的空间尺寸　．

标材料代号等。

其设计合理，零件互换性好，密封环　能被轻松插入，更换容易，推环被传动耳环卡位，可　防止弹簧脱落。

同时提供外包四氟的ＶＴＮ动静　ＩＯ环Ｏ形圈，使机封在腐蚀性强的工况下仍能正常工　作。

ＢＲＭＮＵＧＡＮ公司的机械密封在扬子公司乙醛　

装置和芳烃装置中应用较多。

通过安装密封的有效空间，决定选用密封的结　构，选用多弹簧、单弹簧、波形弹簧，或内装式和外装　

式结构。

机封的应用及其使用的工况与设备有很大的关　系，在实际使用中一定要弄清机封使用的条件，充分　

利用各机械密封生产厂家的产品样本、技术文件或　

与生产厂协商咨询选择合适的机械密封。

针对一些　特殊的使用条件，则必须与密封的生产厂或研究单　位协商，重新设计采用新结构满足使用要求。

需要　

图６　Ｍ＇／Ｎ型机械密封结构　

Ｆｇ６Ｍ７ｍｅｈｎｃ　ｅ　ｔｃｕｅｉ．　Ｎ　ｃａｉａｓａｓｒｔｒ　ｌｌｕ

考虑的特殊工况有：

１温度高于１０℃或低于一（）２　

３Ｏ℃；２密封工作压力高于３Ｍａ（）（）　Ｐ；３密封端面　线速度大于３　／。

（）料是浆液或介质中含有　０ｍｓ４物泥砂、纤维等；５流体为低沸点、（）易气化、易燃易　

２机械密封的选用原则　

根据综合情况选取机封的结构、组合形式及材　

爆、剧毒等介质。

第５期　

曹德军：

械密封在扬子石化离心泵中的应用　机

４　７

３机械密封在扬子石化装置离心泵中的　

应用￣ｓｓＪ－　

３１应用　．

乙烯、磺化聚乙烯橡胶和丁腈橡胶。

金属波纹管　氯

采用焊接结构。

⑥Ｖ形密封圈采用聚四氟乙烯材料，型牌号　典

扬子石化公司现有乙烯、乙烯、聚聚丙烯、乙二　醇、芳烃、精对苯二甲酸、乙醛和污水处理９套引进　装置和国内设计引进部分设备的乙酸装置。

泵用机　械密封主要为日本、国、国、国等大型密封公　美英德司的产品，机械密封的优点突出。

其　（）品系列化标准化，封元件通用性好，１产密同　

一

是ＴＦＯ。

０形密封圈采用丁腈橡胶（Ｂ）ＥＬＮＮＲ和氟　橡胶（ＩＯ，的密封公司为了提高耐蚀性能，ＶＴＮ）有采　用橡胶圈外包覆聚四氟乙烯的０形圈。

也有一些　公司采用既有橡胶弹性又具有聚四氟乙烯耐蚀性能　的杜邦公司的ＫＬＥＡＲＺ材料Ｏ形圈系列产品。

扬　子在近几年的机封改进过程中，选用了高性能的　

ＫＬＥＡＲＺ材料。

规格可以互换。

（）５公制密封占大多数。

从现有引进的机械密　封套数可以得出，制密封只占８左右。

英％　（推行ＩＯ０９７密封腔尺寸标准。

自６）Ｓ３６－４　

（）２品种规格齐全，满足现代工业要求，石　能凡

油化工生产中需要的高温、低温、高压、高速、耐蚀耐　

磨的机械密封都能供应。

１７９４年国际标准化组织制订Ｉ３６Ｓ０９密封腔尺寸　０的规定以来，国密封公司相继采用Ｉ３６—７　各Ｓ０９１４Ｏ９标准，在产品样本中几乎都注明哪些品种适用于　

ＩＯ３６Ｓ－０９的尺寸系列。

　（）７配置相应的辅助装置。

机械密封的辅助装　置的作用已被人们认识，引进的机械密封特点之～　就是配备了各种辅助装置，密封达到预期的效果。

使　

（）３结构多数采用平衡型，多弹簧、辅助密封圈　为楔形圈或Ｖ形圈。

例如，乙烯装置泵用机械密封　平衡型占总数的８．％，弹簧结构占８．％，　５６多２８Ｖ形密封圈占８．％。

８６　（）４密封使用的材料各有特点。

密封的材料除　按照Ａ６０ＤＮ４６Ｈ－，Ｉ２９０等标准外，１各密封公司内部　都有自己的密封材料规范，其材料名称通常以代号　

或商业名称出现。

凡是在机封上经常使用的材料在　扬子石化离心泵的机封上均有体现。

　①动、静环配对材料。

动静环配对材料视工况、　介质而定，除软一硬相配外，也采用不同材料的硬一硬　相配。

同样石墨环，有的用作动环，的用作静环，有　或许因为散热条件关系而作相对位置更动。

从统计　

数字表明，引进的泵用机械密封有６％的动环采用　８石墨类软质材料（作条件苛刻的场所，环一般　工动还是采用硬质材料）国内机械密封的动环大多数　，

在扬子石化的各装置中８％的工艺介质泵采用辅　５助装置。

（）８新技术、新结构、新材料的推广和使用。

重　要的泵采用干气密封或上游泵送密封替代普通的机　械密封；对腐蚀性介质或高温、低温的场合使用杜邦　公司的ＫＬＡ橡胶和ＧＥＮＴＥ的ＣＭ—ＡＲＺＲＥ　ＥＤＨＥ　

ＲＺ橡胶。

Ａ　

３２问题及改进　．

机械密封是所有离心泵运行中最薄弱的环节之　

一

，

也是设备维修的主要原因。

据统计，约５％　大０

采用碳化钨、陶瓷等硬质材料。

②大量采用石墨密封环　③采用ＳＩＣ及其他耐蚀硬质合金密封环。

Ｓ　ＩＣ是新型陶瓷材料，它具有优良的摩擦性能，常适合　非用于作密封环材料，已有乙烯装置部分工艺介质泵采　用ｓｉｃ密封环。

其他硬质材料以耐蚀碳化钨和Ｓｌｔ—ｅ　ｌｅ钴铬钨硬质合金）ｉ（ｔ为主，普遍用于动环或静环。

　④弹簧材料多数为Ｃｒｅｔ２，ａｎｒ它属高镍铬合　ｐｅ０

金（９ｒ７ｉＭ－Ｃ）常称２＃１Ｃ－Ｎ－ｏｕ，２２３０合金。

此外还采　用３６型不锈钢（ＣｌＮｌＭ２ｉＩｃｎｌ０Ｍ．１１ｒ８ｉｏＴ）ｎｏｅ０，ｏ２６　

的泵的维修归因于机械密封。

泵在运行半年后就有　４％～００５％的机械密封失效；而在复杂恶劣工况条　件下，机封失效引起设备维修的比例就更大一些。

机械密封属于较精密的部件，合理的机封结构，正确　的安装程序，格的操作规范，当的维护保养制　严恰度，及时对设备使用中机械密封的故障进行