離心泵機械密封的選用
2019-04-17李迪 于洪濤
(沈陽昊誠電氣股份有限公司)
摘 要:選用離心泵機械密封時密封壓力是需考慮的重要參數之一,密封工作轉速是影響運轉穩定性及密封端面磨損的重要因素,工作溫度一般的機械密封都能適用。對在高溫、低溫下工作的機械密封,除了選擇合適的輔助系統之外,還要充分考慮密封材料和結構。還可借助機械密封輔助系統,以不同的沖洗的方式達到冷卻、潤滑和過濾等目的,為機械密封可靠工作創造良好的環境。(沈陽昊誠電氣股份有限公司)
關鍵詞:離心泵;機械密封;沖洗方案;密封壓力
一、介質的物理化學性質
對于沒有腐蝕性或腐蝕性較弱的介質,可選用內裝式機械密封。對于腐蝕性較強的介質,因為彈性元件中彈簧的選擇問題不易解決,在壓力較低時,可選用外裝式機械密封。對與易結晶、存在固體顆粒、高粘度的介質,應采用彈簧機構。對于易燃、易爆、有毒等禁止外泄的介質,必須考慮雙重機械密封,以保證絕地安全。
二、密封壓力
密封壓力是選用機械密封時需考慮的重要參數之一。一般情況下,當密封壓力小于0.7Mpa時,平衡型及非平衡型機械密封均可以滿足使用要求。密封壓力在0.7~12Mpa時,考慮使用平衡型機械密封。當密封壓力大于12Mpa時,則考慮采用串聯密封形式(無壓雙重機械密封),以實現逐級降壓。
三、密封工作轉速
密封工作轉速是指密封工作面的線速度,它是影響運轉穩定性及密封端面磨損的重要因素。線速度大于30m/s時,通常被稱為高速密封,應選用靜止式機械密封。動、靜環端面材料也應作特殊處理,以滿足磨損要求。
四、工作溫度
工作溫度通常指密封腔體內介質的溫度。工作溫度低于80℃時,一般的機械密封都能適用。對于易汽化介質,應與壓力同時考慮,使工作溫度比沸點低13.9℃,否則難以保證密封摩擦副間的穩定液膜。介質溫度在80~150℃內的機械密封為普通密封,而溫度高于150℃的機械密封為高溫密封。對于高溫密封,通常根據具體的工況條件,使用帶有換熱器的輔助系統,以使密封腔內的介質溫度控制在合理的范圍內,確保密封圈以及摩擦副溫度不超過具體密封技術條件規定的使用限值。低于20℃使用的機械密封為低溫密封。對在低溫環境下工作的機械密封,為了避免摩擦副外部空氣中的水分發生結冰現象,通常需配置PLAN62系統,使用氮氣吹掃驅除蒸汽。對在高溫、低溫下工作的機械密封,除了選擇合適的輔助系統之外,還要充分考慮密封材料和結構。
五、機械密封輔助系統
機械密封端面間存在良好的液膜,保證密封端面不產生干摩擦,各相應的輔助元件在工作條件下不發生溶、變性和老化等失效是機械密封可靠工作的必要條件。但是在高溫、低溫、高壓以及介質潤滑性差等多種惡劣工況條件下,僅僅依靠機械密封自身的形式和材料,是難以滿足使用要求的。通常借助機械密封輔助系統,以不同的沖洗的方式達到冷卻、潤滑和過濾等目的,為機械密封可靠工作創造良好的環境。根據長期的工作實踐,特列舉了機械密封主要使用的輔助系統方案,并且對其使用進行了分析說明。
a系統方案:PLAN11
結構:從泵出口引出,經孔板至密封,沖洗密封端面后進入泵腔。
適用說明:推薦用于低粘度、溫度低于80℃的清潔液體,不適用于立式泵。
b系統方案:PLAN21
結構:從泵出口引出,經孔板和冷卻器至密封腔,沖洗密封端面后進入泵腔。
適用說明:換熱負荷較大,不推薦用于介質溫度高于160℃的工況。
c系統方案:PLAN23
結構:循環液通過一泵送環從密封腔引出,經冷卻器返回密封腔。
適用說明:為局部循環換熱,換熱負荷遠小于PLAN21系統,可以替代PLAN21系統。推薦用于高溫介質工況。
d系統方案:PLAN32
結構:外供沖洗液注入密封腔,沖洗密封。
適用說明:適用于含有固體顆粒或污染物的場合。選擇沖洗液時應考慮沖洗液不能污染介質,沖洗液消耗量較大。
e系統方案:PLAN52
結構:通過外部儲液器向無壓雙重密封(串聯密封)提供緩沖液。正常運行時由泵送環維持循環。緩沖液壓力低于密封腔內液體的壓力。
適用說明:通常用于無壓雙重密封,用于對軸封系統有較高可靠性要求的場合。無壓雙重密封的內側密封為道密封,相當于一個內裝式密封。第二道密封腔內注滿來自緩沖罐的液體。內側密封或第二道密封失效均會報警。也可用于泵送介質壓力較高而單級密封無法滿足要求的工況。通過調整緩沖液的壓力控制單級密封的各自壓差,滿足單級密封的承壓要求。
f系統方案:PLAN53
結構:通過外部儲液器向有壓雙重密封(串聯密封或雙封)提供隔離液。正常運行時由泵送環維持循環。儲液器壓力比密封腔內液體壓力高0.05~0.15MPa。
適用說明:雙封工作時需要配置該輔助系統,通常適用于劇毒、易燃、易爆、易揮發介質的外泄。雙封的彈性補償元件位于清潔的隔離液中,當介質含有固體顆粒以及存在結晶問題時,雙封也可以滿足使用要求當泵送介質為清潔無固體顆粒或有結晶問題時,串封配置該系統也可用于雙封的部分工況條件可能使隔離液微量注入工作介質,使用時應注意。
g系統方案:PLAN54
結構:使用有壓的外部系統提供清潔的液體,循環通過外部壓力系統或泵完成。儲液器壓力比被密封介質壓力高0.05~0.15MPa。
適用說明:隔離液循環更加充分,密封工作可靠性提高。適用于PLAN53系統工況。
h系統方案:PLAN62
結構:采用外供急冷液沖洗密封面大氣側,以防泄漏液體在大氣側結晶。
適用說明:急冷液可以采用低壓蒸氣、氮氣或清潔水,通常用于低溫介質、需保溫介質及易結晶介質的輸送場合,以防內部凝固、外部結晶以及結冰等現象的產生。
來源:《工業設計》

