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石化行业泵轴封:机械密封的研究进展
 
慧聪网   2005年8月29日16时11分   信息来源:慧聪网水工业行业频道    

    石化行业泵轴封方式大致分为接触密封、非接触密封两大类。接触密封中包括填料密封及机械密封;非接触密封有迷宫式密封、螺旋密封和副叶轮密封等。石化行业中80~90%的化工泵采用机械密封。使用机械密封是解决跑、冒、滴、漏,改善环境保护,提高工作效率,降低生产成本的有效途径,是实现工业现代化必不可少的手段之一。

    研究点滴

    广州昊天化学公司ZW600-80型强制循环泵,流量2650m3/h,泵输送的浆料中含有8%~10%(wt)甚至更高的盐晶体,输送液温度高达120℃。轴封结构包括安装在轴流泵旋转主轴上的轴套、前机封盖、密封环、泵盖、后机封盖、水封盖和安装在它们之间的两套前后串联并相互独立的机械密封,机封1采用平衡型外置静环补偿式机封,机封2采用双端面拨叉式机封。

    广东省开平涤纶企业集团公司浆料输送泵为罗茨泵,浆料介质密度l350m3/kg,出口压力600kPa,电机转速1500r/min。浆料的密封采用机械密封形式;采用EG进行冲洗,用骨架油封进行密封,防止冲洗液外漏。改进措施包括:改变推环两端O形密封圈的密封位置,采用氟橡胶O形密封圈;用PTEF材料制作一个类似骨架油封的油封,安装于定环固定座与泵体之间,防止浆料进入动、静环密封面等。

    日本三菱重工的93A型反应堆冷却泵(RCP)轴封系统包括三道密封。第一密封(1级密封)是控制泄漏的film-riding端面密封,采用非接触式控制泄漏系统,在长周期操作(约1年)内特性偏差较小。1号密封的作用为将冷却剂的压力从15MPa降低到0.3MPa,包括旋转侧密封runner和静止侧密封环。

    美国Joseph L Foszcz撰文综述轴封,称机械密封可以处理各种流体,压力最高达13.8MPa,转速最高达50000rpm,温度从-254~649℃,在不允许泄漏的泵应用越来越受欢迎。文章给出了一个典型的机械密封组件,包括1级密封、1级密封环、静止密封环、O型环(2级密封)等。

    部分专利介绍

    广州水泵厂的中国实用新型专利ZL99236406揭示的组合密封式无泄漏泵包括旋转主轴、叶轮、泵盖、机封盖等部件,在所说的旋转主轴、叶轮、泵盖和机封盖之间设置并联套装的两套机械密封,其外层密封为贴近泵盖的单端面平衡型静环补偿式机封(第一级密封),内层密封为贴近旋转主轴的双端面机封(第二级密封),这种泵通过泵体内所安装的组合式机封,使输送介质与隔离液介质分离,能避免输送液介质通过旋转轴面向外部空间泄漏。

    日本NIPPON PILLAR PACKING CO LTD申请的美国专利US5501470揭示了一种用于旋转机械的非接触式轴封,在轴封端面的高压侧产生流体膜密封。旋转密封面上成辐射状或外周方向排列着多个压力凹槽,在流体膜内产生动态压力。

    日本三菱重工申请的日本专利JP8219297揭示的轴封适用于高压旋转机器,高压室和低压室相互密封,旋转环上有多个凹槽,以便于随着旋转轴转动将环形凹槽内的流体沿外周方向输送。

    日本NIPPON PILLAR PACKING CO LTD申请的日本专利JP2003185030揭示轴封装置采用二道机封,用于高压设备。其第一机封通过双级密封部件使第二轴套可以沿轴向相对移动地插入旋转密封环内,这样第一静止侧固定器能够保持第一静止密封环插入在第一轴套内。这种结构可以减小体积和重量。

    标准情况

    以下三则标准值得关注。

    1、美国石油学会标准API 682《离心式和回转泵的泵轴密封系统 Pumps-Shaft Sealing System for Centrifugal and Rotary Pumps 3rd Ed.2004》(ISO 21049:2004)要求轴封系统连续操作25000h无需更换;给出了三种密封排列,排列3每个套管组件保含2个密封,使用外部提供的止漏流体,内部密封应有内部(反向)平衡特征,以便无需打开情况下也能耐受反向压力变化。

    2、API 614《石油、化工和天然气工业用润滑、轴封、控制油与辅助系统 Lubrication, Shaft-Sealing, and Contro-Oil System and Auxilaries for Petroleum, Chemical, and Gas Industry Services4th Ed.,1999》;

    3、BS EN ISO 10438:2003《石油、石化和天然气工业-润滑、轴封和油控制系统和辅件 Petroleum, petrochemical and natural gas industries-lubrication, shaft-sealing and control-oil systems and auxiliaries》。

    参考文献:

    1、化工用强制循环泵轴封结构改造——水泵技术.2001(2).-41-43

    2、浆料输送泵轴封失效原因分析及改进措施——化纤纺织技术.2004(4).-39-40

    3、A guide to shaft seals——Plant Engineering,Mar 2001.Vol.55.Iss.3;p77-85

    4、Improved Shaft Seal for 93A Type Reactor Coolant Pump——Mitsubishi Heavy Industries,Lte. Technical Review Vol.42 No.1(Feb.2005)

    5、组合密封式无泄漏泵——99236406.X(申请日1999.06.24颁证日2000.04.07)

    6、Non-contacting shaft sealing device with grooved face pattern——US5501470(申请日19931202授权日19960326)

    7、Mechanical seal for shaft seal part for high pressure rotary machine - has rotating ring with number of grooves of to transport fluid to peripheral direction with rotation of rotary shaft——JP8219297(申请日19950210公开日19960827)

    8、轴封裝置——JP2003185030(申请日20011221公开日20030703)

 
 
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