化工行業(yè)中的機(jī)械密封技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2018-11-06 14:54瀏覽量: 1603
化工產(chǎn)品大多為有毒、易燃、易爆產(chǎn)品，一旦發(fā)生產(chǎn)品泄露，除了造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，甚至對(duì)人員造成危害，由于以上化工行業(yè)的特點(diǎn)，化工設(shè)備中的密封必須可靠，且具有一定的耐腐蝕性，保證長(zhǎng)久使用，為滿足實(shí)際水泵機(jī)械密封應(yīng)用中的復(fù)雜環(huán)境，因此多結(jié)構(gòu)、多材料以及多組合的密封件在化工行業(yè)中大量應(yīng)用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求，新工藝、新概念、新標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)。目前機(jī)械密封在石油相關(guān)產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛，而隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求，機(jī)械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。
1 不同使用條件的機(jī)械密封
在石油化工行業(yè)中，由于流體成機(jī)械密封分相當(dāng)復(fù)雜，在化工設(shè)備中液體的溫度、壓力、軸頸以及設(shè)備轉(zhuǎn)速各有不同，因此要從結(jié)構(gòu)、材料以及附屬設(shè)備等多方面考慮，比如石油化工裝置各轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中 (如泵、壓縮機(jī)、攪拌釜等)，工作條件最苛刻的部件要算機(jī)械密封。像推力軸承那樣承受軸向力，像換熱器那樣把產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出。在高溫、高壓、易腐蝕等部位實(shí)現(xiàn)靜密封已經(jīng)比較困難，要求在旋轉(zhuǎn)中，在幾毫米寬的密封端面上實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封就更困難了。下面根據(jù)不同的環(huán)境介紹機(jī)械密封。
1.1 高溫
在高溫環(huán)境下的機(jī)械密封，當(dāng)溫度超過(guò) 200°的時(shí)候，一般的橡膠等非金屬材料不能作為密封使用，這時(shí)考慮熱變化的影響，要對(duì)密封件做穩(wěn)定性熱處理，在同一結(jié)構(gòu)中的密封件熱膨脹系數(shù)近乎相等，要采用沖壓成型或者焊接式的金屬波紋管結(jié)構(gòu)。
1.2 低溫
流體在低溫條件下，一般材料會(huì)發(fā)生冷脆現(xiàn)象，一般要考慮疲勞強(qiáng)度、沖擊、膨脹系數(shù)等因素，低溫還會(huì)促使襯墊類的輔助密封圈產(chǎn)生老化，使密封圈失去彈性，從而造成流體外泄，低溫條件下的密封一般要考慮以下幾個(gè)方面：
1 ) 用金屬波紋管代替輔助密封圈，在超低溫的條件下常采用不銹鋼材料的金屬波紋管，不僅僅能保持優(yōu)異的彈性補(bǔ)償，還能消除因各種因素引起的機(jī)械振動(dòng)，使密封貼合保持良好的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
2 ) 防止波紋管疲勞，在超低溫的條件下，塑性也有一定的降低，但硬度會(huì)增加，若把波紋管置于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，則會(huì)加速疲勞，使機(jī)械的密封周期大大縮短，因此在超低溫情況下要采用靜止式結(jié)構(gòu);
3 ) 與大氣隔絕，密封腔與大氣隔絕能減少冷損，提高抗汽蝕性能，隔絕的另一個(gè)作用是防止摩擦面上產(chǎn)生水蒸汽加速端面的磨損
1 ) 用金屬波紋管代替輔助密封圈，在超低溫的條件下常采用不銹鋼材料的金屬波紋管，不僅僅能保持優(yōu)異的彈性補(bǔ)償，還能消除因各種因素引起的機(jī)械振動(dòng)，使密封貼合保持良好的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
2 ) 防止波紋管疲勞，在超低溫的條件下，塑性也有一定的降低，但硬度會(huì)增加，若把波紋管置于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，則會(huì)加速疲勞，使機(jī)械的密封周期大大縮短，因此在超低溫情況下要采用靜止式結(jié)構(gòu);
3 ) 與大氣隔絕，密封腔與大氣隔絕能減少冷損，提高抗汽蝕性能，隔絕的另一個(gè)作用是防止摩擦面上產(chǎn)生水蒸汽加速端面的磨損
1.3 高壓
由高壓介質(zhì)引起的端面比壓如果超過(guò)其適應(yīng)范圍會(huì)導(dǎo)致液膜破壞，引起發(fā)熱和磨損，高壓易使摩擦副變形及碎裂，從而使機(jī)械密封失效，因此對(duì)解決高壓介質(zhì)的密封，必須從結(jié)構(gòu)形式，材質(zhì)，冷卻與潤(rùn)滑等方面作合適的選擇。1 ) 平衡系數(shù)β 值的選擇，端面比壓是考核密封性能和耐磨性能的重要指標(biāo)，選用密封所允許的最小端面比壓對(duì)提高使用壽命有利;2 ) 多端面密封，多端面是一種串聯(lián)式的密封裝置，利用前后密封腔的壓力降，以減少每一密封面所承受的壓力，采用這樣的減壓方式，對(duì)于高壓流體的密封是完全可能的，但是在實(shí)際工作需要有壓力控制和潤(rùn)滑系統(tǒng)等輔助裝置，這些密封還有一些困難。3 ) 采用平衡式，對(duì)于具有軸向力平衡盤(pán)的泵類設(shè)備的高壓機(jī)械密封，可利用平衡盤(pán)進(jìn)行節(jié)流，使少量高壓流體流過(guò)平衡盤(pán)間隙壓力下降后進(jìn)入平衡盤(pán)間隙壓力下降后進(jìn)入平衡室再與密封件接觸，平衡室內(nèi)有平衡管與泵的路口相連，進(jìn)入平衡室的流體即被抽送至泵的入口，此時(shí)平衡室的流體壓力下降到近似于泵的入口壓力，這樣密封問(wèn)題就很容易處理。
2 新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)在化工機(jī)械密封中的應(yīng)用
2.1 零逸出密封技術(shù)
所謂零逸出密封技術(shù)，就是指工藝設(shè)備內(nèi)的工藝流體泄漏量和逸出量等于零，也就是無(wú)工藝流體逸出，研究零逸出的密封技術(shù)就是零逸出密封技術(shù)。一般零逸出密封采用干運(yùn)轉(zhuǎn)密封，它可以有接觸式干運(yùn)轉(zhuǎn)密封或非接觸式干運(yùn)轉(zhuǎn)密封，通常情況下，零逸出密封有一定的輔助措施，包括控制和計(jì)量?jī)x表、各種閥門(mén)，主密封泄漏量監(jiān)控和報(bào)警等裝置。
在零逸出密封系統(tǒng)中采用流體阻塞系統(tǒng)，流體阻塞系統(tǒng)中利用壓力大于工藝流體壓力和大氣壓力的阻塞流體注入密封室中，由于阻塞流體壓力稍大于工藝流體壓力，允許少量阻塞流體通過(guò)內(nèi)密封漏入工藝流體側(cè)，同時(shí)也可能有少量阻塞流體通過(guò)外密封漏到大氣中。
為了達(dá)到零逸出，對(duì)于有害介質(zhì)和有危險(xiǎn)性的介質(zhì)，必須使用氣體阻塞系統(tǒng)或氣體緩沖系統(tǒng)，因此，要求密封能在氣體阻塞系或氣體緩沖系統(tǒng)中干運(yùn)轉(zhuǎn)的密封作為零逸出密封。
如果介質(zhì)是無(wú)害的或無(wú)危險(xiǎn)性的惰性氣體或空氣，則可采用單密封，然而，對(duì)于有害介質(zhì)或危險(xiǎn)性介質(zhì)，則采用雙密封、串級(jí)密封或多機(jī)密封，才能達(dá)到零逸出。
2.2 集裝箱式密封
利用運(yùn)輸中的集裝箱概念，產(chǎn)生了集裝箱式密封，這種密封的旋轉(zhuǎn)和靜止部分在安裝前預(yù)裝成一個(gè)整體，經(jīng)檢查和試壓合格后套裝在軸封箱內(nèi)軸上，用緊定螺釘固定在軸上，上緊壓蓋螺栓，拆除集裝定位片，機(jī)械密封就可以處于平面行工作狀態(tài)。
3 小結(jié)
石化行業(yè)中很多設(shè)備采用機(jī)械密封，使用機(jī)械密封是解決跑、冒、滴、漏，改善環(huán)境保護(hù)，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本的有效途徑，是實(shí)現(xiàn)石油行業(yè)工業(yè)現(xiàn)代化必不可少的手段之一，而新技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，為企業(yè)帶來(lái)了不僅是經(jīng)濟(jì)效益，為周邊環(huán)境、環(huán)保作出了新的貢獻(xiàn)。本文根據(jù)化工行業(yè)的特殊要求，闡述了在不同的工作狀態(tài)下的機(jī)械密封，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，提出了機(jī)械密封的新技術(shù)，對(duì)機(jī)械密封技術(shù)的研究有一定的指導(dǎo)意義。