離心泵機(jī)械密封的選用
2019-04-17
李迪 于洪濤
(沈陽(yáng)昊誠(chéng)電氣股份有限公司)
摘 要:選用離心泵機(jī)械密封時(shí)密封壓力是需考慮的重要參數(shù)之一,密封工作轉(zhuǎn)速是影響運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性及密封端面磨損的重要因素,工作溫度一般的機(jī)械密封都能適用。對(duì)在高溫、低溫下工作的機(jī)械密封,除了選擇合適的輔助系統(tǒng)之外,還要充分考慮密封材料和結(jié)構(gòu)。還可借助機(jī)械密封輔助系統(tǒng),以不同的沖洗的方式達(dá)到冷卻、潤(rùn)滑和過(guò)濾等目的,為機(jī)械密封可靠工作創(chuàng)造良好的環(huán)境。
關(guān)鍵詞:離心泵;機(jī)械密封;沖洗方案;密封壓力
一、介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)
對(duì)于沒(méi)有腐蝕性或腐蝕性較弱的介質(zhì),可選用內(nèi)裝式機(jī)械密封。對(duì)于腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì),因?yàn)閺椥栽袕椈傻倪x擇問(wèn)題不易解決,在壓力較低時(shí),可選用外裝式機(jī)械密封。對(duì)與易結(jié)晶、存在固體顆粒、高粘度的介質(zhì),應(yīng)采用彈簧機(jī)構(gòu)。對(duì)于易燃、易爆、有毒等禁止外泄的介質(zhì),必須考慮雙重機(jī)械密封,以保證絕地安全。
二、密封壓力
密封壓力是選用機(jī)械密封時(shí)需考慮的重要參數(shù)之一。一般情況下,當(dāng)密封壓力小于0.7Mpa時(shí),平衡型及非平衡型機(jī)械密封均可以滿足使用要求。密封壓力在0.7~12Mpa時(shí),考慮使用平衡型機(jī)械密封。當(dāng)密封壓力大于12Mpa時(shí),則考慮采用串聯(lián)密封形式(無(wú)壓雙重機(jī)械密封),以實(shí)現(xiàn)逐級(jí)降壓。
三、密封工作轉(zhuǎn)速
密封工作轉(zhuǎn)速是指密封工作面的線速度,它是影響運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性及密封端面磨損的重要因素。線速度大于30m/s時(shí),通常被稱為高速密封,應(yīng)選用靜止式機(jī)械密封。動(dòng)、靜環(huán)端面材料也應(yīng)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(nèi)介質(zhì)的溫度。工作溫度低于80℃時(shí),一般的機(jī)械密封都能適用。對(duì)于易汽化介質(zhì),應(yīng)與壓力同時(shí)考慮,使工作溫度比沸點(diǎn)低13.9℃,否則難以保證密封摩擦副間的穩(wěn)定液膜。介質(zhì)溫度在80~150℃內(nèi)的機(jī)械密封為普通密封,而溫度高于150℃的機(jī)械密封為高溫密封。對(duì)于高溫密封,通常根據(jù)具體的工況條件,使用帶有換熱器的輔助系統(tǒng),以使密封腔內(nèi)的介質(zhì)溫度控制在合理的范圍內(nèi),確保密封圈以及摩擦副溫度不超過(guò)具體密封技術(shù)條件規(guī)定的使用限值。低于20℃使用的機(jī)械密封為低溫密封。對(duì)在低溫環(huán)境下工作的機(jī)械密封,為了避免摩擦副外部空氣中的水分發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象,通常需配置PLAN62系統(tǒng),使用氮?dú)獯祾唑?qū)除蒸汽。對(duì)在高溫、低溫下工作的機(jī)械密封,除了選擇合適的輔助系統(tǒng)之外,還要充分考慮密封材料和結(jié)構(gòu)。
五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)
機(jī)械密封端面間存在良好的液膜,保證密封端面不產(chǎn)生干摩擦,各相應(yīng)的輔助元件在工作條件下不發(fā)生溶、變性和老化等失效是機(jī)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(zhì)潤(rùn)滑性差等多種惡劣工況條件下,僅僅依靠機(jī)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(jī)械密封輔助系統(tǒng),以不同的沖洗的方式達(dá)到冷卻、潤(rùn)滑和過(guò)濾等目的,為機(jī)械密封可靠工作創(chuàng)造良好的環(huán)境。根據(jù)長(zhǎng)期的工作實(shí)踐,特列舉了機(jī)械密封主要使用的輔助系統(tǒng)方案,并且對(duì)其使用進(jìn)行了分析說(shuō)明。
a系統(tǒng)方案:PLAN11
結(jié)構(gòu):從泵出口引出,經(jīng)孔板至密封,沖洗密封端面后進(jìn)入泵腔。
適用說(shuō)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(tǒng)方案:PLAN21
結(jié)構(gòu):從泵出口引出,經(jīng)孔板和冷卻器至密封腔,沖洗密封端面后進(jìn)入泵腔。
適用說(shuō)明:換熱負(fù)荷較大,不推薦用于介質(zhì)溫度高于160℃的工況。
c系統(tǒng)方案:PLAN23
結(jié)構(gòu):循環(huán)液通過(guò)一泵送環(huán)從密封腔引出,經(jīng)冷卻器返回密封腔。
適用說(shuō)明:為局部循環(huán)換熱,換熱負(fù)荷遠(yuǎn)小于PLAN21系統(tǒng),可以替代PLAN21系統(tǒng)。推薦用于高溫介質(zhì)工況。
d系統(tǒng)方案:PLAN32
結(jié)構(gòu):外供沖洗液注入密封腔,沖洗密封。
適用說(shuō)明:適用于含有固體顆?;蛭廴疚锏膱?chǎng)合。選擇沖洗液時(shí)應(yīng)考慮沖洗液不能污染介質(zhì),沖洗液消耗量較大。
e系統(tǒng)方案:PLAN52
結(jié)構(gòu):通過(guò)外部?jī)?chǔ)液器向無(wú)壓雙重密封(串聯(lián)密封)提供緩沖液。正常運(yùn)行時(shí)由泵送環(huán)維持循環(huán)。緩沖液壓力低于密封腔內(nèi)液體的壓力。
適用說(shuō)明:通常用于無(wú)壓雙重密封,用于對(duì)軸封系統(tǒng)有較高可靠性要求的場(chǎng)合。無(wú)壓雙重密封的內(nèi)側(cè)密封為道密封,相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)裝式密封。第二道密封腔內(nèi)注滿來(lái)自緩沖罐的液體。內(nèi)側(cè)密封或第二道密封失效均會(huì)報(bào)警。也可用于泵送介質(zhì)壓力較高而單級(jí)密封無(wú)法滿足要求的工況。通過(guò)調(diào)整緩沖液的壓力控制單級(jí)密封的各自壓差,滿足單級(jí)密封的承壓要求。
f系統(tǒng)方案:PLAN53
結(jié)構(gòu):通過(guò)外部?jī)?chǔ)液器向有壓雙重密封(串聯(lián)密封或雙封)提供隔離液。正常運(yùn)行時(shí)由泵送環(huán)維持循環(huán)。儲(chǔ)液器壓力比密封腔內(nèi)液體壓力高0.05~0.15MPa。
適用說(shuō)明:雙封工作時(shí)需要配置該輔助系統(tǒng),通常適用于劇毒、易燃、易爆、易揮發(fā)介質(zhì)的外泄。雙封的彈性補(bǔ)償元件位于清潔的隔離液中,當(dāng)介質(zhì)含有固體顆粒以及存在結(jié)晶問(wèn)題時(shí),雙封也可以滿足使用要求當(dāng)泵送介質(zhì)為清潔無(wú)固體顆?;蛴薪Y(jié)晶問(wèn)題時(shí),串封配置該系統(tǒng)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(zhì),使用時(shí)應(yīng)注意。
g系統(tǒng)方案:PLAN54
結(jié)構(gòu):使用有壓的外部系統(tǒng)提供清潔的液體,循環(huán)通過(guò)外部壓力系統(tǒng)或泵完成。儲(chǔ)液器壓力比被密封介質(zhì)壓力高0.05~0.15MPa。
適用說(shuō)明:隔離液循環(huán)更加充分,密封工作可靠性提高。適用于PLAN53系統(tǒng)工況。
h系統(tǒng)方案:PLAN62
結(jié)構(gòu):采用外供急冷液沖洗密封面大氣側(cè),以防泄漏液體在大氣側(cè)結(jié)晶。
適用說(shuō)明:急冷液可以采用低壓蒸氣、氮?dú)饣蚯鍧嵥ǔS糜诘蜏亟橘|(zhì)、需保溫介質(zhì)及易結(jié)晶介質(zhì)的輸送場(chǎng)合,以防內(nèi)部凝固、外部結(jié)晶以及結(jié)冰等現(xiàn)象的產(chǎn)生。
來(lái)源:《工業(yè)設(shè)計(jì)》