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石油煉廠常見泵用機械密封的設計改進與應用

2020-04-17
奚麗麗
(上海好米密封科技有限公司,上?!?01612)
  隨著時代的高速發展,對石油資源的需求量不斷增加,石油煉廠的生產任務越來越重。泵用機械在石油煉廠生產過程中發揮著非常重要的作用,但在其實際運行過程中,其機械密封往往會出現各種問題,不僅影響機械的正常使用,還容易導致安全事故的發生。文章對石油煉廠常用機械密封的設計改進與應用進行分析,希望對中國石油煉化事業的發展起到積極的促進作用。
  關鍵詞:石油煉廠;泵用機械;密封
  1 引言
  機械密封在流體機械中發揮著非常重要的作用,可以有效防止機械內部的介質流出泵外。其運行情況,對泵用機械運行的穩定性有著非常直接的影響,在石油煉化生產過程中,發揮著非常重要的作用。各種流體機械在化工生產中,有著非常廣泛的應用,隨著石油煉化技術的高速發展,流體機械的應用參數水平也在不斷提高,對機械性能要求也在不斷提高,轉軸密封的作用非常突出。我國對機械密封的研究開始較晚,從上個世紀80年代,機械密封在石油煉化產業中才開始得到大規模的應用。
  2 基本原理及典型結構
  機械密封是依靠彈性元件對動、靜環斷面的預緊力來對軸向端面進行密封的,又稱為端面密封。其主要包含的密封元件有端面密封副、彈性元件、輔助密封、傳動件、防轉動件、緊固件等。
  3 設計
  EX密封。我國在S150-50A泵上就是采用的這種密封,但其使用情況并不樂觀,使用時間通常不會超過3個月。為了有效解決這個問題,對該密封進行了大力的改造。EX密封通常在環境壓力低、軸徑較小的場合進行應用,具有較好的應用效果,且軸向尺寸較小,能夠減少泵用機械的設計尺寸,使用成本也相對較低。為了提高該類密封的使用效果,需要對動靜環副密封進行一定的改造,在其中加入一定的彈簧設計元素,能夠更進一步提升該類密封的實際密封效果。
  GX密封。其屬于一種非平衡型密封,經常在小介質環境壓力中使用,徑向尺寸更小,且運行更加穩定。在其運轉的過程中,主要是靠傳動套后方的爪來傳遞扭矩,對密封軸徑尺寸有一定的限制,如果軸徑的尺寸超過了70mm,很容易導致爪劈和爪斷等問題的發生,對設備的使用效果也會造成影響。在企業鍋爐給水泵的使用過程中,曾出現過這類問題。為了有效解決這個問題,可使用高強度的材料來提升傳動套的強度,對傳動套的底部增加4~5mm,并采用螺釘緊固的方式,可以有效提升使用效果。但由于傳動套是特制的,往往會在一定程度上增加使用成本。將超過規定限制的密封傳動套底部根爪部位增加加固裝置,也可有效解決這個問題。
  8BID型密封。在機械泵的動環材料上,往往采用的是浸呋喃樹脂碳石墨,其在實際使用過程中,經常表現為耐高溫性能較差的特點,實際運行磨損情況比較嚴重,還可能由于過磨損導致泄漏問題的發生。此外,其冷卻系統設計也不是非常合理。密封系統使用時間受到使用環境溫度的影響比較大,最長時間往往不會超過兩個月。為了有效對這個問題進行解決,對系統進行了大力改進,對材料進行了優選,對其奧氏體不銹鋼采用了鑲嵌硬質合金處理。密封尺寸還是保持原來的狀態,但對冷卻槽的深度進行了調整,降低了4mm,寬度也適當擴寬了。經過實踐驗證表明,其使用效果得到了非常大程度的改善。
  碳石墨環。碳石墨環在實際使用中的應用率較高,且應用范圍也比較廣。由于其具有良好的潤滑性能、優良的導熱性能,在各種排水機械中,有著非常廣泛的應用。但由于受到我國材料發展的限制,氣浮泵所使用的碳石墨環的耐磨性和國外產品有著較大的差距,運行時間普遍集中在3年左右,如果溫度波動嚴重,還容易造成熱裂紋現象的發生。此外,我國在鑲嵌工藝上,也存在著較大的不足,鑲嵌公差和光潔度無法保證,很容易導致泄漏問題的發生,嚴重影響到了產品的正常使用。
  4 使用
  選型。由于介質和工作條件的不同,機械密封對耐高溫性能、耐高壓性能、耐腐蝕性能往往有著比較大的差距。因此,在實際應用過程中,需要根據實際應用情況,合理進行選擇。為了最大限度發揮機械密封的實際性能,應該對密封環的使用工況進行調查,掌握其工作壓力、介質性質、溫度等情況,合理進行選擇。一旦選型不慎,很容易對密封環的使用壽命造成非常大的影響,甚至有可能會造成永久性的損傷。
  訂貨與驗收。在實際訂貨過程中,應該首先明確其實際需要達到的使用條件,充分對廠家提供樣品的參數數據進行研究,然后再對機械密封進行合理選擇。此外,在訂貨的過程中,還應該明確入口壓力、工作介質濃度、溫度、介質性質、機泵功率、出口壓力、軸頸尺寸等信息。在收到貨之后,還應該及時對貨品進行檢驗,保證機泵的各種性能指標滿足實際使用的要求。
  做好對填料密封的改裝工作。隨著機械密封在機泵中的使用越來越多,使用要求也越來越高。在其實際使用過程中,應根據操作條件來進行選擇,并制定出一些可行性的措施。對于填料徑向厚度的選擇,通常選擇在軸頸的五分之一左右,并盡量選擇標準尺寸。在實際安裝的過程中,應該對機械密封做好校對工作,填料直徑應該大于機密密封4mm左右。如果密封無法直接裝入到預定的位置,就需要對相關尺寸進行調整,避免硬裝現象的發生。
  在實際安裝過程中,應該做好對裝配圖的核對工作,并檢各種零件表面是否出現了劃痕、缺陷等情況。如果發現異常,應該及時進行修理,在保證零件合格之后,才能夠進行使用,如果零件不達標,不允許使用。對于污油回收泵的機封,其彈簧經常會出現左、右差異突出的現象,應該認真對旋向進行選擇,否則容易對其轉動功能造成影響。在對該設備進行維護的過程中,也應明確彈簧的旋向,一旦出現安裝錯誤,將很容易造成泄漏問題。在正式密封安裝前,還應避免端壓蓋上出現毛刺,并就軸承的使用情況進行檢查,保證密封軸、密封件表面的干凈整潔。為避免產生過大的摩擦阻力,還應在機械密封上涂抹一層薄油,以達到有效潤滑的目的。
  采用雙密封環結構。機泵在實際工作過程中,出現泄漏的現象,有很大一部分是由于自身密封效果不好或者密封圈老化變質情況導致的。為了有效對該問題進行解決,提升機泵的實際密封效果,可以對機泵的連接端蓋處,采用雙密封圈結構。通過銑床在端蓋上重新銑出一道密封槽,然后將密封圈置于其中,這樣可以進一步提高機泵端蓋處的密封效果,避免機泵發生端蓋處泄漏情況的發生。機泵不出現泄漏的周期,可以有效提高一倍以上。
  在機泵的實際使用過程中,一定要對機泵進行合理使用,盡量避免對機泵進行超負荷運行。否則,很容易造成內部結構的損壞或異常磨損。在機泵的選型過程中,也應該根據其實際使用環境和工作要求,來進行選擇。在聚丙烯生產過程中,機泵的工作介質往往腐蝕性較強,這需要我們根據防腐的具體要求,對其中的一些關鍵零部件進一步的加強處理。通過長期的機泵使用情況來看,機泵的維護工作在機泵運行過程中的重要性非常突出,如果可以通過維護工作及時發現機泵的問題,并進行處理,機泵在實際工作過程中出現故障的幾率將大大降低,也會有效避免各種機泵密封泄漏問題的出現。
  5 結語
  隨著時代的發展,煉油廠對機泵機械密封的使用提出了更高的要求。針對當前機械密封實際應用中出現的問題,應引起足夠的重視,認真分析問題發生的原因,然后及時采取針對性的措施,保證機械密封的效果。
來源:《化工管理》2019年第22期