發表時間： 2025-12-31 16:15:08
作者： 石油化工設備維護與檢修網
瀏覽： 98
一、汽相密封用水蒸汽的加熱參數如何
用蒸汽加熱是汽相機械密封穩定運行的前題。,避免了密封端面間部分液化而呈現不穩定的似汽相，還可以在密封面因磨損而溫度過高時起冷卻作用，將密封端面的溫度恒定在某一范圍內，使讓密封工作更趨穩定。蒸汽加熱的參數如何?根據加熱結構、工作溫度和介質種類的不同而有所差別。現將英國和勝煉用蒸汽參數分別加以介紹。
英國推薦參數:
蒸汽溫度 150~160℃
蒸汽壓力 0.35~0.5MPa
蒸汽量 14kg/h
勝利煉油廠實際應用的蒸汽參數:
蒸汽溫度 100~104℃
蒸汽壓力 0.01~0.03MPa
蒸汽量 10~16kg/h
二、汽相密封的工作原理是什么
眾所周知，一般的機械密封在密封端面間存在液膜，只要密封參數設計合適，工況穩定，液膜不會破壞，密封就能穩定工作。此時泄漏量和磨損都不大，密封表面也很光潔。汽相密封在密封端面上以汽膜的形式存在，那么它是怎樣穩定工作的呢?
由“問答60“可知，輕烴泵機械密封的膜壓系數
還知道，密封端面間溫度對沸騰半徑的影響很大。因此，可以直接建立密封面溫度和膜壓系數的關系。顧永泉教授及其助手在這一方面進行了卓有成效的研究，編制出計算機程序，得到了兩者之間的關系(圖97)。
當溫度低于t?時，各溫度下的膜壓系數在AB段，這是以液相密封為主的兩相密封，稱為似液相。在這一區域內隨溫度的變化膜壓系數變化較平緩，可以穩定地工作。當密封面間的溫度超過t?，處于t?和t?之間時，膜壓系數處于BC段，密封面上是汽相為主的兩相密封，稱為似汽相。溫度稍有變化，膜壓系數變化較大，密封不能穩定工作。當溫度超過t?以后，密封面間存在單一的汽相，膜壓系數保持一個穩定值，盡管溫度變化，膜壓系數也不變，密封能夠穩定的工作。這就是汽相密封穩定工作的原因。
汽相密封摩擦副必須有一個為自潤滑材料，大都用石墨制造。經過運轉后，石墨環吸附輕烴分子做為潤滑劑，減少摩擦系數，并能實現密封。由于是汽相密封，磨損速度略高于液相密封，磨損速度為0.5~0.9μm/h。如果石墨環的承磨臺高度為3mm ,那么每個石墨環的使用壽命為3300~6000小時。
汽相密封的機理較為復雜，許多問題尚待進一步的研究。
三、低溫泵密封的特點是什么
某些介質的臨界溫度很低，工作溫度更低。例如，甲烷泵的工作溫度在﹣95~﹣100℃左右。如此低的溫度，材料的性能發生了變化，普遍地變脆，普通的塑料和橡膠已無法使用，其他材料的使用也受到限制。低溫泵的另一個特點是工作壓力較高，甲烷泵的進口壓力在3MPa左右，設計密封環和其他零件時要考慮零件的變形。此外，低溫介質比重小，潤滑性差、易汽化，一旦泄漏出來便出現霜凍，加劇了密封端面的磨損。針對這些特點，低溫泵的密封大都采用雙端面密封，在介質和大氣之間設置一隔離室，其間通以密封液，緩和低溫的影響，實現密封。
四、甲烷泵怎樣密封
甲烷的臨界溫度為﹣82.6℃，臨界壓力為4.64MPa(45.44個大氣壓)。顯然，做為液體輸送的溫度還要比臨界溫度低，而工作壓力較高。該泵的一種密封結構見圖98，這,是一個旋轉型、多彈簧內流式、雙端面平衡型密封。兩只動環共用一組彈簧，使兩只動環承受的彈簧力相等。摩擦副材料為硬質合金對石墨，采用熱裝的組合式動環。由于工作壓力較高，為減少石墨環的力變形，用外套加固。輔助密封圈用合成橡膠制造。并為雙端面密封配備了一套封液及控制系統。經多年使用，效果良好。
泵的出口和混合罐相連(圖99)。混合罐內盛有水和乙二醇混合液，比例為1:1，稱為不凍液，其壓力等于泵的出口壓力3.43MPa(33.6kgf/cm2)。混合罐的底部與均壓器的底部相連，均壓器被一活塞分開，上部為密封液。密封液在壓力作用下自動注入到密封腔中。當均壓器中的密封液消耗盡時，其內的活塞頂住液面報警開關，通知操作者啟動手搖泵，給均壓器補充密封液，均壓器的活塞就往下移至原來的位置，形成一個密封液供給系統。顯然，該系統是以甲烷泵的出口壓力為動力，通過混合罐實現對均壓器加壓的。
該系統的密封液為冷凍機油，所以密封腔中的溫度不可過低，否則對密封運轉不利。密封液溫度要求在0~5℃之間為好，為此在密封腔中配有一個加熱系統，溫度指示儀的上接點為5℃，下接點為0℃。當密封腔的溫度低于零度時，溫度指示儀把信號傳給調節器從而開啟電磁閥，空氣通過電磁閥進入蒸汽加熱器。空氣被加熱后再進入密封腔中的加熱器，加熱冷凍機油，使其處于0~5℃范圍內，保證密封正常工作。
通過上述介紹可見，甲烷泵工作溫度雖然很低，但是用雙端面密封和一套封液控制系統，改善了低溫泵的工作條件，使密封得以正常運轉。因此說低溫泵的密封關鍵在于如何解決好密封系統問題。
五、簡易機械密封的結構怎樣
石油化工行業的工藝流程泵，因工作壓力、溫度及介質的性質不同，要求機械密封在材料和結構的選擇上有許多特殊的考慮。結果使機械密封的結構復雜，零件多、安裝技術要求高，導致價格也高。對一些無腐蝕性的中性介質以及壓力和溫度都不高的工作條件，也與較苛刻的條件選用相同的機械密封則大可不必。下面介紹一種輕型的簡易機械密封，這是蘭州化工機械研究院的科技人員多年研究的成果。
其結構參見圖100,這是一種內裝、內流、旋轉式、單端面、橡膠波紋管傳動的平衡型密封。由于用橡膠波紋管作為彈性元件，使結構簡單，這里橡膠波紋管有三種作用。
1)傳遞扭矩。橡膠波紋管一端用一個金屬卡環固定在軸上，另一端和動環固緊，帶動動環旋轉;
2)取消了動環密封圈，解決了動環和軸的密封問題；
3)取代了彈簧，可保證密封端面緊密貼合。
動環材料為陶瓷(含氧化鋁85%以上)，用粘結劑與橡膠波紋管粘接在一起。瓷環斷面為矩形，除一端研磨外其余均可不加工，這樣即保證了密封性又減少了加工量，使成本降低。靜環可用浸漬石墨，也可用熱壓酚醛石墨制造。靜環用L型密封墊固定于靜環座上，省略了靜環尾部加工和防轉銷，使結構簡單緊湊。摩擦副的材料也可根據工作條件和介質性質選用4F、鑄鐵或鋼等。波紋管的波形為圓弧形，受壓時應力分布均勻，又易硫化加工成形。
六、簡易機械密封的應用范圍怎樣
簡易機械密封的應用范圍:
介質 無腐蝕或弱腐蝕性并且無顆粒的介質，
溫度 一15~+80℃；
壓力 ≤0.5MPa;
轉速 ≤3000r/min;
軸徑 ?30~60mm。
所要控制的密封參數主要有載荷系數、波紋管壓縮量和比壓。載荷系數K(K=0.63~0.85)過大或過小都不利。波紋管的壓縮量決定了彈性比壓的大小。橡膠波紋管的彈力與工作溫度和時間有關，初始壓縮彈力較大，4~6小時后彈力趨于穩定。橡膠波紋管壓縮量2~3mm，總的接觸比壓取0.2MPa，最小不得低于0.05MPa。
簡易機械密封是科技人員結合我國的國情研制成功的，多年來在濃(或稀)氨水、20~30%碳酸氫銨、水及污水、鹽水以及各種油類等介質中得到廣泛的應用，使用壽命4~6個月。在節能、節電、節約各種物料等方面取得了顯著的經濟效益。
七、什么叫高速機械密封？用于何處？
密封端面的平均線速度超過30m/s時稱為高速機械密封。目前，高速泵和離心壓縮機的密封即屬高速機械密封。
有些高速泵是立式的，靠齒輪傳動增速達到高速，一般1~2萬r/min，有的超過2萬r/min，軸徑不是很大，在?40mm左右，密封面線速30~50m/s。圖101是一種高速泵用機械密封，它是一種多彈簧、內流、靜止式平衡型密封。靜環用石墨制造，動環為硬質合金。泵體內設有旋液分離器，分離后清潔的液體去沖洗密封，含雜質的液體回到泵的入口，用孔板控制沖洗量，根據介質的性質和壓力，也可采用雙端面密封或串聯機械密封。
離心壓縮機的軸封種類很多，在低壓下可采用機械密封。離心壓縮機轉速為8000~14000r/min,軸徑較大，一般在?100mm以上，摩擦副的線速比高速泵大得多，在50~90m/s。因此，其高速的特點更加突出。圖102是國內設計和制造的第一個離心式石油氣壓縮機高速機械密封。其結構為多彈簧、靜止型、內流、平衡型雙端面機械密封，兩組靜環共用一個動環。軸套直徑為?110mm轉速8500r/min，密封端面線速度55.2m/s，載荷系數為0.729，彈簧比壓為0.29MPa，密封面寬度在3mm以下。動環材料為高速鋼(W18Cr4v)，淬火后硬度HRc大于等于60，靜環材料為石墨(牌號M106H)，泄漏量為150~250ml/h，使用壽命一般為一個生產周期(10個多月)，最長壽命達到2個生產周期。
八、高速機械密封為什么采用靜止式結構
前一節介紹了用于泵和壓縮機上的高速機械密封，實際工作中應用的結構種類很多，分析它們的結構，發現有一點是相同的，全部是靜止式結構。如采用旋轉式結構，考慮到高速下離心力的作用會影響彈性元件的性能，使比壓變得不均勻。并且旋轉式結構旋轉零件較多，安裝前需進行動平衡校驗，比較麻煩，如不校驗，動平衡不好，會引起較大的振動，另一方面，旋轉零件較多會引起液體介質激烈地攪動，功率消耗大。同時，這種功率消耗以熱量的形式表現出來，接下來的問題是密封系統的冷卻器面積要增大。基于上述三種原因，高速機械密封都采用靜止式結構。
九、高速機械密封為什么消耗功率較大
每個機械密封消耗的功率都有兩部分組成:一是密封端面間摩擦消耗的功率，另一是旋轉零件旋轉時攪拌液體消耗的功率。普通機械密封由于速度較低，攪拌功率很小，往往予以忽略。隨著速度的增加，攪拌功率所占的比率也逐漸增大，高速機械密封中攪拌功率大大超過了密封端面的摩擦功率，因此不能忽略。
密封端面間摩擦消耗的功率一般用下式計算:
由上式可見，對具體的結構和材料，f、Dc、v變化不大，欲降低摩擦功率只有減小密封端面的寬度b，此外，采用平衡型密封，以減小端面比壓Pb。
高速機械密封消耗的攪拌功率為:
由上式可見，攪拌功率與轉速三次方成正比，與動環外徑的5次方成正比。具體結構確定后，這些因素是不能任意選取的。在高速機械密封中，攪拌功率占很大的比例，依速度的不同所占比例也不同，速度越高攪拌功率功耗越大。對線速50~90m/s的高速機械密封，攪拌功率占總功率的60%~80%。例如勝利煉廠離心壓縮機的高速機械密封，每組(按雙端面計)消耗的摩擦功率2.64kW，攪拌功率8.5kW，合計為11.14kW，其中攪拌功率占70%以上。一臺離心壓縮機有兩組高速機械密封，合計消耗功率為22.48kW，相當于一臺中型離心泵消耗的功率。
十、高速機械密封為什么追隨性不良
高速機械密封的動環除了做高速旋轉外，還存在著兩種運動，一是隨軸做軸向位移。離心壓縮機負荷波動、或其他原因促使轉子發生一定的軸向位移，該位移的距離在0.30mm以內，受止推軸承間隙的制約。負荷波動是無規律的，該位移的發生也是不定期的。由于軸向位移都在彈簧補償范圍內，只要彈簧力足夠，對密封性就沒有影響。動環還存在另一種運動，就是軸向振擺。由于動環本身的制造精度和安裝累計誤差，動環對軸有一垂直度誤差，在旋轉時動環端面便產生了振擺，其頻率和軸的轉速相等，而振擺的幅度則取決于動環垂直度誤差。
靜環在彈簧力作用下與動環緊密接觸，當軸高速旋轉時，動環發生軸向位移(包括振擺)，靜環仍然能與動環貼合，這種運動中靜環與動環貼合的能力，稱為機械密封的追隨性。顯而易見，在動環振擺的作用下，每轉一周都要將靜環推開一個很小的間隙，靜環在彈簧力的作用下要及時貼合在動環端面上，兩者的頻率相等(或稱“同步”)，則追隨性良好，泄漏量小。反之，如果靜環補償的頻率低于動環振擺的頻率(不同步)，在兩者之間形成一個微小的間隙，泄漏量增大，則稱為追隨性不良。為了說明這一問題，把靜環組合件看做一個諧振系統，即忽略其振功過程中的阻尼作用，根據振動原理，其圓頻率為：
經對煉油廠催化氣壓機計算表明，一般靜環在彈簧力的作用下，其振動次數在2500~3500次/分，離心壓縮機轉數在9000~10000r/min，也就是說，靜環組合件的補償頻率僅為機器轉數的1/4~1/3。因此說高速機械密封的追隨性不良，這也是其泄漏量比普遍機械密封大的原因之一。
十一、高速機械密封為什么對動環端面與軸中心線的垂直度要求高
為減少高速機械密封的泄漏量，能否從改善靜環的追隨性入手呢?我們可對上節的公式加以分析。欲增大圓頻率，有兩種方法，一是增大彈簧剛度iC;二是減少靜環組件的質量。對于具體的密封結鉤，靜環組件減輕質量是可行的，但是不會有較大的效果。再從增大彈簧剛度的方法加以考慮，增大彈簧剛度受到彈簧比壓和壓縮量的限制，每個，密封都有一定的予壓縮量，至少一也要3~5mm，安裝后又有一個壓縮量，其值和予壓縮量相當，這樣總壓縮量在6~8mm。壓縮量一定，如果彈簧剛度增大，必將導致彈簧力一彈簧比壓增大。從上一節的公式可知，欲改善追隨性，需將靜環組件的圓頻率增大3~4倍，由于剛度和圓頻率是開平方關系，因此，剛度需增大到現有值的9~16倍，才能接近機器的轉速。在壓縮量一定的情況下，也就等于彈簧比壓增大到現有值的9~16倍。現有的彈簧比壓在0.2~0.3MPa，不要說如此大的倍數，增大一倍都是不可能的。因此，可以認為用改善靜環的追隨性的方法來降低密封的泄漏量是不可能的。
為達到此目的，只好從減少動環振擺的振幅值入手。動環在軸上安裝后，其垂直度控制在5μm以內，并且固定方式要可靠，運轉中不變化。這祥，當靜環組件追隨性不良時，形成的液膜厚度較小，泄漏量才能少。
十二、高速機械密封的特點是什么
綜上所述，高速機械密封具有以下特點。
密封結構采用多彈簧、靜止式、.平衡型密封;消耗功率較大，攪拌功率大于密封端面的摩擦功率，為減少功率消耗，密封面寬度較小(3mm)，并盡量減少旋轉件的直徑:靜環組件的追隨性不良，泄漏量較大，為改善追隨性應取小的靜環質量和較大的彈簧比壓;安裝技術要求高，尤其是動環端面和軸的垂直度控制在5μm以內。此外機器本身的安裝技術要求也較高。如軸的串量不大于0.30mrn，轉子平衡要好，運行中振動小，密封盒和機器之間的密封要可靠等。
來源：機械密封
