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轴承知识

离心泵机械密封的选用

发布时间:2019-10-17

李迪 于洪涛
(沈阳昊诚电气股份有限公司)
  摘 要:选用离心泵机械密封时密封压力是需考虑的重要参数之一,密封工作转速是影响运转稳定性及密封端面磨损的重要因素,工作温度一般的机械密封都能适用。对在高温、低温下工作的机械密封,除了选择合适的辅助系统之外,还要充分考虑密封材料和结构。还可借助机械密封辅助系统,以不同的冲洗的方式达到冷却、润滑和过滤等目的,为机械密封可靠工作创造良好的环境。
  关键词:离心泵;机械密封;冲洗方案;密封压力
  一、介质的物理化学性质
  对于没有腐蚀性或腐蚀性较弱的介质,可选用内装式机械密封。对于腐蚀性较强的介质,因为弹性元件中弹簧的选择问题不易解决,在压力较低时,可选用外装式机械密封。对与易结晶、存在固体颗粒、高粘度的介质,应采用弹簧机构。对于易燃、易爆、有毒等禁止外泄的介质,必须考虑双重机械密封,以保证绝地安全。
  二、密封压力
  密封压力是选用机械密封时需考虑的重要参数之一。一般情况下,当密封压力小于0.7Mpa时,平衡型及非平衡型机械密封均可以满足使用要求。密封压力在0.7~12Mpa时,考虑使用平衡型机械密封。当密封压力大于12Mpa时,则考虑采用串联密封形式(无压双重机械密封),以实现逐级降压。
  三、密封工作转速
  密封工作转速是指密封工作面的线速度,它是影响运转稳定性及密封端面磨损的重要因素。线速度大于30m/s时,通常被称为高速密封,应选用静止式机械密封。动、静环端面材料也应作特殊处理,以满足磨损要求。
  四、工作温度
  工作温度通常指密封腔体内介质的温度。工作温度低于80℃时,一般的机械密封都能适用。对于易汽化介质,应与压力同时考虑,使工作温度比沸点低13.9℃,否则难以保证密封摩擦副间的稳定液膜。介质温度在80~150℃内的机械密封为普通密封,而温度高于150℃的机械密封为高温密封。对于高温密封,通常根据具体的工况条件,使用带有换热器的辅助系统,以使密封腔内的介质温度控制在合理的范围内,确保密封圈以及摩擦副温度不超过具体密封技术条件规定的使用限值。低于20℃使用的机械密封为低温密封。对在低温环境下工作的机械密封,为了避免摩擦副外部空气中的水分发生结冰现象,通常需配置PLAN62系统,使用氮气吹扫驱除蒸汽。对在高温、低温下工作的机械密封,除了选择合适的辅助系统之外,还要充分考虑密封材料和结构。
  五、机械密封辅助系统
  机械密封端面间存在良好的液膜,保证密封端面不产生干摩擦,各相应的辅助元件在工作条件下不发生溶、变性和老化等失效是机械密封可靠工作的必要条件。但是在高温、低温、高压以及介质润滑性差等多种恶劣工况条件下,仅仅依靠机械密封自身的形式和材料,是难以满足使用要求的。通常借助机械密封辅助系统,以不同的冲洗的方式达到冷却、润滑和过滤等目的,为机械密封可靠工作创造良好的环境。根据长期的工作实践,特列举了机械密封主要使用的辅助系统方案,并且对其使用进行了分析说明。
  a系统方案:PLAN11
  结构:从泵出口引出,经孔板至密封,冲洗密封端面后进入泵腔。
  适用说明:推荐用于低粘度、温度低于80℃的清洁液体,不适用于立式泵。
  b系统方案:PLAN21
  结构:从泵出口引出,经孔板和冷却器至密封腔,冲洗密封端面后进入泵腔。
  适用说明:换热负荷较大,不推荐用于介质温度高于160℃的工况。
  c系统方案:PLAN23
  结构:循环液通过一泵送环从密封腔引出,经冷却器返回密封腔。
  适用说明:为局部循环换热,换热负荷远小于PLAN21系统,可以替代PLAN21系统。推荐用于高温介质工况。
  d系统方案:PLAN32
  结构:外供冲洗液注入密封腔,冲洗密封。
  适用说明:适用于含有固体颗粒或污染物的场合。选择冲洗液时应考虑冲洗液不能污染介质,冲洗液消耗量较大。
  e系统方案:PLAN52
  结构:通过外部储液器向无压双重密封(串联密封)提供缓冲液。正常运行时由泵送环维持循环。缓冲液压力低于密封腔内液体的压力。
  适用说明:通常用于无压双重密封,用于对轴封系统有较高可靠性要求的场合。无压双重密封的内侧密封为第一道密封,相当于一个内装式密封。第二道密封腔内注满来自缓冲罐的液体。内侧密封或第二道密封失效均会报警。也可用于泵送介质压力较高而单级密封无法满足要求的工况。通过调整缓冲液的压力控制单级密封的各自压差,满足单级密封的承压要求。
  f系统方案:PLAN53
  结构:通过外部储液器向有压双重密封(串联密封或双封)提供隔离液。正常运行时由泵送环维持循环。储液器压力比密封腔内液体压力高0.05~0.15MPa。
  适用说明:双封工作时需要配置该辅助系统,通常适用于剧毒、易燃、易爆、易挥发介质的外泄。双封的弹性补偿元件位于清洁的隔离液中,当介质含有固体颗粒以及存在结晶问题时,双封也可以满足使用要求当泵送介质为清洁无固体颗粒或有结晶问题时,串封配置该系统也可用于双封的部分工况条件可能使隔离液微量注入工作介质,使用时应注意。
  g系统方案:PLAN54
  结构:使用有压的外部系统提供清洁的液体,循环通过外部压力系统或泵完成。储液器压力比被密封介质压力高0.05~0.15MPa。
  适用说明:隔离液循环更加充分,密封工作可靠性提高。适用于PLAN53系统工况。
  h系统方案:PLAN62
  结构:采用外供急冷液冲洗密封面大气侧,以防泄漏液体在大气侧结晶。
  适用说明:急冷液可以采用低压蒸气、氮气或清洁水,通常用于低温介质、需保温介质及易结晶介质的输送场合,以防内部凝固、外部结晶以及结冰等现象的产生。
来源:《工业设计》
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