机械密封与管道的选择
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机械密封及其管路系统的选用
机械密封及其管路系统的选用
/article/showcrticle.asp?id=7869
一、概述
随着环境保护和人类健康要求的提高,对机器的泄漏要求也不断提高。由于机械密封泄漏量很小,密封可靠。因此自1885年,英国产生第一个机械密封以来,机械密封被广泛应用于化工、石化和医药装置中。目前70~80%的工业用泵配备机械密封。
API610《石油、重化学和天然气工业用离心泵 》(Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Chemical, and Gas Industry Services)要求泵的连续运转周期至少为3年。这就要求机械密封的连续运转周期也需达到3年以上。
虽然近年来机械密封技术发展很快,集装式机械密封的不断完善及新材料的不断应用,使密封寿命大大延长,泄漏量也大大减少。但要满足这一条仍相当困难。
据统计,密封引起的故障占全部机器故障的40%以上。 造成这一现象的原因,一是作为泵机组中的动密封,其本身所处的工作条件、所起的作用所决定。二是许多国内设计单位以及工程公司(包括用户)认为密封选用是泵厂和密封厂的事情,往往对机械密封的选用参数、类型、结构和原理以及管路系统了解不深,难以参与机械密封的选用工作,造成密封的选型不当。
本文从选用的角度,介绍机械密封的选型参数、类型、结构、标准和试验,并通过选用举例作进一步的阐述。
二、机械密封选型参数
机械密封的选型参数如下:
1. 输送介质的物理化学性质,如腐蚀性、固体颗粒含量和大小、密度、粘度、汽化压力,介质中的气体含量,以及介质是否易结晶等。
2. 安装密封的有效空间(D与L)等。
3. 工艺参数
(1) 密封腔压力P
密封腔压力指密封腔内的流体压力,该参数是密封选用的主要参数。确定密封腔压力时,除需要知道泵进口和出口压力外,还需了解泵的类型和结构。对新采购的泵,最方便、可靠的办法是向泵制造厂了解密封腔的压力数据;对现场在役设备,确认密封腔压力最简单的办法是在密封腔上装设压力表。
为方便密封选用,表1给出了供参考的密封腔压力值Pm。
表1 不同类型泵的密封腔压力值Pm(供参考)
泵的类型 估算公式
后盖板带背叶片、耐磨环 Pm=Ps+0.25(Pd-Ps),式中, Ps泵进口压力,Pd泵出口压力,下同。
后盖板带平衡孔 Pm=Ps+0.10(Pd-Ps)
带背叶片和平衡孔 Pm=Ps
后盖板有耐磨环,无平衡孔 Pm=Ps+1.8bar
开式叶轮,无后盖板和平衡孔 Pm=Ps+C(Pd-Ps)注:C=0.1(最大叶轮直径), C=0.3(最小叶轮直径)
后盖板无耐磨环,无平衡孔 Pm=Ps(大部分立式泵均如此)
双吸泵 Pm=Ps
多级泵
根据平衡管、平衡盘和平衡鼓的布置来分析,密封腔压力有时等于进口压力,有时是某一中间级出口压力,有时是泵的出口压力
(2) 流体温度T 指密封腔内的流体温度。
(3) 密封圆周速度V 指密封处轴的周向速度,按下式计算。
V=πnd/60
式中 d轴径,m;
n泵轴转速,r/min。
三、机械密封型式的确定
1. 推压型和非推压型密封
推压型密封:指辅助密封沿轴或轴套机械推压来补偿密封面磨损的机械密封,通常就是指弹簧压紧式密封,如图1。
非推压型密封:辅助密封固定在轴上的机械密封,通常为波纹管密封,如图2。
图1 推压型机械密封 图2 非推压型机械密封
推压型密封和非推压型密封特点的比较见表2。
表2 推压型密封和非推压型密封特点的比较
推压型密封 非推压型密封
压缩单元 单弹簧或多弹簧 金属波纹管或橡胶波纹管
轴的辅助密封 动态 静态
商业用尺寸范围 13~508mm 18~305mm
温度范围 -268℃~232℃ -268℃~427℃
压力范围 20.69MPa 2.41MPa
特点 尺寸范围大
高压
适宜于特殊设计
适宜于采用特殊金属 零部件少
固有的平衡型结构
静环磨损后,动环能自由前移
高温
价格 一般较低 一般较高