离心泵用机械密封腔压力的确定.doc

离心泵用机械密封腔压力的确定摘要：针对化工装置机泵用机械密封在生产过程中出现的问题，得出密封腔压力的确定是机械密封能够稳定可靠运行的 重要因素之一，把经验公式与现场实际相结合得出正确的密封腔压力，为机械密封稳定、可靠的运行提供了良好条件。关键词：离心泵；机械密封；密封腔压力；石油化工装置中输送的介质种类繁多，各种物料的性能差异较大，大多数介质或有毒、有害，或高温高压。如密封失效后介质泄露，不仅污染环境，往往还会造成火灾、爆炸、设备腐蚀以及人身伤亡等重大事故。目前漕泾化工一部三套装置多为有毒有害且易爆的物料，如苯酚、丁二烯等。此外，密封的可靠性还直接影响到能源和物质的损耗，密封功率的消耗约占总机泵设备轴功率的1/3。随着密封技术的不断发展，机械密封的可靠性高、泄露量小、摩擦功率损失小等特点已被广泛认可。本文结合APl682标准对甲醇装置机泵的机械密封密封腔进行确定。以确保机械密封稳定、可靠的运行。1.机械密封的基本原理机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。通常由端面摩擦副(动环、静环)、弹性元件、防转件、紧固件与轴套组成，如图所示:机械密封一般有五个密封点：动静环互相贴合的密封，密封面间靠弹性元件和密封流体压力压紧；动环与轴套之间的密封，动环随轴转动，这是一个相对静止密封；静环与压盖之间的密封，这是个静密封；轴套与轴之间的密封；压盖与泵盖之间的密封。2. 密封腔压力的相关理论 化工装置机泵用机械密封大多运行环境恶劣，不允许介质向大气端泄露，需要辅助系统加以改善工作环境，对于机械密封采用注入式冲洗离心泵而言，冲洗水压力的确定是关系到机械密封是否能够稳定、可靠运行的因素之一。若冲洗水压力小于密封腔压力，冲洗水进入不到密封腔，不能润滑端面且不能带走密封端面之间产生的大量摩擦热，这样会使密封面温度升高导致机封失效；冲洗水过小还会使介质反窜到密封直接泄露到大气，起不到阻止介质外漏的作用。若冲洗水压力比密封腔压力过大，冲洗水会冲歪端面导致摩擦副不能紧密贴合而产生泄露；冲洗水过大冲刷动静环会使动静环变形、破裂导致机封失效；冲洗水压力过大还会进入到密封腔，污染介质影响生产，这种现象被称为“内漏”。总之压力太大或小于密封腔压力都会使机封失效。确定离心泵密封腔压力的数值时，除需要知道泵进、出口压力(扬程)外，还要确定泵的类型和结构。双支承和悬臂式泵密封腔中的压力不同，密封腔压力还与泵吸入口的位置和轴向力的平衡方式有关，此外，还与泵的磨损状况有关。根据经验得：(1)对于采用单级双吸式叶轮的双支承泵，两侧密封腔中的压力均等于泵入口压力；对于两级双支承泵，入口端密封腔压力=泵入口压力，出口端密封腔压力=一级叶轮出口压力=(泵入口压力+出口压力)/2。(2)对于多级双支承泵，入口侧密封腔压力=泵入口压力，出口侧密封腔压力根据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，有时只是一中间级出口压力，有时是泵的出口压力。(3)对于悬臂式单级泵，与轴向力平衡方法及叶轮和泵体的口环向间隙有关，叶轮带平衡孔的悬臂泵，当口环间隙不大时，密封腔压力基本等于泵入口压力，口环间隙大时比泵的入口压力高0.05- 0.1MPa；对于悬臂式两级离心泵，密封腔压力等于泵的入口压力。(4)对于悬臂式单级泵，还有一种经验算法：密封腔压力=进口压力+扬程/3。有的人建议在冲洗管路上靠近密封腔安装压力表，当冲洗液没有通入，即冲洗阀门没有打开时，该压力表的读数即为密封腔的压力。这种方法在高压、高温机械密封场合，由于没有冲洗液通入，很可能在短时间内由于高温、高压介质的进入对机械密封造成严重的伤害，外厂在2007年的一台低温泵(入口压力2.8 MPa)检修过程中，就发生了类似情况下对机械密封的伤害。当时在冲洗液已经通入机械密封，但未加压的情况下，把泵进口阀门打开，机械密封处立刻就发出了异常响声，于是立即将泵进行处理，拆开机械密封，发现机械密封靠近介质侧静环定位槽已经损坏。根据损坏情况判定为由于密封腔压力上升，而冲洗液未加压，导致静环在反向压力作用下受力不均匀，在脱离定位销时定位台被挤压损坏。根据这次的案例，给操作人员提出，在类似的泵操作过程中，一定要先给冲洗液加到工作压力后，再打开泵进口阀门，按该操作执行后再未发生过类似情况。3具体案例分析丁苯橡胶装置P2061A聚合丁二烯进料泵，生产厂家：大连深蓝泵业，型号：EAP50K3-400，采用丹东克隆公司的有压双端面机械密封，冲洗方案采用API PLAN 53A。该泵由从投产至今内密封一直泄漏，导致油包高液位报警。其内密封几次更换都无效果，询问厂家也无明确答复。API 53A冲洗方案如图所示：有压的外部隔离液容器向密封腔提供清洁介质，隔离液通过内部泵送环循环，容器压力大于所要密封的流程压力。由于之前已更换过内密封，可以排除是由于密封断面磨损所导致的泄漏来。所以我们怀疑是密封腔压力过大，导致介质反窜至油包中，导致高液位报警。所以在拆卸中，我们着重对后口环间隙进行了检测，因为后口环间隙过大会导致出口处介质过多