石油化工机械装置中泵类机械密封的应用

石油化工机械装置中泵类机械密封的应用

姜立男

中国石油抚顺石化工程建设有限公司二中心维修二车间， 辽宁 抚顺 113004

摘要：在石化企业的生产中，一旦出现了泵类设备的泄漏，不但造成了生产的停滞，而且可能造成人员伤亡。本文以泵类机械密封的设计为研究对象，对石化行业中常见的泵类机械密封进行了分析，并针对其特点，给出了一些具体的设计方案。

关键词：石化企业；泵类设备；机械密封；设计方案

引言：泵类的机械密封形式和密封型号的选择，将直接影响到石化工业的机械设备的运行状况。在石油化工生产中，为了确保石油化工设备的连续、稳定运转，同时也要确保生产活动的安全和绿色进行。

1.石化装置中泵类机械密封方式

1.1填料密封

填料密封，也叫盘根式密封，是一种比较传统的密封方式，主要应用在机械行业和设备的密封中。由于填料密封技术投资少，操作流程简单，应用广泛，因而广泛应用于工业领域。

1.2机械密封

在石油化工领域，一般采用机械密封件，这种密封件约占转动设备密封件90%以上。随着技术的不断革新和发展，石油化工产品中的介质种类越来越多，虽然对填料进行了合理的调整和优化，但仍然不能满足石油化工快速发展的需要。另外，由于我国环境保护意识的提高，密封材料的选用受到了很大的限制，目前已逐步由机械密封代替，目前已是石油化工领域最常用的设备密封形式。泵用机械密封分为两大类：第一种是国产JB1472系列的机械密封，其中比较常用的有103、104、105等，这一类型属于不平衡型，另外还有109、110、111等，它们被分为平衡类型，其中，用机械密封152,153,154系列。二是将59 U、59 B、H7H等系列耐酸泵的机械密封件引入到各个生产工序，达到ISO3069的要求。外装式泵型机械密封中，最常用的是WB2、152等系列，而以 DBM系列为代表的金属波纹机械密封。在石化行业，由于密封结构不合理、材料不合理、泵本身结构不够完善等原因，泵类设备的泄漏会增加介质泄漏的危险，从而影响泵类运行的正常运行，如果不及时进行调节，很容易造成安全事故。而造成泵类设备密封故障的主要原因是由于泵工作在狭小的空间内，而且总是在不正常工作状态下工作，从而使密封圈受到干摩擦的影响。

1.3密封方式对比

填料和机械密封各有其各自的优点和不足，在实际使用中，需要通过科学的对比来选择最佳的密封方法，以确保密封的正确性和科学性。具体比较如下：从密封性的漏失率来看，填料密封件大，机械密封件少；与填料密封相比，机械密封具有更长的寿命和更低的摩擦功耗；同时，填料密封抗偏摆性能差，在实际运行中，需要实时调节密封，增加了泵轴的磨损；但是，填料密封也有很多优点，即产品结构比较简单，安装要求不高，维护时无需采用先进的修理技术，对设备的投资也不高。

2.石油化工生产中泵类机械泄漏问题原因

2.1人为操作导致泄漏

泵类机械由于人为原因而出现渗漏现象，在石化行业中比较常见，有些泵类设备在进行密封安装时，必须有专门的安装人员进行，然后进行静压力测试或注水测试，以评估泵类设备的密封性。但是，在实际的生产和使用中，由于操作人员没有保证密封环的紧固，或密封环安装时有外来物质，从而损坏了密封，从而使泵类装置出现渗漏。

2.2环境变化导致泄漏

泵类设备的生产环境是非常复杂的，当环境改变时，会对泵类设备产生一定的影响，从而引起泄漏，比如在石化生产中，由于生产设备的运转，周围的设备会产生剧烈的振动，从而对泵类设备产生振动，从而影响泵类设备的安全和补偿弹簧，当这种情况下，泵的动环和静环就会因为温度和压力而产生裂缝，从而引起泵类机械泵的液体渗漏。而且，在使用中，泵的机械气蚀、窒息等情况下，也会导致密封损坏，比如泵类机械中的气体会迅速积累，从而导致密封系统的汽化，从而导致泵类设备的内部回流量增大，从而导致大量的渗漏。

2.3密封受力导致泄漏

在泵类机械的运行中，由于密封设备本身的原因，存在着渗漏的问题。密封件的泄漏问题多发生在零件受力不均的部分，长时间的受力不平衡也会使密封装置的端面发生较大的变形。此外，泵类机械在摩擦下会发热，而密封中动环和静环在高温冲击下会发生较大的变形，而内圈会积聚大量的水垢，从而对密封系统造成损伤，如果不及时发现并及时进行修复，将会引起泵类设备的不断渗漏。

3.泵类机械的密封装置改进设计方法

3.1选用全新、高性能的密封材料

传统的动环、静环材料的强度不够，无法承受外界的压力。在石化行业中，新型材料的使用日益增多，因此，泵类设备必须选择具有高耐久性的新型材料。传统的泵式机械设备使用的是碳化石墨，而采用软、硬材料相结合的密封结构，如机械密封，其主要材质是合成橡胶和聚四氟乙烯，但在实际使用中，密封效果不佳，而且会受到周围环境的影响。随着材料制造技术的发展，高性能、耐磨性高的材料在机械制造领域得到了广泛的应用，比如自润滑合金、纳米材料等，纳米材料中的复合材料具有良好的自润滑性能和低熔点，在密封设备的设计上，可以有效地提高泵的机械密封性，提高机械密封性和稳定性。

3.2运用新技术提高密封控制能力

技术革新和物料使用的协调，使泵的机械密封性得以稳定地提高。在当前的工艺应用中，一般采用的是逆向密封和无接触密封，通过改变传统的密封方式来改善其密封性能。其中，回流式机械密封改变了传统的泵类机械液体渗漏流程，并对回流通道进行了重新设计，在机械传导性的作用下，将外泄液体引入到泵类机械设备中，实现了液体的回流。无接触式机械密封技术是利用动环和静环之间的接触表面来建立机械密封系统，在液体泄露时，液体的流动特征会在压力和静压的作用下在密封端面上来回移动，为了增强密封性能，无接触式密封采用液体流动的方法，在动环和静环之间建立起一层隔膜，这样不仅可以控制流体的流向，还可以防止动环和静环的摩擦，从而大大地提高了密封系统的耐用性。

3.3构建快速检验处理泄漏流程

水泵机械泄漏的问题，归根到底是人的问题，也是企业的管理问题。新材料和新技术的运用，要求采用不同的管理方法。作者根据泵类机械密封的特性及泄漏的特性，建立了一套快速的检测和处置机制，以便指导员工解决存在的泄漏、密封能力不足等问题。在实际的管理者中，应该先设置工艺规则，比如，如果动环和静环采用软、硬材料结合，那么就必须控制它们的摩擦区域，软材料的摩擦密封区域应该比硬质材料的摩擦区域小，通常不超过0.3cm2，动环的内径要比静环的内径大0.1厘米，比轴径大0.05厘米，这样才能保证密封设备的轴振动得到适当的补偿和调节。其次，在维修和维修上，要进一步强化工作人员的能力，坚持彻底、到位的原则，比如在泵类机器中，存在因动环和静环的端面变形等问题，必须立即作出判断，并立即拆卸端面，检查机器的内部情况，以查明变形的原因；当出现过热变形时，若拆卸后的端面不能正常工作，则应选择新的端部面向其进行替换。

3.4建设维修数据库

对石化企业而言，新材料、新技术信息的充分运用，使其充分掌握新材料和技术信息，并能使企业的员工掌握材料的使用、维护、管理等方面的知识。数据库中应该有以前的维修案例，可以作为维修人员的参考，增强维修人员的能力。

结束语

综上可知，随着石油化工工业的持续发展和转型，石油化工的生产经营正朝着绿色、安全的方向转变。在石油化工行业中，更应该加强对泵类机械密封件的执行和改进，找出各种类型的机械密封件，避免由于密封性能不好而导致泄漏的危险。

参考文献

[1]史龙飞, 黄旭灿. 石油化工机械装置中泵类机械密封的应用研究[J]. 现代制造技术与装备, 2019(2):2.

[2]胡陈春. 石油化工机械装置中泵类机械密封的应用与对比[J]. 科技创新与应用, 2017(27):2.

[3]陈常福. 石油化工装置泵类机械密封泄漏原因分析与应对措施[J]. 建筑工程技术与设计, 2018.