机械密封冲洗方案

机械密封 API682 标准冲洗方案
PLAN11 出口自冲洗 介质由泵的出口经管线进入机械密封实施冲洗。
适用情况：
1.清洁介质(介质本身须清洁) 2.介质温度不高于 110℃ 3.泵进出口间的压差不能大于 10Bar 大于 10Bar．则需设节流阀)
PLAN13 入口自冲洗 介质由入口经管线进入机封实现液体的循环流动
(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 攫轴径，m； n 攫泵轴转速，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
(3) 平衡型和非平衡型密封 密封腔中的压力作用在动环上形成了闭合力，端面间的液膜形成开启力。 载荷系数 K>1，密封为非平衡型密封，如图 1。一般非平衡型只能用于低压。当压力大 于一定的限度，密封面间的液膜就会被挤出。在丧失液膜润滑及高负荷的作用下，密封 端面会很快损坏。 非平衡型密封不能平衡液体对端面的作用，端面比压随流体压力的上升而上升。 载荷系数 K<1，密封为平衡型密封，如图 3，4。内装式密封轴上的台阶使密封端面延径 向内移但不减少密封面的宽度。密封的开启力不变，但由于动环有较大的面积暴露在液
随着社会对健康、安全和环境保护的愈来愈重视，无压双重密封的使用量逐年上升，该 种密封可广泛用于氯乙烯、一氧化碳、轻烃等有毒、易挥发、危险的介质。无压双重密 封的内侧密封(第一道密封)是主密封，相当于一个单端面内装式密封，其润滑由被密封 的介质担当。密封腔内注满来至封液罐的液体，未加压。内侧密封一旦失效，导致密封 腔的压力提高，即能由封液罐的压力表显示、记录或报警。同时外侧密封就能在维修前 起到密封和容纳泄漏液体的作用。 对一些有毒、含颗粒介质(或腐蚀性相当厉害的介质)，一般 可考虑以下方法：
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
5. 旋转式和静止式机械密封 旋转式机械密封指补偿环随轴一起转动的机械密封。 静止式机械密封指补偿环不随轴一起转动的机械密封。 一般情况下均选用旋转式机械密封，但在轴径较大，转速较高(密封圆周速度/?5m/s)， 由于弹簧及其它旋转元件产生的离心力较大，动平衡要求高，消耗的搅拌功率也大，应 选用静止式机械密封。 此外如果介质受强烈搅动易结晶时，也推荐采用静止式机械密封。
技术要求: 1. 阻隔流体压力比密封腔内工艺流体压力高 1—2 公斤／厘米 2. 阻隔流体须清洁，润滑，且和介质相溶
3. 阻隔流体的流向应与轴的旋向相同 适应场合:
高温含颗粒的介质 热流体 低温介质
机械密封及其管路系统的选用
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。
技术要求: 1. 低压阻隔流体防止渗漏，但阻隔液压力不得低于 O．7 公斤／厘米 2. 阻隔流体须清洁，润滑，且和介质相溶 3. 阻隔流体的流向应与轴的旋向相同
适应场合:
低沸点、易汽化的介质 危险品 不允许介质被污染的制药行业
PLAN53 加压冷却方式 利用压力大于工艺流体和大气压力的阻隔流体注入 密封室中，由于阻隔流体压力大于工艺流体压力，防 止了工艺流体向阻隔流体的泄漏，从而有效地防止工 艺流对大气和环境的污染。
技术要求:
1.阻隔流体压力至少比密封腔压力高 1—2 公斤／厘 米 2.阻隔流体须清洁，润滑，且和介质相溶 3.阻隔流体的流向应与轴的旋向相同
适应场合:
易结晶或固化的介质 易聚合介质 常温含颗粒的介质
PLAN54 加压冷却方式 利用加压泵给阻隔流体加压，压力比工艺流体压高 1 —2 公斤／厘米 2 一方面，提高阻隔流体的循环速度， 加快对密封面的冷却；另一方面，阻止工艺流体通过 内侧密封向阻隔流体系统的泄漏，避免工艺流体对大 气和环境的污染。
图 6 有压双重机Leabharlann 密封图 7 无压双重机械密封
4. 内装式和外装式密封 内装式密封：指机械密封安装在密封腔内，如图 3，4。 外装式密封：指机械密封安装在密封腔外，如图 5。 由于内装式密封的受力情况好，比压随介质压力的增加而增加，其泄漏方向与离心力方 向相反，因此一般情况均选用内装式机械密封。 API682 中明确标准型的机械密封为内装式密封。 只有当介质腐蚀性极强时，且又不想考虑用有压双重密封时，才考虑选用外装式机械密 封。
体中，因此，闭合力被平衡了相当一部分。 外装式密封的平衡方法除作用力方向恰好相反外，其余与内装式密封相同。在这种情况 下，要增加闭合力中的液压的份额，以抵销密封端面间液膜的开启力，如图 5。 平衡型密封能部分平衡液体对端面的作用，端面比压随流体压力的上升而缓慢上升。
一般非平衡型只能用于低压，但对润滑性能差，低沸点，易汽化介质及高速工况，即使 在低压下，也应选用平衡型密封。因为对于非平衡型密封， 当密封腔压力上升时，会 将密封端面间的液膜挤出，使密封面很快损坏。 平衡型密封能用于各种压力场合。API682 中规定除无压双重密封的外侧密封允许采用 非平衡型密封外， 其余都应是平衡型密封。
表 3 单端面机械密封，无压双重密封的主密封(内侧密封)的管路系统
API 方案 说明 Plan 1 从泵的出口引出，至密封的内部循环。只推荐用于清洁液体，必需保证充足的 循环量以维持密封面的条件。不推荐用于立式泵。 Plan 2 无冲洗液循环的封死的密封腔。不推荐用于立式泵。 Plan 11 从泵出口引出，经孔板至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。 不推荐用于立式泵。 Plan 12 从泵出口引出，经过滤器和孔板至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。 不推荐用于立式泵。 Plan 13 从密封腔引出，经过孔板至泵进口。 Plan 21 从泵出口引出，经孔板和冷却器至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。 Plan 22 从泵出口引出，经过滤器、孔板和冷却器至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。
2. 平衡型和非平衡型密封 (1) 载荷系数 K 其计算公式如下： 内装式密封： 外装式密封： 式中 d2 攫密封环带的外径； d1 攫密封环带的内径； db 攫密封的平衡直径，见图 3，4，5。
(2) 端面比压 Pc 其计算公式如下： 式中 Ps 攫弹簧比压； l 鹁鸱囱瓜凳 该芊舛嗣婕淞魈迥て骄 沽 m 与密封流体压力 P 的 比值。对于水，l?0.5。
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。
适用情况：
1.泵进出口压力差大于 10Bar 2.清洁介质 3.介质温度不高于 110℃
PLAN21 出口冷却自冲洗 介质由泵的出口经冷却器降温后，再进入机械密封， 实现对密封的冷却.
适用情况：
1.介质温度高于 110℃ 2. 清洁介质
PLAN52 不加压冷却方式 利用压力小于工艺流体压力但不低于大气压力的阻 隔流体，注入密封室中。由于隔流体压力小于工艺流 体压力，少量工艺流体泄漏至阻隔流体中，被阻隔流 体出密封室，到密封系统或放空系统中进行处理，从 而避免工艺流体的直接排放大气和环境的污染。
(1) 采用合适的环境控制措施，如外冲洗＋带旋风分离器的管路冲洗系统。 (2) 采用有压双重密封。 有压双重密封隔离液的压力高于介质压力，因而泵送介质不会进入密封腔。内侧密封起 到阻止隔离液进入泵腔的作用。因此当输送诸如粘性、磨蚀性及高温介质时，内侧密封 由于没有暴露在介质中，因此可以不用昂贵的合金制作。外侧密封仅仅起到不使隔离液 漏入大气的作用。