维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．１０，２００２ ＦＬＵＩＤ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ３５ ．后Ｅ∈｛∈｛｛｛Ｅ｛∈｛｛—∈ ｌ经验交流ｌ而 ｝三卜；唔｛｝｛ 寻｝；｝≥ 泵用干气密封的应用 林绿镟 （广州石油化工总厂，广东广州５１０７２６） 摘要： 介绍了泵用干气密封技术在国内乙烯装置上的应用，详细分析了使用中出现问题的原因以及采取的对策和获 得的结果。 关键词：离心泵；干气密封；应用；改进 中图分类号：ＴＨ３１１ 文献标识码： Ｂ Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｒｙ・ｇａｓ ｓｅａｌ ｆｏｒ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｐｕｍｐ Ｌａｇ ｈ￣ｘｕａｎ Ａｌ】ｓｔｒａｄ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｙ。ｇａｓ ｓｅａｌ ｆｏｒ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｐｕｍｐ ｔｏ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ Ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄＴｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｐｒｏｂｌｅｍ ．． ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ ｒｕｎｎｉｎｇ，ａｄｏｐｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｏｂｔａｉｎａｂｌｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｌｅ ａｎａｌｙｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌＫｅ￣ｏｒｄｓ：ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｕｍｐ；ｄｒｙ—ｇａｓ ｓｅａｌ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ 广州石化乙烯装置是２０世纪９０年代初从国 在泵的串级密封中采用干气密封装置，它具有经 济、安全、环保和卫生等方面的特点。 （１）经济：干气密封是一种以“气阻气”或“气 外引进的成套技术装备。其中有５３台泵采用了 当时世界上最新研发的干气密封技术。这些泵在 运行过程中以低功耗、低泄漏、少检修为企业降低 了运行费用，本文分别介绍泵用干气密封的特点、 使用情况、出现的问题和采用的措施。 １技术特点与应用 输送液态烃泵的轴向密封采用了两级串联机 阻液”的密封，它自身的功耗只有传统典型密封功 耗的１／１０～１／２０。自身无循环冷却系统，故一次 投资少、运行费用低、经济效益好。 （２）安全：由图１知，该装置正常运行时，从第 一道机械密封（Ａ）的动密封点泄漏的气体经第二 道密封（Ｂ）前的腔体排往火炬烧掉。在第一道密 封失效的情况下，有第二道密封起作用，泄漏物排 往火炬燃烧，不会大量进入大气引起火灾或造成 污染，非常安全。 械密封，第一道是主密封，采用普通机械密封；第 二道是辅助密封，采用干气密封，结构如图１所 示。 巾泵水的自泄漏气排 （３）环保：干气机械密封的动环与静环密封面 加工精度高，变形得到精确控制，正常运行时，可 接近零泄漏，因此对环境污染甚小。 （４）卫生：使用干燥气体作为动密封面的冲洗 和冷却剂，既延长了部件的使用寿命，又减少了维 修量。检修时，干净的部件使检修人员在一个卫 生的环境中作业，无害健康。 图１两级串联机械密封结构 据统计，使用干气密封的５３台泵与使用普通 收稿日期：２０ｏ２—０２—０９ 维普资讯 http://www.cqvip.com ３６ 流体机械 ２００２年第３０卷第１０期 机械密封的泵相比，使用寿命长５０％以上，未曾 ———一』 一』¨ 发生过由于自身故障而引起停车的事故。 ２密封原理 一—ｌ Ｉ Ｉ Ｉ Ｊ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｊ 干气密封装置是一种非接触式密封，其动环 端面结构如图２所示。 旋向 ——－－－－—— ｌ ＪＥ常 图３ Ａ．闭合力；Ｂ，浮力；Ｃ．压缩；Ｄ，膨胀 ３使用中出现的问题及其原因分析 媒 槽 ２００１年９月以来，有数台干气密封泵在运行 中发出了尖叫声，有的密封压盖温度上升。测量 其振动未，发现明显变化。经拆检观察到其中有： （１）２台泵主机械密封碳环破碎，密封失效， 辅助密封的螺旋槽被聚合物填平。 Ｐ口Ｈ口二［］羔Ａ 日目． 图２动 、端面结构 （２）１台泵的主机械密封橡胶环失效，泄漏量 大，辅助密封的螺旋槽被积碳填平。 （３）１台泵主机械密封的静环密封面有擦伤 痕迹，泄漏量较大，辅助密封的螺旋槽被积碳填 平。 在动环端面加工出一定数量的螺旋槽，槽深 ０．００７ｒａｍ，槽的两边是密封堰，槽底连接密封坝， 螺旋槽沿径向外深内浅，有一定的坡度，槽底与密 （４）１台泵的主机械密封端面发生偏磨，泄漏 量偏大，辅助密封的螺旋槽被积碳填平。 封坝平滑过渡。停机状态下，动环与静环密封面 靠弹簧力贴合在一起。启动后，气体随动环转动， 从旋转环的外径被吸人，沿沟槽进入内部。由于 沟槽底端无通路，在密封堰的共同作用下，被吸人 （５）１台泵的主机械密封正常，辅助密封的螺 旋槽被积碳填平。 对上述观察结果进行分析，产生响声的原因 一阁 寺 气体受到压缩，在密封坝上产生了动压力，动、静 环之间形成了一层０．００３～０．００５ｒａｍ的气膜。使 方面，由于主机械密封（第一道密封）失效泄漏， 漏出物大部份排往火炬燃烧，小部份作为第二道 密封的冲洗气体被螺旋槽吸人，压缩后成为动密 本来贴合的动、静环密封面脱离接触，气膜成为密 封面的“垫片”，起动态密封作用。 在设计状态下，气膜浮力 封效果良好，见图３。 与弹簧力、介质 封处的气膜。运行中摩擦热使气膜升温，高温下 气膜中的烃类物质聚合积聚，填满螺旋槽。另一 方面由图１可知，泵在正常运行时，第一道密封的 微量泄漏物作为第二道密封的冲洗气，气体被螺 旋槽吸人，压缩后作为动密封处的气膜，同时受密 封面摩擦加热，烃类物质受热结焦，逐渐填满螺旋 槽。导致干气密封成为普通机械密封，气体不能 在动密封面形成气膜，从非接触变为接触，接触后 干摩擦而发出尖叫声。动、静环均由耐磨材料制 成，较长时间的干磨不致损坏密封，而产生的热量 之合力Ｒ处于平衡状态，密封装置正常工作，密 生产中，由于转速波动或其它因素干扰，引起 气膜浮力 变化。若浮力变小，密封间隙也变 小，这时，沟槽处的动压力急剧上升，立即与弹簧 力、介质静压力的合力 达到平衡。恢复到正 常间隙。同理，若浮力突然增大，密封间隙也剧 增，则密封坝的动压力剧降，当与弹簧力等合力平 衡时，又恢复到正常间隙。生产运行中，干气密封 装置是在动态平衡下工作。动、静环密封面不接 触，故称为非接触密封。 部分由压盖传递散失，表现为温度升高，当与外界 的散热达到平衡时，温度稳定。 （下转第１４页） 维普资讯 http://www.cqvip.com １４ ｈｉ＝；ｔｌｖ ／（２ｇｄ） 表５ 流体机（５） 械 ２００２年第３０卷第１０期 螺旋式搅拌机的正、反转性能一致，抗缠绕能 力强，与同类的进口产品相比，螺旋式搅拌器价格 ３２０ ５７００ ２．Ｏｌ １．９０ ３２０ 名称 转速（ｒ／ｍｉｎ） 流量（ｍ３／ｈ） 扬程（ｍ） 理论参数 试验参数（１） 试验参数（２） ３２０ ４０００ ＇ 是进口产品的１／６，可靠性高，是进口设备转为国 产化的典型事例。 ５小结 轴功率（ｋｗ） 效率（％） ２５．６ ８５ ３５．４ ８８ ２７．５６ ７６ （１）利用诱导轮改进设计，主要是对诱导轮结 现管路中的管径为Ｑ８００ｍｍ，流量按４０００ｍ３／ 构方面的调整，从而实现正、反转要求，取得了较 ｈ，可以得到沿程管损为： 好的效果，运转平稳，噪声低。 ｈｉ＝０．２１（ｍ） （２）用修正诱导轮的设计方法设计的有正、反 从实型叶轮的试验结果看，除去管路损失，最 转功能的搅拌用叶轮是成功的。设计中，基本可 少仍有１．６４ｍ的扬程作为输送动力，完全能够满 以用相似定律进行相似换算。但是没有测出流量 足混合搅拌所需的动力，所以扬程稍为偏低一点 变化时对效率、扬程的影响，间隙对流量、扬程、效 是可行的。 率的影响也只是一个粗略的结果。 ４改进前后的主要技术参数对比 参考文献 ［１］ 沈阳水泵研究所中国农业机械化科学研究院．叶片 把原来的三叶片式叶轮更换为现在的螺旋式 泵设计手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社：９１～１０１． 叶轮，经过用户半年多的运转实验，现场检测结果 ［２］ 何希杰，劳学苏著．清水泵及渣浆泵规范化设计 对比，见表６。 ［Ｍ］：１７３～１７８． 表６ ［３］丘传忻，林中卉，黄健敏译．日本土木事业协会．泵 项目名称 螺旋叶轮 三叶片式叶轮 站工程技术手册［Ｍ］．中国农业出版社：５９～７５． 一次时间（ｈ） ２．５ ３．５ ［４］ 高章发．泵内机械密封自冲洗孔尺寸及冲洗量的计 搅拌器效率（％） ８７．５ ７ｌ 算［Ｊ］．流体机械，２００１，（１２）：３３—３５． 径向摆动（ｍｍ） ≤２ ≥２０ 节约电量（ｋＷ・ｈ／ａ）按３０ｋＷ功率计 ５５０【）ｏ Ｏ（基点） 作者简介：高章发，男，１９７２年生，工程师，主要从事水泵及管 路系统设计，环保机械设计等。通讯地址：２６４２００山东威海市山 注：消化池内污泥完全循环 东双轮集团股份有限公司设计科。 （上接第３６页） 对于间歇性的尖叫声，一方面，可能是流体夹 （２）对噪声大、伴有温升异常的现象应停机修 杂着固体颗粒冲刷导流部件；另一方面，固体颗粒 理。 随着密封冲洗气进入动、静环密封面之间，与密封 （３）在泵计划检修时，用透光法检查密封端 面摩擦而发声。固体颗粒硬度较低，运行一定时 面，发现螺旋槽异常，更换新件。 间后，颗粒被粉碎，尖叫声消失。当再次有颗粒进 （４）］ＪＵ大巡检力度，及早发现问题。对有间歇 入密封面又发出声音，重复循环。 性响声的泵，安排计划检修。 通过采取以上措施，消除了干气密封泵在运 ４改进措施与结论 行中出现的尖叫声，能使泵安全运行，收到了明显 效果。 针对干气密封泵运行中出现的问题，采取了 如下措施： 作者简介：林绿镟，男，１９５９年１月生，工程师，通讯地址： （１）发现第二道密封外漏，立即抢修。 ５１０７２６广州石油化工总厂。