关于泵的密封改造的技术措施及探讨

关于泵的密封改造的技术措施及探讨朱祥玉(1)(1.东营博深石油机械有限责任公司山东东营257091)Zhuxiangyu(1)(1DongyingBosunPetroleumMechanicalCo.Ltd.,Dongying257091,China；)摘要:随着化工工业的发展,泵作为动力设备,在化工行业中的作用越来越重要.泵的密封改造工作也是保障设备正常运转的一项重要工作.本章主要介绍了泵在密封改造过程中的几个技术问题及措施..关键词:泵机械密封SometechnicalsolutionsanddiscussionaboutrepairingpumpsAbstract:Thepumpsismoreandmoreimportantforchemicalindurstrywithchemicalndurstrydeveloping.Repairingisimportantforequipmentnormalruning..Thispaperintroducesonetechnicalquestionsandsolutionsaboutrepairing.KeyWords:pumpsmechanicalseals在当今经济腾飞的时代,随着石油工业的发展,能源的开发,化工行业在国民经济发展中占有越来越重要的地位.在化工企业中,主要的动力设备之一即是泵.由于泵的用途非常广泛,使用环境也各不相同,不同的使用条件需要配备不同的泵用密封,因此泵在出厂时一般都配装盘根密封,而不配备机械密封.用户在使用时,可以根据自己的使用条件对泵进行密封改造,以达到理想的使用效果.对泵进行密封的改造工作,主要应注意以下几个方面的问题:一.机械密封类型的选择1.根据应用范围选择机械密封,从应用范围上分,机械密封分为内装式和外装式.外装式密封主要应用于压力不高,腐蚀性强的介质,.一般应用于化工厂,如盐化工等,介质腐蚀性强,要求压力不高,而对于炼油行业,腐蚀性稍差一点,要求压力高,一般在十几公斤左右,高的可达四五十公斤,.这时就应选用内装式机械密封.2.根据密封介质选择机械密封.1)根据密封介质的温度,粘稠度,有无颗粒杂质等特性选择密封的摩擦副和合适的密封结构.a.摩擦副的选择摩擦副材料大致分为几类，石墨，YG6，陶瓷,聚四氟乙烯等。对于无润滑性的介质，宜选用有润滑性的摩擦面，如石墨，陶瓷等，对于有润滑性的介质，若有颗粒杂质，则选用硬面摩擦副。常见摩擦副配对状况如下表配对摩擦副适用介质YG6-YG6有润滑性介质，有或无颗粒杂质YG6-陶瓷无或有润滑性介质，有或无颗粒杂质石墨.四氟-YG6或陶瓷无或有润滑性介质，无颗粒杂质b.密封结构的选择c.密封从结构上分,大致分为大弹簧,小弹簧,四氟波纹管机封及金属波纹管机封.四氟波纹管机封主要用于化工泵,介质腐蚀性强,压力不高,一般在0.5-2Kg/cm2,用于外装式.对于粘稠状介质或介质含大量杂质,宜选用大弹簧机封..因为大弹簧对介质的大粘稠度及颗粒敏感度差这样弹簧不至于失效.小弹簧及金属波纹管机封主要用于比较纯净的介质.如果用在粘稠度大或含有大量颗粒的介质,小弹簧或金属波纹容易被堵塞,另外金属波纹管机封能耐较高温度,对于高温泵宜选用金属波纹管机封..从耐压性能上分,密封类型有平衡型和非平衡型两大类,对于压力在10公斤以下,应选用非平衡型密封.若泵的压力超过10公斤/cm2,则应选择耐高压的平衡型或部分平衡型机械密封.,(2)密封的结构型式所适用的介质环境如下表所示:机械密封结构型式适用介质环境非平衡型机械密封介质压力≤10Kg/cm2平衡型机械密封介质压力＞10Kg/cm2大弹簧机械密封粘稠介质,富含颗粒杂质介质易结购介质小弹簧机械密封比较纯净介质不易结购介质金属波纹管机械密封温度超过300度高温介质比较纯净介质不易结购介质四氟波纹管机械密封腐蚀性强压力在0.5-2Kg/cm2的低压介质二.对泵进行数据测绘，为泵设计机械密封1．确定好机械密封的类型结构后,需要对泵进行测绘,以确定机械密封的结构尺寸,并为其设计轴套,压盖及其它相关部件,.设计轴套压盖时,轴套压盖与泵的安装尺寸应尽量与原泵配带的轴套压盖尺寸一致.否则设计出的轴套压盖安装不到泵上或安装上后不合适.密封能否长期可靠运行的一个关键设计尺寸即是压缩量.有时轴套压盖的尺寸关系到了密封的压缩量.对于小弹簧,波纹管机封,其压缩量一般在3-5mm压缩量不宜过大,压缩量过大会缩短密封的使用寿命,甚至会造成热裂.对于大弹簧机械密封,压缩量一般在十几毫米.压缩量在安装时可以根据实际情况进行确定或调整.2．设计机械密封时，要根据机械密封的类型，泵及介质的特点合理设计密封的冷却系统。冷却系统设计是否合理，也是影响密封使用寿命的一个关键因素。为了延长泵的使用寿命，冷却水应采用经过软化的水，软化水在冷却设备时不易在设备上结垢。许多石化企业，特别是小企业，冷却水没有经过软化处理，这样的水在冷却设备时遇到高温极易在设备上结垢，影响设备的正常运转,同时密封的性能也会受到影响,严重时甚至会使密封失效。遇到这种情况,在安装时应及时与企业进行沟通,为了设备的正常运转,对冷却水应进行软化处理.三.机械密封PV值的计算机械密封设计完成后,则需要进行密封PV值的计算.以确定密封设计是否合理,能否长期可靠运行.密封的PV值是直接反映机械密封能否正常使用的重要性能参数.每种配对的摩擦副都有一个PV极限值[PV].密封在运行过程中实际PV值如果超过[PV],则密封使用寿命就会缩短,严重时运行不长时间后就会热裂.因此密封PV值的计算是设计机械密封的重要步骤.㈠密封端面间平均膜压的计算密封的PV值计算关系到一个重要的力学参数——平均膜压。油田及石化企业泵用机械密封多数是在混合摩擦状态下工作的，在流体润滑状态和混合润滑状态下,密封面间存在流体膜层,即存在膜压Pm，膜压是开启密封面的反启力，密封端面间平均膜压Pm与密封介质压力Ps之比为膜压系数,以Km表示，它反映了机械密封在被密封流体压差Ps作用下端面间流体膜的承载能力大小。由于石化企业泵用密封均为内装式,这里只讨论内装式机械密封的膜压.(1)对于液相机械密封,其膜压系数计算公式为：Km=2222221112lnRRRRR式中：R1,R2———密封面内外半径。(2)对于气相机械密封,其膜压系数为：Km=13[1+1211PP]式中：P1,P2———密封环内外侧压力。通过以上数据，则可计算密封面间的平均膜压即开启力：Pm=PS·Km①㈡计算端面比压Pb在混合摩擦状态下工作的机械密封,密封面间不仅存在膜压,还有部分固体接触,密封面间还存在接触压力Fb，单位面积上的接触压力称之为比压Pb，则端面比压为:Pb=bfFA②(1)接触压力Fb的计算对于内装式机械密封,其接触压力为：Fb=Fsp+Fs-Fm③其中1)Fsp--弹簧或波纹组件的弹力,其数值可以由仪器测得;2)Fs--介质通过机械密封作用在密封面上的闭合力Fs=PS·A1④PS--被密封介质压力；A1--流体内机械密封的承压面积；22213.14()4mddA式中：d2———密封摩擦面外直径dm——平衡直径，对于弹簧式机械密封,其值为与动环辅助密封圈配合的轴或轴套直径，对于金属波纹管密封,其值为dm(d1+d2)/2。3)Fm--密封端面间液膜反启力；Fm=Pm·Af⑤Pm--密封端面间平均膜压Af--密封端面实际接触面积Af=22213.14()4dd⑥式中：d2,d1———密封摩擦面外直径与内直径；将①⑥代入⑤,可计算密封面间液膜反启力;通过②③④⑤及Fsp，则可计算端面比压Pb。㈡计算密封摩擦面的平均线速度V摩擦环平均线速度为：33.141060dV中n⑦摩擦接触面中径为：212ddd中=n—主轴转速；d1—窄摩擦环内径d2—窄摩擦环外径。由②⑦可得密封的工作PV值.密封能够正常工作,应使密封的工作PV[PV]常用摩擦副极限[PV]值如下表所示如果通过计算,密封的工作PV[PV]则需要调整密封的摩擦端面,轴套等相关尺寸,以使密封的工作PV[PV]四.安装机械密封的设计在泵的密封改造中是一项很重要的工作,.同时机械密封的安装对于泵的改造也是至关重要的.下面几点在安装时不应忽视,应引起重视/⒈在安装机械密封之前,应首先对泵的运行条件有一个大体了解.如泵的冷却水是否软化,管线过滤网是否完好等,如有不利于泵运行的工况,应及时与企业进行沟通,改善泵的运行条件,保证生产正常进行.⒉安装时应注意对机械密封摩擦副的平面度进行检测.机械密封加工完成后,如果存放时材料配对密封副[PbV]MPam/s旋转环静止环不同材料碳石墨耐蚀镍铸铁3.503陶瓷85%Al3O399%Al2O3碳化钨6%Co17.5156%Ni硅化石墨碳化硅相同材料碳石墨1.7515陶瓷0.3503碳化钨4.204硅化石墨17.515整体碳化硅17.515间短即进行安装,则密封面的平面度一般不会有问题.但如果存放时间很长,则在安装时,首先应对密封面的平面度进行检测.因为机械密封的摩擦面大多是通过过盈配合镶嵌到密封座上的.如果存放时间过长,由于应力适放,密封面会产生弯曲变形,密封面的平面度就会被破坏,这样的密封安装到泵上后会引起滴漏..因此,安装存放时间过长的机械密封,在安装前应对密封面的平面度进行检测.密封面的平面度应小于0.005mm,如果平面度不合格,则应对密封面进行研磨.⒊安装机械密封是一个比较精密细致的钳工工作.要求安装人员要细心,并且需要一个比较干净的装配环境.装配时泵的各个关键部位,如轴的外圆,,止口台阶等都要擦洗干净,在安装密封时应注意观察与辅助密封圈配合部位的状况,安装时注意不要损坏密封圈.倒角不好的要用锉刀修整.⒋安装机械密封时应注意一个关键的装配尺寸:压缩量.密封的压缩量是影响密封寿命的一个重要因素.其大小根据密封型式不同而不同.大弹簧密封的压缩量一般在十几毫米,小弹簧和波纹管机封的压缩量一般在3--5mm密封的压缩量一般在设计轴套压盖时已经确定,在安装时可以通过调整轴套,压盖密封垫来调整.⒌安装机械密封时应注意在摩擦副上添加润滑油,若在夏天,机油或黄油均可.若在冬天,最好添加机油.因为冬天黄油粘稠度太大,添加黄油在盘车时会对密封产生很大的阻卡力矩.⒍机械密封安装完成后,应首先用手盘车.看运转是否正常,是否有阻卡的迹象.如果有阻卡迹象,则说明安装有问题,应拆泵重新进行检查.找出毛病后重新进行安装.安装完成后进行试泵.试泵时应先跟操作工交待好,向泵内灌满液体,保证密封端面的良好润滑.⒎盘车完成后,即可开泵进行运行.在泵启动时应注意观察泵运行时的声音是否正常,密封部位有无其它异常现象,用手触摸一下密封部位,看是否发烫.若无其它任何异常状况,方可离开.密封安装才算完成,.以上是泵的密封改造中应引起重视的几个关键问题。通过密封的设计及安装，为泵安装了可靠的机械密封。一般情况下是能正常运转的。但是，泵在运行过程中，有时也会由于许多未可知因素造成密封的失效。这时，我们应通过技术服务，找出密封失效的原因所在，做好与客户的沟通解释工作。朱祥玉电话:[phone]