劉宗虎（蘭州石化設(shè)備維修公司綜合加工廠,蘭州 730060）

波紋管機(jī)械密封的應(yīng)用

劉宗虎（蘭州石化設(shè)備維修公司綜合加工廠,蘭州 730060）

摘 要：本文介紹了波紋管在機(jī)械密封中起著彈性元件和輔助密封元件的作用，波紋管機(jī)械密封易實(shí)現(xiàn)平衡型，不存在軸套帶臺(tái)階而引起結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配要求高的缺點(diǎn)，它可以不改變軸套結(jié)構(gòu)，只需要在軟環(huán)（石墨環(huán)）端面上按設(shè)計(jì)要求在較大范圍內(nèi)自由變動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)所要求的平衡程度，從而大大降低了端面比壓，減少端面磨損，延長(zhǎng)密封使用壽命。波紋管機(jī)械密封在化工、煉油廠常減壓裝置熱油泵上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并提出一些有價(jià)值的關(guān)于波紋管機(jī)械密封端面比壓及波紋管密封PV值設(shè)計(jì)理念，如何保證密封穩(wěn)定可靠的工作，提高使用其壽命及可靠性。

關(guān)鍵詞：波紋管機(jī)械密封；高溫?zé)嵊捅?；密封端面比壓；密封PV值

0 前言

焊接金屬波紋管機(jī)械密封（以下簡(jiǎn)稱波紋管機(jī)械密封）是由焊接金屬波紋管組件（包括前后環(huán)、焊接波片）、動(dòng)環(huán)和靜環(huán)、格蘭、軸套及軸套輔助密封圈組成，一個(gè)摩擦副相對(duì)于另一個(gè)摩擦副轉(zhuǎn)動(dòng)，阻止液體或其它介質(zhì)泄漏的一種裝置。由于波紋管本身不與軸套（軸）接觸，不存在輔助密封圈，所以在軸套上不可能出現(xiàn)磨痕和腐蝕斑點(diǎn)，并且也不存在因介質(zhì)沉淀結(jié)焦而糊死密封圈及密封圈在高溫下老化，失去彈性等缺陷，從而提高了密封的浮動(dòng)性和可靠性，這一點(diǎn)對(duì)高溫工況尤為重要。它主要應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)高溫泵密封及其它非腐蝕性介質(zhì)的密封。

波紋管機(jī)械密封，具有泄漏點(diǎn)少，抗震能力強(qiáng)，而且還具有良好的軸向和角向浮動(dòng)性，這樣就保證了密封可靠的貼合，顯著地提高了密封能力，即密封結(jié)構(gòu)補(bǔ)償性能好。波紋管組件在介質(zhì)壓力作用下，對(duì)密封端面產(chǎn)生軸向壓力，以致使密封端面始終保持良好的接觸，可靠地工作，因此具有短暫的抗抽空能力，這樣對(duì)操作工藝條件的變化具有很好地適應(yīng)能力。波紋管機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，除摩擦副外，再也沒有其它易損零件，對(duì)于軸套的加工精度大大降低，密封結(jié)構(gòu)更易簡(jiǎn)化，同時(shí)大大降低密封的制造、安裝的技術(shù)要求，使波紋管機(jī)械密封使用范圍擴(kuò)大到了高溫的工況。由于波紋管機(jī)械密封沒有有機(jī)材料或高分子材料的輔助密封圈，故適用于各種溫度范圍，最高可達(dá)420℃，最低可達(dá)-20℃。波紋管機(jī)械密封又屬于平衡型（K＜1）機(jī)械密封，端面比壓值較小，密封端面磨損少，摩擦功率低，因此密封的使用壽命大大延長(zhǎng)。另外，波紋管密封配有合理可靠的封油沖洗液，冷卻水輔助系統(tǒng)，為其密封保證正常工作提供了可靠有利的條件。

所以波紋管機(jī)械密封具備了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于安裝和檢修，適應(yīng)型強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，密封性能穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)等優(yōu)良的性能，使它在石油、化工、醫(yī)藥等行業(yè)漸漸得到了廣泛的應(yīng)用，并且充分證明它是一種很有前途的先進(jìn)的密封結(jié)構(gòu)。

1 的工況參數(shù)

生產(chǎn)裝置：500萬噸/年常減壓

泵型號(hào)：EΑPK2

P入=0.15Mpa

P出=1.02Mpa

介質(zhì)：常一淺油

介質(zhì)溫度：200℃

泵生產(chǎn)廠家：大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司

2 波紋管密封密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

泵在設(shè)計(jì)上配置了一個(gè)輔助襯套，原普通機(jī)械密封必須安裝在這個(gè)襯套上，這樣使得安裝普通機(jī)械密封復(fù)雜、困難，密封性能不可靠，密封零件加工精度要求高。因此新式改裝波紋管機(jī)械密封取消了原輔助襯套，直接使用密封的軸套來軸向定位葉輪，軸套密封圈為環(huán)形柔性纏繞石墨墊片，這樣波紋管密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安裝方便，快捷可靠。

3 波紋管密封設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 波紋管幾何尺寸

波片外徑：￠76

波片內(nèi)徑：￠58

波紋管載荷中徑（波形為正弦波）：De=67

3.2 波紋管的彈率

Pt=1.55×105Pa（經(jīng)過實(shí)際測(cè)量）

3.3 靜環(huán)

密封面的外直徑：￠73

密封面的內(nèi)直徑：￠65

經(jīng)過計(jì)算K=0.76

靜環(huán)外鑲在波紋管組件的前座環(huán)上

材料：M158K

3.4 動(dòng)環(huán)

2Cr13基環(huán)上噴涂Cr2O3

4 波紋管密封端面比壓

Pb=Pt＋（K－λ）P介－Pfr

其中 Pt—由波紋管彈力產(chǎn)生的端面比壓

K—載荷系數(shù)

λ-反壓系數(shù)。此泵全液工況取λ=0.5

P介—被密封的介質(zhì)壓力或壓差

Pfr—考慮密封面的變形、歪斜，以及波紋管密封因泄漏結(jié)焦而出現(xiàn)的摩擦阻力等因素的比壓。一般正常運(yùn)行情況下取Pfr=0

∴ Pb=2.638×105Pa

5 波紋管密封PV值

PbV=28.1×105M/S Pa

6 使用情況

此波紋管機(jī)械密封在生產(chǎn)裝置安裝使用后，用戶反映良好，經(jīng)機(jī)動(dòng)部門考核使用壽命長(zhǎng)達(dá)一個(gè)大檢修周期以上，完全達(dá)到了波紋管機(jī)械密封設(shè)計(jì)要求和滿足密封要求。我們建議在同類型泵和生產(chǎn)工藝相同的條件下可安裝此型號(hào)的波紋管機(jī)械密封。

7 后記

（1）波紋管密封密封性能可靠，設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特，更換方便迅速。

（2）若波紋管密封采用100℃左右的蠟油做沖洗流體液更好，避免泵的汽蝕和抽真空。

（3）為確保波紋管密封正常工作，強(qiáng)制冷卻水是必須保證的。提高水質(zhì)，使用軟化水做冷卻水，減少結(jié)垢現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧永泉.機(jī)械端面密封[M].石油大學(xué)出版社,1994.

[2]沈錫華.波紋管型機(jī)械密封[M].烴加工出版社,1987.

作者簡(jiǎn)介：劉宗虎（1963-），男，甘肅蘭州人?，F(xiàn)任職于蘭州石化維修公司綜合加工廠。