唐 敏

（中國石化股份有限公司長嶺分公司，湖南　岳陽　414012）

·潤滑與密封·

流體阻塞密封在液態(tài)烴泵上的應(yīng)用

唐 敏

（中國石化股份有限公司長嶺分公司，湖南岳陽414012）

分析精丙烯塔中間泵密封泄漏原因，介紹液體阻塞密封的原理及良好效果。

中間泵；密封；泄漏；液體阻塞密封

一、引言

中石化長嶺分公司氣體分離廠的精丙烯塔中間泵頻繁發(fā)生密封泄漏故障，嚴(yán)重時(shí)丙烯介質(zhì)從密封端面處快速漏出，裝置被迫停工，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運(yùn)行。為了從根本上解決這一問題，公司引入美國ITT公司的3620型丙烯泵，配置美國FLOWSERVE公司生產(chǎn)的QBBW/QBQW型流體阻塞機(jī)械密封，自投用至今，效果良好。

二、密封泄漏原因分析

機(jī)械密封之所以能夠起密封作用是由于機(jī)械密封端面間存在著端面膜，而端面膜的形態(tài)又決定了密封的效果。端面膜分液相、汽液混相與汽相等三種型式，端面膜存在著不同形態(tài)的原因是被密封液體接近飽和狀態(tài)時(shí)，出現(xiàn)沸騰或閃蒸，即發(fā)生相變。而端面膜一旦發(fā)生相變，膜的反壓力就會發(fā)生較大變化，從而導(dǎo)致端面貼合不穩(wěn)定。如果膜的反壓力大于施加給端面的正壓力（使機(jī)械密封端面貼合的壓力），端面就會被推開，密封發(fā)生泄漏。

經(jīng)計(jì)算得知，當(dāng)丙烯的溫度在45～53℃之間波動時(shí)，非常容易出現(xiàn)正壓力與飽和蒸汽壓相等的情況，一旦遇到這種情況，端面液膜就會在端面間劇烈沸騰，致使反壓力大于正壓力，端面被打開，丙烯從端面處大量泄漏出來。如果能夠做到使介質(zhì)的飽和蒸汽壓遠(yuǎn)小于端面正壓，則可以獲得穩(wěn)定的端面膜，密封就不會泄漏；如果該膜具有較好的成膜性能（潤滑性能好），則密封的使用壽命會大大提高。

三、流體阻塞機(jī)械密封的密封原理

假設(shè)需要密封的流體為A，機(jī)械密封的作用是防止流體從機(jī)械密封的一端流向另一端，而產(chǎn)生流動的原因是機(jī)械密封的兩側(cè)存在壓差。對于單端面機(jī)械密封，流體的流動方向是流體A（丙烯）流向大氣，因?yàn)榱黧wA的壓力大于大氣壓，此時(shí)端面間流體膜的成分為流體A。由以上分析可知，在現(xiàn)有的工況下，丙烯作為端面膜時(shí)，端面很容易被沖開。如果在流體側(cè)的另一端采用比流體A壓力更大的流體B，且流體B在現(xiàn)有的工況下成膜性能好，所形成的端面膜穩(wěn)定，這就實(shí)現(xiàn)了密封介質(zhì)的轉(zhuǎn)化，使原先不易解決的密封泄漏問題得到了解決。我公司進(jìn)口泵所配置的流體阻塞機(jī)械密封原理就是如此。

圖1　流體阻塞機(jī)械密封原理圖

如圖1所示，該流體阻塞機(jī)械密封為動態(tài)平衡帶壓密封系統(tǒng)，所謂動態(tài)平衡就是機(jī)械密封端面所受到的正壓力始終保持在一定范圍內(nèi)，不隨流體A壓力的變化而變化；調(diào)壓缸活塞上部為流體B，選擇合適的活塞上下承壓面積比及合適剛度的彈簧可保證流體B比流體A高出0.1～0.2MPa的壓力，這樣可保證內(nèi)、外密封端面間的端面膜為B。流體B為合成白油，在上述工況下，白油的飽和蒸汽壓遠(yuǎn)小于端面正壓，可獲得穩(wěn)定的端面膜。調(diào)壓缸活塞下部為引壓側(cè)：流體A的動態(tài)壓力直接引至活塞下部，活塞隨壓力的變化而上下運(yùn)動，使上部流體B的壓力隨流體A的壓力變化而同向變化，形成動態(tài)密封；借助驅(qū)液環(huán)（泵送環(huán)）的強(qiáng)制循環(huán)和熱虹吸的重力循環(huán)，造成對密封摩擦副的有效沖洗與散熱；同時(shí)裝有密封液換熱器。通過觀察活塞位置指示板的位置，可以判斷密封是否處于正常狀態(tài)。

四、使用效果

由于流體阻塞機(jī)械密封可以提供穩(wěn)定的端面膜，且靜環(huán)材質(zhì)耐磨性好，在長達(dá)4年多的實(shí)際使用過程中，密封使用一直較穩(wěn)定，期間只出了兩次故障，都屬于靜環(huán)磨損，在及時(shí)處理后恢復(fù)正常。目前密封使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的使用效果。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該4臺泵以往每年的維護(hù)成本在180萬以上，進(jìn)行改造的4臺丙烯泵的一次性投入約為350萬人民幣，但維護(hù)費(fèi)用低，使用3年即可收回成本，之后每年可節(jié)約130萬元以上的生產(chǎn)成本。

五、結(jié)語

流體阻塞機(jī)械密封的先進(jìn)性在于它的設(shè)計(jì)理念比較獨(dú)特：通過逆向思維，使輕烴類的密封轉(zhuǎn)化成了潤滑油的密封，原本不易解決的密封泄漏問題得到了徹底解決。進(jìn)口設(shè)備雖然一次性投入費(fèi)用高，但從長遠(yuǎn)看，由于該設(shè)備屬于關(guān)鍵設(shè)備，故障少，壽命長，其所產(chǎn)生的綜合效益是可觀的。

[1]北京石油設(shè)計(jì)院編.石油化工工藝計(jì)算圖表[M].烴加工出版社，1985.

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（2015-03-31）