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易汽化介质泵用机械密封的运行特点

编辑:赤士盾  时间:2020-06-30  点击量:

    易汽化介质泵用机械密封的运行特点:

    在石油化工行业中,易汽化类介质用泵(如轻烃介质用泵)在安全运行方面主要取决于轴封的可靠性。因为大多数轻烃介质是易燃易爆的危险性物质,如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙梯、丙稀等。这些介质不仅具有沸点低、易汽化等特点,而且具有髙蒸汽压、低黏度、低引火点、高污染性等特征。对于密封此类介质的机械密封,端面之间因流体易汽化而难以维持稳定的流体膜,处于气液混相不稳定摩擦状态,发生“汽喷”、“鸣叫”等现象,甚至密封端面完全打开而出现严重的泄漏,或者处于剧烈的干摩擦状态,使密封早期失效。因此,轻烃泵类密封问题一直是困扰长周期安全生产的现实问题。

    目前,对于输送轻烃等易汽化介质泵,国内主要采用单端面、双端面、串联式等接触式机械密封结构型式。

    对于轻烃泵用单端面接触式机械密封〈如图9-9所示),其密封端面之间并非存在一完整的液膜。一方面,由于摩擦端面处产生大量的摩擦热导致密封面温度升高,从而促使端面

    图9-9单端面密封结构

    1图9-9单端面密封结构.jpg

    间液膜汽化,使液体变成蒸汽而发生相变;另一方面,由于轻烃的饱和蒸汽压高于环境大气压(图9-10〉,轻烃介质流经密封端面间隙时产生压降,必然在某一位置发生汽化,即出现相变。因此,根据端面流体膜相态的不同可分为液相密封、气相密封或气液混相密封。

    图9~10石油化工介质蒸气压与温度的变化曲线

    2图9~10石油化工介质蒸气压与温度的变化曲线.jpg

    ①液相密封。如图9-11(a)所示,密封端面之间充满一层液膜,泄漏有可能以液体形式出现,此类密封为液相密封。其特点是膜压系数为一定值(图9-12)工作状态稳定,摩擦系数小,泄漏量也小。

    图9-11端面流体膜模型

    3图9-11端面流体膜模型.jpg

    ②气液混相密封。如图9-11(b)所示,密封端面之间充满一层由液体和蒸汽形成的混合膜,泄漏以气相形式出现,此类密封为气液混相密密封。其特点是膜压系数随温度不同而变化(图9-12),表明工作状态不稳定,易出现“汽喷”、“鸣叫”等现象,摩擦磨损严重,极易出现早期失效。

    ③气相密封。如图9-11(c)所示,密封端面之间充满一层由蒸汽形成的完整汽膜,泄漏以气相形式出现,此类密封为气相密封。其特点學膜压系数为一定值(图9-12),工作状:态稳定,但摩擦系数大,磨损量较大,使用寿命较短。

    图9-12端面膜压系数随温度的变化

    4图9-12端面膜压系数随温度的变化.jpg

    在石油化工行业中,对于易汽化类轻烃泵用单端面接触式机械密封,大多不是由于正常磨损而失效,主要是由于摩擦副处于汽液混相不稳定摩擦状态,易出现相态失稳而发生早期失效。工程上常常采取增大密封箱内介质压力或诸多冷却降温措施,尽可能使密封处于稳定的摩擦状态,但效果是有限的。

    另外,不论在何种摩擦状态下,均会出现被密封介质的泄漏,而轻烃类介质基本上具有较髙的污染性和危险性,难以达到现代环保要求。

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(责任编辑:机械密封https://www.jixiemifeng.net)

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