泵类机械密封在石油化工机械中的应用分析

泵类机械密封在石油化工机械中的应用分析

李彩霞

中化天津港石化仓储有限公司 天津市 河西区 300000

摘要：近年来，随着石油化工行业的发展，生产中的环保安全问题越来越受到人们的重视。在生产系统中，泵类装置是重要的组成部分，泵类设备的常见问题是设备的密封和泄漏问题。基于此，本文探讨了泵类机械密封在石油化工机械中的应用。

关键词：泵类机械密封；石油化工；应用

泵类机械密封在石油化工行业中占有重要地位，它不仅能促进整机的顺利运行，而且能促进石化行业的进步与发展。因此，泵类机械密封在石化机械应用中成为重点关注内容，一方面可提高整个泵类机械的密封效果；另一方面可保证整个机械作业的最终效果，提高产品质量。

一、石油化工机械中泵类机械密封基本概述

当前，在我国的石油化工机械生产中，石油化工旋转设备密封中泵类机械占据着石油化工机械的90%，目前我国主要应用的泵类机械密封方法一般采用以JB-1472为标准的泵用机械密封方式和以AB、59B、M7N等系列的国外机械密封方式。

我国自主研发的机械密封主要有非平衡型和平衡型两种方式。其中，非平衡型方式通常包括GX型泵类机械密封、103型泵类机械密封、104型泵类机械密封、105型泵类机械密封；平衡型方式通常包括GY型泵类机械密封、109型泵类机器密封、110型泵内机器密封和111型泵类机械密封，同时我国在石油化工机械应用中还会应用耐酸泵相应型号，其中主要有154型泵类机械密封、153型泵类机械密封等。国外的机械密封方法主要以ISO3069为标准的AB型泵类机械密封、59B型泵类机械密封、M7N型洞内机械密封等，而这些机械密封方法都通常属于金属波纹管机械密封方式。

二、石化装置中泵类机械密封应用的意义

石化装置的工作介质多是高温、高压、高腐蚀性介质，在运行中泵类机械的轴缝隙中就会出现介质泄露问题，对石油化工装置的安全性造成了极大的威胁。机械密封能有效解决旋转轴与机体间的缝隙问题，将旋转轴与机体间进行密封，因此，机械密封广泛应用在石油化工装置中的保障泵、反应釜、压缩机、转盘塔、搅拌器、离心机和过滤机等工艺设备，在阀门、旋转接头等设备也有广泛应用。随着近年来社会环保意识的不断深化，对石化装置中泵类密封的要求也越来越高，因此，各石油化工企业需进一步发展和应用机械密封的新理论和新技术，以提高机械密封的安全性与环保性。

三、石油化工泵类机械设备密封重要性

石油化工泵类机械密封的重要性体现在两方面，即导致内液泄露因素多，可采用密封技术对这些因素进行整体防护；通过密封技术的应用，保证了石油化工泵类机械设备的稳定、安全运行。

1、导致内液泄漏因素多，可采用密封技术整体防护。石油化工泵类机械设备内液泄漏的主要原因包括：

①人为因素：人为因素的影响一般体现在石油化工泵类机械设备的安装上，一些人员不会测试设备的安装质量，此时若设备连接处出现不密实、异物、密封损坏等现象，将导致设备运行中内液泄漏。

②环境因素：石油化工生产环境复杂，且相对恶劣，环境中的许多因素都会影响石油化工泵类机械设备的密封性能，如油污的腐蚀性等。同时，此类设备在运行生产中会产生强烈的振动，其可能会损坏密封性能，或导致设备的一部分脱落，如补偿弹簧等，这意味着辅助密封件不能正常工作。上述影响将导致石油化工泵类机械设备密封性能下降，出现内液泄露问题。

③受力因素：受力因素影响通常发生在石油化工泵类机械设备长期使用时，即泵类设备的运行必然会产生一定的应力，这种应力作用在设备的整体上，长期使用会使设备的某一部位产生轻微变形，一旦发生变形，设备的密封性能可能会降低，导致内液泄漏。由此可见，石油化工泵类机械设备发生内液泄漏的概率较高，可采用泵类机械密封技术进行全面防护，能最大限度地避免各种因素对设备密封性能的影响，表明该技术具有较高的应用价值。

2、通过密封技术的应用，保证了石油化工泵类机械设备的稳定安全运行。石油化工泵类机械设备在运行中发生内液泄露，说明设备处于异常状态，设备不能稳定正常运行，表明设备稳定性差，易导致设备故障，且故障不断恶化。同时，由于石油化工泵类机械设备中的内液具有一定的危险性，如石油作为可燃物，一旦泄漏到开放环境中，就可能与环境中的电力设备发生接触从而燃烧，进而带来安全影响。在这种情况下，泵类机械密封技术可有效避免内液泄漏的发生，从而保证了设备运行的稳定性和安全性，说明这项技术的应用对石化泵类机械设备来说较为重要，不可忽视。

四、石油化工泵类机械设备密封技术应用

1、材料选择。由于石油化工泵类机械设备的内液泄露问题不是最近才出现的，因而相关领域的研究人员对这一问题的研究由来已久，所以密封材料种类繁多，但不同密封材料的密封效果不同，盲目使用可能导致密封效果差，所以必须谨慎选择。当前，相关领域人员认为，石油化工泵类机械设备动静环零件强度不足，承压能力和耐受力较弱，是内液泄漏的高发点。因此，应尽量选用承压能力、耐受力强的密封材料，同时要注意材料的耐温性能，过去，许多石化企业采用碳石墨作为密封材料，这种材料的耐温性并不理想，易受气温影响而损坏，密封质量无法长期保证，因此，不建议继续使用碳石墨，在现代材料技术发展中，有许多性能更好的密封材料，如自润滑合金、纳米材料等，这种材料不仅承压力、耐受力强，密封性好，而且具有低熔点和自润特征，因此，可在石油化工泵类机械设备的密封应用中选用该种材料。

2、技术选型。密封材料通常用于设备外部，而设备内部仍缺乏防护。因此，为了进一步提高石油化工泵类机械设备的密封效果，在选材的基础上，还需做好技术选型，利用技术做好内防护。当前，石油化工泵类机械设备密封常用的密封技术有回流密封和非接触密封。

1)回流式密封。其主要改变石油化工泵类机械设备中内液的流向，并在设备中构建回流通道，使内液在流动中不继循环，此循环空间即为内防护空间。在内防护空间内，石油化工泵类机械设备内液一般不超过该空间范围，当液体接触范围边缘时，会受到机械传导或牵引力的影响而回流，从而实现了内部密封防护，当石油化工泵类外部材料的密封层出现问题时，内防护还可对内液进行密封，从而使内液泄漏概率降到最低。另外，需注意的是，回流密封技术的应用较普及，基本实现了零泄漏，因此该技术的应用价值高，值得关注。

2)非接触式密封。非接触密封主要针对石油化工泵类机械设备的动静环触端，采用流体流动方式构建流体膜，这样，动静环的相对位置将发生有利改变，利用流体膜能有效控制内液的流向，避免泄漏。非接触式密封的应用具有成本高、操作简单等特征，同时，流体膜能有效降低动静环的磨损率，有利于石化泵类机械设备的耐受性，值得考虑。

3、方案设计与实施。由于不同的石油化工泵类机械设备间存在差异，密封要求也不同，因此在选材和工艺选型基础上，应根据实际需要设计实施方案。方案的设计和实施先要明确方向，然后确定材料性能要求，最后才能实施，也就是说，以石油化工泵类机械设备的内液泄漏点为方案设计方向，此类设备上内液泄漏的高发点并不多，其中比较有代表性的是动、静环触端，以此为例，必须对触端进行检查分析，以确定密封材料和技术应用方向及性能水平。通常，动静环由软硬材料制成，两种材料在接触中会发生摩擦。当软质材料的摩擦面积小于硬质材料的0.3cm时，设备的密封性能良好，若软质材料的摩擦面积不符合这一标准，多余部分将由密封材料和技术补充，这也是两种应用的性能水平要求。

参考文献：

[1]史龙飞.石油化工机械装置中泵类机械密封的应用研究[J].现代制造技术与装备,2019(02).

[2]韩广玲.石化装置中泵类机械密封的应用分析[J].科技创新与应用,2017(27).

[3]黄永富.泵类机械密封在石油化工机械中的应用分析[J].现代机械与科技，2020(16).