機(jī)械密封選型參數(shù)-NP總受被各種強(qiáng)迫PLAY|免費(fèi)國(guó)產(chǎn)在線觀看精品
機(jī)械密封的選型參數(shù)如下:
1. 輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì),如腐蝕性、固體顆粒含量和大小、密度、粘度、汽化壓力,介質(zhì)中的氣體含量,以及介質(zhì)是否易結(jié)晶等。
2. 安裝密封的有效空間(D與L)等。
3. 工藝參數(shù)
(1) 密封腔壓力P
密封腔壓力指密封腔內(nèi)的流體壓力,該參數(shù)是密封選用的主要參數(shù)。確定密封腔壓力時(shí),除需要知道泵進(jìn)口和出口壓力外,還需了解泵的類型和結(jié)構(gòu)。對(duì)新采購(gòu)的泵,Zui方便、可靠的辦法是向泵制造廠了解密封腔的壓力數(shù)據(jù);對(duì)現(xiàn)場(chǎng)在役設(shè)備,確認(rèn)密封腔壓力Zui簡(jiǎn)單的辦法是在密封腔上裝設(shè)壓力表。
為方便密封選用,表1給出了供參考的密封腔壓力值Pm。
表1不同類型泵的密封腔壓力值Pm(供參考)
| 泵的類型 | 估算公式 |
| 后蓋板帶背葉片、耐磨環(huán) | Pm=Ps+0.25(Pd-Ps),式中, Ps?泵進(jìn)口壓力,Pd?泵出口壓力,下同。 |
| 后蓋板帶平衡孔 | Pm=Ps+0.10(Pd-Ps) |
| 帶背葉片和平衡孔 | Pm=Ps |
| 后蓋板有耐磨環(huán),無(wú)平衡孔 | Pm=Ps+1.8bar |
| 開(kāi)式葉輪,無(wú)后蓋板和平衡孔 | Pm=Ps+C(Pd-Ps)注:C=0.1(Zui大葉輪直徑),C=0.3(Zui小葉輪直徑) |
| 后蓋板無(wú)耐磨環(huán),無(wú)平衡孔 | Pm=Ps(大部分立式泵均如此) |
| 雙吸泵 | Pm=Ps |
| 多級(jí)泵 | 根據(jù)平衡管、平衡盤和平衡鼓的布置來(lái)分析,密封腔壓力有時(shí)即是進(jìn)口壓力,有時(shí)是某一中間級(jí)出口壓力,有時(shí)是泵的出口壓力 |
(2) 流體溫度T 指密封腔內(nèi)的流體溫度。
(3) 密封圓周速度V 指密封處軸的周向速度,按下式計(jì)算。
V=πnd/60
式中 d?軸徑,m;
n?泵軸轉(zhuǎn)速,r/min。
三、機(jī)械密封型式的確定
1. 推壓型和非推壓型密封
推壓型密封:指輔助密封沿軸或軸套機(jī)械推壓來(lái)補(bǔ)償密封面磨損的機(jī)械密封,通常就是指彈簧壓緊式密封。
非推壓型密封:輔助密封固定在軸上的機(jī)械密封,通常為波紋管密封。
推壓型密封和非推壓型密封特點(diǎn)的比較見(jiàn)表2。
表2 推壓型密封和非推壓型密封特點(diǎn)的比較
| 推壓型密封 | 非推壓型密封 | |
| 壓縮單元 | 單彈簧或多彈簧 | 金屬波紋管或橡膠波紋管 |
| 軸的輔助密封 | 動(dòng)態(tài) | 靜態(tài) |
| 貿(mào)易用尺寸范圍 | 13~508mm | 18~305mm |
| 溫度范圍 | -268℃~232℃ | -268℃~427℃ |
| 壓力范圍 | 20.69MPa | 2.41MPa |
| 特點(diǎn) | 尺寸范圍大 高壓 適宜于特殊設(shè)計(jì) 適宜于采用特殊金屬 | 零部件少 固有的平衡型結(jié)構(gòu) 靜環(huán)磨損后,動(dòng)環(huán)能自由前移 高溫 |
| 價(jià)格 | 一般較低 | 一般較高 |
2. 平衡型和非平衡型密封
密封腔中的壓力作用在動(dòng)環(huán)上形成了閉協(xié)力,端面間的液膜形成開(kāi)啟力。
載荷系數(shù)K>1,密封為非平衡型密封。一般非平衡型只能用于低壓。當(dāng)壓力大于一定的限度,密封面間的液膜就會(huì)被擠出。在喪失液膜潤(rùn)滑及高負(fù)荷的作用下,密封端面會(huì)很快損壞。
非平衡型密封不能平衡液體對(duì)端面的作用,端面比壓隨流體壓力的上升而上升。
載荷系數(shù)K<1,密封為平衡型密封。內(nèi)裝式密封軸上的臺(tái)階使密封端面延徑向內(nèi)移但不減少密封面的寬度。密封的開(kāi)啟力不變,但由于動(dòng)環(huán)有較大的面積暴露在液體中,因此,閉協(xié)力被平衡了相當(dāng)一部分。
外裝式密封的平衡方法除作用力方向恰好相反外,其余與內(nèi)裝式密封相同。在這種情況下,要增加閉協(xié)力中的液壓的份額,以抵銷密封端面間液膜的開(kāi)啟力。
平衡型密封能部分平衡液體對(duì)端面的作用,端面比壓隨流體壓力的上升而緩慢上升。
一般非平衡型只能用于低壓,但對(duì)潤(rùn)滑性能差,低沸點(diǎn),易汽化介質(zhì)及高速工況,即使在低壓下,也應(yīng)選用平衡型密封。由于對(duì)于非平衡型密封, 當(dāng)密封腔壓力上升時(shí),會(huì)將密封端面間的液膜擠出,使密封面很快損壞。
平衡型密封能用于各種壓力場(chǎng)合。API682中規(guī)定除無(wú)壓雙重密封的外側(cè)密封答應(yīng)采用非平衡型密封外, 其余都應(yīng)是平衡型密封。
3. 單端面密封、無(wú)壓雙重密封和有壓雙重密封
單端面密封:只有一對(duì)摩擦副,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造、拆裝輕易,一般只需設(shè)置沖洗系統(tǒng),不需要外供封液系統(tǒng)。
有壓雙重密封(原稱為雙端面機(jī)械密封):有兩對(duì)摩擦副,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要外供封液系統(tǒng),密封腔內(nèi)通進(jìn)比介質(zhì)壓力高0.5~1.5bar的隔離液,起封堵、潤(rùn)滑等作用,隔離液對(duì)內(nèi)側(cè)密封起到潤(rùn)滑作用。
無(wú)壓雙重密封(原稱為串聯(lián)密封):有兩對(duì)摩擦副,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要外供封液系統(tǒng),密封腔內(nèi)的緩沖液不加壓,工藝介質(zhì)對(duì)內(nèi)側(cè)密封起到潤(rùn)滑作用。
一般情況下,應(yīng)優(yōu)先選用單端面密封,由于單端面密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,價(jià)格低。但在以下場(chǎng)合,優(yōu)先選用雙重機(jī)械密封。
(1) 有毒及有危險(xiǎn)性介質(zhì)。
(2) 高濃度的H2S。
(3) 易揮發(fā)的低溫介質(zhì)(如液化石油氣等)。
隨著社會(huì)對(duì)健康、安全和環(huán)境保護(hù)的愈來(lái)愈重視,無(wú)壓雙重密封的使用量逐年上升,該種密封可廣泛用于氯乙烯、一氧化碳、輕烴等有毒、易揮發(fā)、危險(xiǎn)的介質(zhì)。無(wú)壓雙重密封的內(nèi)側(cè)密封(第一道密封)是主密封,相當(dāng)于一個(gè)單端面內(nèi)裝式密封,其潤(rùn)滑由被密封的介質(zhì)擔(dān)當(dāng)。密封腔內(nèi)注滿來(lái)至封液罐的液體,未加壓。內(nèi)側(cè)密封一旦失效,導(dǎo)致密封腔的壓力進(jìn)步,即能由封液罐的壓力表顯示、記錄或報(bào)警。同時(shí)外側(cè)密封就能在維修前起到密封和容納泄漏液體的作用。
對(duì)一些有毒、含顆粒介質(zhì)(或腐蝕性相當(dāng)厲害的介質(zhì)),一般 可考慮以下方法:
(1) 采用合適的環(huán)境控制措施,如外沖洗+帶旋風(fēng)分離器的管路沖洗系統(tǒng)。
(2) 采用有壓雙重密封。
有壓雙重密封隔離液的壓力高于介質(zhì)壓力,因而泵送介質(zhì)不會(huì)進(jìn)進(jìn)密封腔。內(nèi)側(cè)密封起到阻止隔離液進(jìn)進(jìn)泵腔的作用。因此當(dāng)輸送諸如粘性、磨蝕性及高溫介質(zhì)時(shí),內(nèi)側(cè)密封由于沒(méi)有暴露在介質(zhì)中,因此可以不用昂貴的合金制作。外側(cè)密封僅僅起到不使隔離液漏進(jìn)大氣的作用。
4. 內(nèi)裝式和外裝式密封
內(nèi)裝式密封:指機(jī)械密封安裝在密封腔內(nèi)。
外裝式密封:指機(jī)械密封安裝在密封腔外。
由于內(nèi)裝式密封的受力情況好,比壓隨介質(zhì)壓力的增加而增加,其泄漏方向與離心力方向相反,因此一般情況均選用內(nèi)裝式機(jī)械密封。
API682中明確標(biāo)準(zhǔn)型的機(jī)械密封為內(nèi)裝式密封。
只有當(dāng)介質(zhì)腐蝕性極強(qiáng)時(shí),且又不想考慮用有壓雙重密封時(shí),才考慮選用外裝式機(jī)械密封。
5. 旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封
旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封指補(bǔ)償環(huán)隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械密封。
靜止式機(jī)械密封指補(bǔ)償環(huán)不隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械密封。
一般情況下均選用旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封,但在軸徑較大,轉(zhuǎn)速較高(密封圓周速度?25m/s),由于彈簧及其它旋轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生的離心力較大,動(dòng)平衡要求高,消耗的攪拌功率也大,應(yīng)選用靜止式機(jī)械密封。
此外假如介質(zhì)受強(qiáng)烈攪動(dòng)易結(jié)晶時(shí),也推薦采用靜止式機(jī)械密封。
6. 單彈簧和多彈簧機(jī)械密封
單彈簧機(jī)械密封,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,彈簧可兼起傳動(dòng)作用,但端面比壓不均勻,不適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
多彈簧機(jī)械密封,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,彈簧不能兼起傳動(dòng)作用,但端面比壓均勻,適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
一般情況下,推薦選用多彈簧機(jī)械密封。 如 API682中明確推壓型的標(biāo)準(zhǔn)密封為多彈簧結(jié)構(gòu)。
四、密封管路系統(tǒng)的選擇
單端面機(jī)械密封,無(wú)壓雙重密封的內(nèi)側(cè)密封的密封管路系統(tǒng)的選擇見(jiàn)表3,節(jié)流襯套、輔助密封裝置和雙重密封的管路系統(tǒng)的選擇見(jiàn)表4。
表3單端面機(jī)械密封,無(wú)壓雙重密封的主密封(內(nèi)側(cè)密封)的管路系統(tǒng)
| API方案 | 說(shuō)明 |
| Plan 1 | 從泵的出口引出,至密封的內(nèi)部循環(huán)。只推薦用于清潔液體,必須保證充足的循環(huán)量以維持密封面的條件。不推薦用于立式泵。 |
| Plan 2 | 無(wú)沖洗液循環(huán)的封死的密封腔。不推薦用于立式泵。 |
| Plan 11 | 從泵出口引出,經(jīng)孔板至密封,沖洗密封端面后進(jìn)進(jìn)泵腔。 不推薦用于立式泵。 |
| Plan 12 | 從泵出口引出,經(jīng)過(guò)濾器和孔板至密封,沖洗密封端面后進(jìn)進(jìn)泵腔。 不推薦用于立式泵。 |
| Plan 13 | 從密封腔引出,經(jīng)過(guò)孔板至泵進(jìn)口。 |
| Plan 21 | 從泵出口引出,經(jīng)孔板和冷卻器至密封,沖洗密封端面后進(jìn)進(jìn)泵腔。 |
| Plan 22 | 從泵出口引出,經(jīng)過(guò)濾器、孔板和冷卻器至密封,沖洗密封端面后進(jìn)進(jìn)泵腔。 |
| Plan 23 | 循環(huán)液通過(guò)一泵送環(huán)從密封腔引出,經(jīng)冷卻器返回密封腔。 |
| Plan 31 | 從泵出口引出,經(jīng)旋液分離器,清潔液自上部流出,進(jìn)進(jìn)密封腔;含有顆粒的液體從下部流出,返回泵進(jìn)口。 |
| Plan 32 | 外供沖洗液注進(jìn)密封腔,必須留意選用的沖洗液注進(jìn)后不會(huì)引起汽化,也不會(huì)污染泵送的介質(zhì)。 |
| Plan 23 | 從泵出口引出,經(jīng)旋液分離器,清潔液自上部流出,經(jīng)冷卻器進(jìn)進(jìn)密封腔;含有顆粒的液體從下部流出,返回泵進(jìn)口。 |
表4節(jié)流襯套、輔助密封裝置和雙重密封的管路系統(tǒng)
| Plan 51 | 密封腔底部封死,外部的容器提供封液。 |
| Plan 52 | 通過(guò)外部?jī)?chǔ)液器向無(wú)壓雙重密封提供緩沖液。正常運(yùn)行時(shí),由泵送環(huán)維持循環(huán)。儲(chǔ)液器通常向一廢氣回收系統(tǒng)連續(xù)排放氣體,其壓力低于密封腔內(nèi)液體的壓力。 |
| Plan 53 | 通過(guò)外部?jī)?chǔ)液器向有壓雙重密封提供隔離液。正常運(yùn)行時(shí),由泵送環(huán)維持循環(huán)。儲(chǔ)液器壓力高于密封腔內(nèi)液體的壓力。 |
| Plan 51 | 使用一有壓的外部隔離液儲(chǔ)液器或系統(tǒng)提供清潔的液體,循環(huán)通過(guò)外部壓力系統(tǒng)或泵來(lái)完成。儲(chǔ)液器壓力大于被密封的介質(zhì)壓力。典型的使用例子是有壓的雙重密封。 |
| Plan 61 | 密封壓蓋上設(shè)螺紋接頭,出廠時(shí)堵上,供買方使用。典型的例子是由買方提供輔助密封裝置的液體(如蒸汽、氣體和水等)。 注:對(duì)于立式泵,除采用Plan 13外,其它的單端面密封、雙重密封可以設(shè)置急冷型的輔助密封裝置。 |
| Plan 62 | 采用外供液體進(jìn)行急冷,以防固體在大氣側(cè)積聚。典型的用法是配合采用一個(gè)小間隙的節(jié)流襯套。 注:對(duì)于立式泵,除采用Plan 13外,其它的單端面密封、雙重密封可以設(shè)置急冷型的輔助密封裝置。 |