密封是機械設備的重要組成部分。凡與流體接觸的可拆卸的設備以及機器中將兩個(gè)流體空間隔開(kāi)并作相對運動(dòng)(旋轉或往復)的部件之間都存在密封問(wèn)題。在煉油業(yè)中,存在大量高溫熱油類(lèi)易燃介質(zhì),這類(lèi)介質(zhì)包括常減壓渣油、焦化原料油、催化油漿等,具有高溫、高粘度、低自燃點(diǎn)、高污染性等特性。在輸送高溫重油類(lèi)介質(zhì)的機泵中,離心泵應用 廣泛。這類(lèi)泵軸封一般采用機械密封,端面之間因介質(zhì)易結焦,機械密封可能在顆粒摩擦不穩定狀態(tài)下工作,導致密封失效,機封發(fā)生泄漏,引起著(zhù)火,不僅損失大量物料,還造成嚴重的 問(wèn)題和環(huán)境污染。隨著(zhù)環(huán)境保護和 生產(chǎn)要求的提高,對設備密封的要求也在提高。高溫熱油泵需一種性能優(yōu)良的密封以滿(mǎn)足 生產(chǎn)和環(huán)境保護的要求。
機械密封基本類(lèi)型有:(1)接觸式和非接觸式密封;(2)內裝式和外裝式機械密封;(3)內流式和外流式機械密封;(4)非平衡式和平衡式機械密封;(5)單端面、雙端面及多端面機械密封。密封的基本形式有:波紋管機械密封、窄環(huán)刃邊機械密封、集裝式機械密封、開(kāi)淺槽機械密封等。
高溫不銹鋼齒輪油泵機械密封的選用一直是一大難題,如催化裂化油漿泵、常壓塔底泵、初餾塔底泵、減壓塔底泵、減壓蠟油泵、延遲焦化的輻射進(jìn)料泵等。高溫不銹鋼齒輪油泵的工作介質(zhì)具有以下特點(diǎn):
溫度高:一般在300~400℃;介質(zhì)粘度大:在300~400℃時(shí),運動(dòng)粘度為12~180m㎡/s;介質(zhì)含顆粒:如催化劑、焦炭、砂粒等雜質(zhì);機械密封形式為波紋管機械密封。
重油溫度高(300℃以上),密度大、粘度高、凝固點(diǎn)低、油品酸值較高,預熱不充分時(shí),粘稠的介質(zhì)包裹著(zhù)機械密封的動(dòng)、靜環(huán)及彈性體。當機泵開(kāi)始運轉時(shí),波紋管扭曲不平衡,動(dòng)靜環(huán)脫開(kāi)泄漏;高溫介質(zhì)進(jìn)入密封腔后,極易造成密封面裂紋泄漏;渣油酸值高,對機械密封的密封面和波紋管都有 的腐蝕;高溫熱油極易造成各密封點(diǎn)O形圈的老化失效;常壓塔底渣油和減壓塔底渣油內有很多泥沙顆粒,進(jìn)入機械密封動(dòng)密封面,造成密封面磨損高溫不銹鋼齒輪油泵泄漏。
由于原機械密封存在問(wèn)題,造成了機封大面積的頻繁泄漏,其密封失效的原因有:
(1)波紋管機封失彈或斷裂引起的密封失效
波紋管在使用過(guò)程中,其剛度或彈性會(huì )慢慢減小,試驗和實(shí)際應用表明,當波紋管的失彈量超過(guò)設計初始壓縮量的18~20%時(shí),整個(gè)波紋管機械密封會(huì )發(fā)生泄漏。使用中發(fā)現,金屬波紋管機封在溫度低于200℃時(shí),失彈現象不明顯,但在高溫工況下(溫度超過(guò)300℃)使用,泵很快發(fā)生泄漏。還有一種情況,工作介質(zhì)結晶沉淀甚至凝固在波紋管的縫隙中,波紋管變形能力減小甚至喪失變形能力。高溫和載荷是造成波紋管失彈的主要原因。
(2)配對摩擦副中石墨環(huán)的過(guò)度磨損引起密封失效
發(fā)生泄漏后,將失效的機封拆下檢查,發(fā)現石墨密封環(huán)磨損嚴重,金屬波紋管機封的端面比壓受波紋管的直徑影響,而直徑隨壓力的變化而改變,當波紋管受外壓,其直徑隨壓力的加大而逐漸縮??;當波紋管受內壓,其直徑隨壓力的加大而逐漸加大。由于壓力過(guò)大,導致摩擦副摩擦嚴重,石墨環(huán)過(guò)度磨損引起泄漏。
(3)配對摩擦副中硬質(zhì)合金環(huán)的表面熱裂引起密封失效
在生產(chǎn)使用中發(fā)現,密封摩擦副的硬質(zhì)合金環(huán)出現由硬面中心向外發(fā)散的許多粗細不一的徑向裂紋,這是熱裂導致的密封失效。產(chǎn)生熱裂的主要原因是過(guò)高的局部熱應力,其中硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座兩種材料的線(xiàn)膨脹系數存在差別,采用堆焊結構還是整體結構,密封冷卻沖洗系統中沖洗液的類(lèi)型、沖洗方式和流量的大小等因素,都可能引起密封端面發(fā)生熱裂。