易汽化介質(zhì)泵用機械密封的運行特點

    易汽化介質(zhì)泵用機械密封的運行特點：

    在石油化工行業(yè)中，易汽化類介質(zhì)用泵（如輕烴介質(zhì)用泵）在安全運行方面主要取決于軸封的可靠性。因為大多數(shù)輕烴介質(zhì)是易燃易爆的危險性物質(zhì)，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙梯、丙稀等。這些介質(zhì)不僅具有沸點低、易汽化等特點，而且具有髙蒸汽壓、低黏度、低引火點、高污染性等特征。對于密封此類介質(zhì)的機械密封，端面之間因流體易汽化而難以維持穩(wěn)定的流體膜，處于氣液混相不穩(wěn)定摩擦狀態(tài)，發(fā)生“汽噴”、“鳴叫”等現(xiàn)象，甚至密封端面完全打開而出現(xiàn)嚴(yán)重的泄漏，或者處于劇烈的干摩擦狀態(tài)，使密封早期失效。因此，輕烴泵類密封問題一直是困擾長周期安全生產(chǎn)的現(xiàn)實問題。

    目前，對于輸送輕烴等易汽化介質(zhì)泵，國內(nèi)主要采用單端面、雙端面、串聯(lián)式等接觸式機械密封結(jié)構(gòu)型式。

    對于輕烴泵用單端面接觸式機械密封〈如圖9-9所示），其密封端面之間并非存在一完整的液膜。一方面，由于摩擦端面處產(chǎn)生大量的摩擦熱導(dǎo)致密封面溫度升高，從而促使端面

    圖9－9單端面密封結(jié)構(gòu)

   

    間液膜汽化，使液體變成蒸汽而發(fā)生相變；另一方面，由于輕烴的飽和蒸汽壓高于環(huán)境大氣壓（圖9-10〉，輕烴介質(zhì)流經(jīng)密封端面間隙時產(chǎn)生壓降，必然在某一位置發(fā)生汽化，即出現(xiàn)相變。因此，根據(jù)端面流體膜相態(tài)的不同可分為液相密封、氣相密封或氣液混相密封。

    圖9~10石油化工介質(zhì)蒸氣壓與溫度的變化曲線

   

    ①液相密封。如圖9-11(a)所示，密封端面之間充滿一層液膜，泄漏有可能以液體形式出現(xiàn)，此類密封為液相密封。其特點是膜壓系數(shù)為一定值(圖9-12)工作狀態(tài)穩(wěn)定，摩擦系數(shù)小，泄漏量也小。

    圖9-11端面流體膜模型

   

    ②氣液混相密封。如圖9-11(b)所示，密封端面之間充滿一層由液體和蒸汽形成的混合膜，泄漏以氣相形式出現(xiàn)，此類密封為氣液混相密密封。其特點是膜壓系數(shù)隨溫度不同而變化（圖9-12)，表明工作狀態(tài)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)“汽噴”、“鳴叫”等現(xiàn)象，摩擦磨損嚴(yán)重，極易出現(xiàn)早期失效。

    ③氣相密封。如圖9-11(c)所示，密封端面之間充滿一層由蒸汽形成的完整汽膜，泄漏以氣相形式出現(xiàn)，此類密封為氣相密封。其特點學(xué)膜壓系數(shù)為一定值（圖9-12），工作狀:態(tài)穩(wěn)定，但摩擦系數(shù)大，磨損量較大，使用壽命較短。

    圖9-12端面膜壓系數(shù)隨溫度的變化

   

    在石油化工行業(yè)中，對于易汽化類輕烴泵用單端面接觸式機械密封，大多不是由于正常磨損而失效，主要是由于摩擦副處于汽液混相不穩(wěn)定摩擦狀態(tài)，易出現(xiàn)相態(tài)失穩(wěn)而發(fā)生早期失效。工程上常常采取增大密封箱內(nèi)介質(zhì)壓力或諸多冷卻降溫措施，盡可能使密封處于穩(wěn)定的摩擦狀態(tài)，但效果是有限的。

    另外，不論在何種摩擦狀態(tài)下，均會出現(xiàn)被密封介質(zhì)的泄漏，而輕烴類介質(zhì)基本上具有較髙的污染性和危險性，難以達(dá)到現(xiàn)代環(huán)保要求。

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