如何选用机械密封

摘要  选用性能可靠、价格合理、安装相对方便的机械密封；高温重质油泵和液态烃泵用机械密封的选用。

一、选用性能可靠、价格合理、安装相对方便的机械密封
    对于转动设备使用的机械密封，泄漏过大将无法使用，必须进行维修或更换。因此，要以设备长周期平稳运行为目的，选用机械密封要以可靠性为首要指标，同时参考其价格合理程度。一般来说，焊接金属波纹管机械密封，在使用上相对其他各类机械密封的性能要可靠许多，主要因素有：
    1．波纹管机械密封的密封端面受力相对较均匀；
    2．波纹管机械密封的追随性较好，可以在一定程度上弥补由于转轴的挠曲变形、设备振动、动静环与轴套的同轴度误差等因素，所产生的端面间隙（一般要求小于1 μm），从而减少机械密封的泄漏；
    3．波纹管机械密封与大弹簧型机械密封相比，受轴套表面腐蚀的影响较小；
    4．波纹管机械密封的静环是用螺栓紧固在机械密封压盖上。而大部分弹簧型机械密封的静环，基本上都是依靠O形密封圈同机械密封压盖的过度配合，以及流体压力与外弹簧的作用来密封，要受到压盖密封面的配合尺寸及腐蚀程度的影响，密封效果较差。但是，焊接金属波纹管机械密封价格相对较高，但以“单位费用的设备运转周期”来衡量，大部分的设备使用焊接波纹管机械密封要经济得多。尤其像丹东克隆集团生产的DBM系列，动环与轴套通过螺栓紧固，密封面设计为平面密封，安装方便，受轴套腐蚀影响小，密封效果好。

二、高温重质油泵用机械密封的选用
    对于石油化工行业，高温重油介质泵的机械密封选用，一直是一大难题。例如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、减压塔底泵等。高温重油泵的介质具有以下共同特点：
    1．温度高。一般在340～400℃；
    2．介质黏度大。在工作温度下一般运动黏度为（12×180）×10⁶m/s；
    3．介质含有颗粒。如催化剂、焦炭、含有沙粒等其他杂质。
    对于高温重油介质泵用机械密封，现各企业都采用焊接波纹管机械密封。目前使用情况较好的有DBM型，XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。
    波纹管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏B、C等不锈钢、耐腐蚀高温合金等。有的波片采用双层结构，使其承压力从2MPa上升到5MPa，这些都有效地解决了波纹管的失弹问题。针对波纹管内侧结焦和结炭以及含有固体颗粒等情况，解决的办法有关资料已作了相关的说明，比如：采用蒸汽吹扫、摩擦副采用“硬对硬”、外冲洗等等，在一定程度上起到了较好的作用。
    但是以前提出的各种方法，在实际应用中，由于种种因素的影响效果不够理想。为了更好地提高机械密封的使用寿命，针对各种情况，建议应把以下措施综合起来采用：
    (1)将金属波纹管设计成旋转型结构，旋转的波纹管机械密封有自清洗的离心作用，这可以减少波纹管外围深积和内侧结焦；
    (2)对摩擦副组对材料，建议使用“硬对硬”结构，一般采用碳化钨对碳化钨（其中选YG6-YG6）和碳化钨对碳化硅。选用“硬对硬”结构，必须注意几个问题：
    冷却系统要保障供给，禁止冷却水中断，以防端面温度升高，润滑膜闪蒸而降低密封端面的润滑，加剧磨损。
    机械密封在安装过程中，要给密封端面浇一些润滑油（机油或黄油均可）。以防在启泵时，密封端面由于缺乏润滑而造成干摩擦。
    采用清洁的外冲洗是解决溶剂颗粒堆积的有效方法，但这种方法浪费较大，而且各种泵的介质、温度、压力又各不相同，一般要求冲洗液压力比介质侧压力高0.07～0.12MPa，外冲洗系统结构就更复杂，加之外冲洗设施的投入以及维护费用的消耗，有时弊大于利，尤其是一些小型企业。因此，许多企业的油封系统弃之不用。针对这些情况，建议使用配有隔离介质的多密封结构，如油浆泵、回炼油泵等，使用双端面机械密封，在两组密封端面之间充满隔离介质（干净的机油等）。这种结构可有效地延长机械密封的使用寿命，一般可达到6000～8000h。另外，采用这种结构还应该考虑：
    靠近叶轮的一组密封端面材料选用“硬对硬”结构，如YG6-YG6，而靠近机械密封压盖的一组密封端面既可选用“硬对硬”结构，也可选用浸铜或锑的碳一石墨对碳化钨、碳化硅；对高温油泵选用的隔离介质，要具有热分解温度、燃点、闪点高（一般在260℃以上）、热氧化稳定性好、高温蒸发损失小的特点。

三、液态烃泵用机械密封的选用
    液态烃介质是一种低温液化气体，具有低沸点、低戮度、高蒸气压等特性。在这种工况下使用的机械密封，密封件材料会出现冷脆性，大气中的水气会在密封装置的大气侧面上冻结，摩擦副端面液膜容易气化等。尤其是当介质稍有泄漏，漏出的液态烃在大气侧立即气化，带走大量的热，机械密封环境温度急剧下降，一般的密封材料，如橡胶或聚四氟乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄漏增大。有些企业采用双端面机械密封，在介质和大气之间设一隔离室，其间通以密封油，以缓和低温的影响。但这种结构的机械密封安装复杂，且还需配封液系统，使用温度也受限制，代价比较高。
    根据实际经验，使用波纹管机械密封比较好，主要表现在用金属波纹管和柔性石墨代替辅助密封圈，解决了密封圈材料发生冷脆而失弹及缓冲作用的问题，如用DBM型，YH604/606/609型等。在液态烃泵上使用波纹管机械密封时应注意：
    1．金属波纹管材料选用耐低温、韧性好的Hastelloy-C（耐热镍基合金），AM350，Carpenter20等；
    2．摩擦副材料在两种特殊情况下的选用：①对连续运转的设备，介质内若含有较多的固体颗粒，此时选用“硬对硬”结构较好，在实际应用中选了YG6-YG6，一般连续运转寿命在8000h以上；②对间歇性的运转设备，摩擦副选用碳化钨或碳化硅对特种石墨。
    3．由于在低温条件下，摩擦副端面的气化对机械密封性能影响很大，除选取较适合的材料外，合理选取端面比压，主要是波纹管的压缩量，一般比通常使用中所给的压缩量大15%～30%为宜。在机械密封元件靠近大气侧通入25℃左右的冷却水，以改善摩擦副润滑环境。