机械密封选用必备指南

来源：化工活动家公众号
作者：JokerJohn

机械密封在实践应用中不断地得到改进，使得机械密封应用更加广泛和完善。虽然如此，但由于诸多因素的影响，机械密封的使用寿命有长有短，长的可达1~2年，短的只有2~3月，甚至几周时间。接下来为大家分享机械密封在应用中的选用指南。

1、选用性能可靠、价格合理的机械密封对于转动设备来说，机械密封是为设备的正常运转服务的，机械密封泄漏过大将无法使用，必须对其进行维修或更换。因此，要以设备的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它各类机械密封的性能要可靠许多，主要因素有：

波纹管机械密封的密封端面受力相对较均匀；
波纹管机械密封的追随性较好，它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1μm)，从而减少机械密封的泄漏；
波纹管机械密封与大弹簧型机械密封相比，它受轴套表面的腐蚀影响较小；
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”型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，它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相对价格较高，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金属波纹管机械密封要经济、省事的多。尤其象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。

2、高温重质油泵用机械密封的选用对石油化工行业来说，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、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化的辐射进料泵等。
高温重油泵的介质具有以下共同的特点：

温度高：一般在340~400℃；
介质粘度大：在工作温度下一般运动粘度为(12~180)×10-6m/s；
介质含有颗粒：如催化剂、焦炭、含有沙粒等其它杂质。

对于高温重油介质泵用机械密封，现在各个企业都采用焊接金属波纹管机械密封。现在使用情况较好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH604/606/609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，这些都有效的解决了波纹管的失弹问题。
【机械密封选用必备指南】针对波纹管内侧结焦和积炭以及含有固体颗粒等情况，解决的办法有关资料已做了相关的说明，比如采用蒸汽吹扫、摩擦副采用“硬对硬”、采用外冲洗等等，这些在一定程度上起到了较好的作用，这里不再过多阐述。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。为了更好的提高机械密封的使用寿命，节资降耗，针对各种情况，建议应把以下措施综合起来采用：
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沉积和内侧结焦；
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，必须注意以下几个问题：

冷却系统要保障，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) 。以防在起泵时，密封端面由于缺乏润滑而造成的干摩擦；
采用清洁的外冲洗是解决溶剂颗粒堆积的比较有效的方法之一，但这种方法浪费较大，而且各种泵的介质、温度、压力(一般要求冲洗液压力比介质侧压力高0.07~0.12MPa)又各不相同，外冲洗系统结构就更繁杂，加之外冲洗设施的投入以及维护费用的消耗，有时会造成弊大于利，尤其是一些中小型企业。因此许多企业的封油系统弃之不用，或者就没有设这套系统，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以上。另外，采用这种结构还应考虑以下两点：

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-石墨对碳化钨或碳化硅；
对高温油泵选用的隔离介质，要具有热分解温度、自燃点、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。

3、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、低粘度、高蒸气压等特性。在这种工况下应用的机械密封，会使密封件材料出现冷脆性，大气中的水汽会在密封装置的大气侧面上冻结，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是当介质稍有泄漏，漏出的液态烃在大气侧立即汽化，带走大量的热，机械密封环境温度急剧下降，使用一般的密封材料，如橡胶或聚四氟乙烯普遍变脆，导致密封失效，泄漏增大而一发不可收拾。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，其间通以封油以缓和低温的影响。但这种结构的机械密封安装要求复杂，且还需配封液系统，使用温度也受到限制，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、YH-604/606/609型等。在液态烃泵上使用波纹管机械密封时应注意以下几点：
金属波纹管材料选用耐低温、塑性及韧性好的Hastelloy-C，AM350，Carpenter20等；
摩擦副材料在两种特殊情况下的选用：