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4.2.4 机械密封冲洗、冷却及管线系统

四、机械密封冲洗、冷却及管线系统

1、机械密封冲洗、冷却[10、3、14](见表1-20)

表1-20机械密封冲洗、冷却[

名称

简图

特点

用途

 

向双端面或单端面密封的高压侧部位直接注入液体称“冲洗”。一般泵均应进行冲洗,尤其是轻烃泵更应如此。冲洗的目的是为了密封、冷却和润滑:

⑴密封 密封腔内通入与介质相容的液体(外循环),从而达到:防止高温、有毒及贵重介质从泵轴漏出;防止含有固体颗粒的介质漏入密封腔内,磨损密封面;防止易汽化结冰的介质(如液化气)漏入密封腔内产生气体,造成干摩擦而磨损密封面;防止易结晶的介质漏入密封腔内,因冷却形成结晶而磨损密封面;在负压下,防止空气和冲洗液漏入泵内

⑵冷却 防止高温介质进入密封腔内;导走动环和静环工作时产生的摩擦热

⑶润滑 保持密封面之间有一层液膜起润滑作用

图 第31496201344401327.jpg5页

以被密封介质为冲洗液,由泵出口侧引出一小部分液体,向密封端面的高压侧直接注入,进行冲洗,然后流入泵腔内

适用密封腔内压力小于泵出口压力,大于泵进口压力,介质温度不高(温度≤80℃),不含杂质的场合

外冲洗

 

 

封液

图 第351496201374190251.jpg

另用一种冲洗液,冲洗液应为:

⑴清洁,不含固体颗粒的无腐蚀,温度较低(通常40℃)

⑵具有一定的润滑性,不影响工艺产品质量

⑶在操作条件下不易产生汽化

用于被密封介质温度较高,容易汽化以及杂质含量较高的场合

冲洗液压力要比密封腔内介质压力高0.1~0.2MPa


循环冲洗

图 第36页1496201403191505.jpg

借助于密封腔内叶轮使密封圈内的液体进行循环。带走的热量为机械密封产生的热量、与自冲洗比较,冷却水消耗少

由于泵内叶轮扬程小,因此适用于泵进出口压差小的场合

 

 

 

 

 

向密封端面的低压侧注入液体或气体称“急冷”。目的是对密封端面进行冷

却,用以隔绝空气或湿气,防止或清除沉淀物(其中包括冰)、润滑辅助密封、

熄灭火花、稀释和回收泄漏的介质

图 第36页1496201496664554.jpg

冷却效果好,使动环、静环和密封圈得到良好冷却作用

为了防止注入液体的泄漏需采用辅助密封,如衬套、油封或填料密封

急冷液一般用水或蒸汽或氮气,但要注意冷却水的硬度,否则会产生无机物堆积到轴上

用于密封易燃易爆,贵重的介质,可以回收泄漏液

用于被密封介质易结晶和易汽化,辅助密封端面产生微量温升而导致端面形成干摩擦

急冷液压力通常为0.02~0.05MPa,进出口温差控制在3~5℃为宜

 

图 第36页1496201576914111.jpg

冷却(或加热)有自冲洗冷却、静环外周冷却、夹套冷却和直接冷却(仅用于外装式密封)4种类型。一般均属于间接冷却,效果比急冷差

对冷却水质量要求不高

冷却面积大小必须使密封介质的温度比该介质在外界气压下的饱和温度低20℃~30℃,通常要使密封腔温度在70℃以下

图(a)、(b)、(c)中冷却水不与介质直接触,介质不会污染冷却水,冷却水可以循环使用

图(b)中冷却水因有可能被泄漏的介质污染,不推荐循环使用

冷却(或加热)被密封介质,防止温度过高而使密封面之间液体汽化产生干摩擦,或对被密封介质保温,防止介质凝固

通常,被密封介质温度超过150℃(若用波纹管式密封介质温度会操嘎315℃)以及锅炉给水泵,或低闪点的介质都需要夹套

冷却水消耗量

进行密封冷却水消耗量可参考图1-27查取[9]。如果采用其它介质冷却(或冲洗),消耗量需要进行换算。如果除进行密封外,泵体和支座还需要冷却时,冷却水消耗量是上述之和。消耗量大小需由泵厂提供,或参考表1-20查取

冷却

水质

通常采用干净的新鲜水或循环水,但水的污垢系数要小于0.35m2K/kW[8][4×10-4(m2·h·℃)/kcal],否则应采用软化水

冷却系统

进行密封与泵的冷却系统参见图1-28、图1-29

机械密封冷却措施

[2、8]

介质

温度℃

常温~80

80~150

150~200

润滑性好的油类

自冲洗

自冲洗,静环背冷密封腔夹套冷却

自冲洗加冷却器密封腔夹套冷却

其它

<60℃,自冲洗

60~80℃,自冲洗静环背冷

自冲洗加冷却器密封腔夹套冷却

 

图 第37页

图1-27 机械密封冷却水消耗量[9]

注:冷却水出口温度不超过30℃

例:介质压力P=2.5MPa  密封轴径d=60mm  泵轴转速n=1500r/min  

介质温度t=120℃   则 冷却水消耗量Q=2.5L/min

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图 第38页

图1-28  机械密封典型结构及管线接口(参见表1-23)[8]

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Q-急冷接口;F-冲洗接口;D-排液接口;V-排气接口;B-隔离液接口

表1-23 自冲洗与循环冲洗冷却水用量比较[3]

冲洗方法

图示

冷却水消耗量,t/Y

自冲洗

图 第38页

1-冷却水流量1.39L/s;

2-冲洗液入口温度316℃

3-冲洗液出口温度82℃;冲洗液流量63cm3/s

4-节流套

4.33×104

循环冲洗

图 第39页1496202034516213.jpg

1-冷却水流量0.126L/s;

2-冲洗液入口温度99℃

3-冲洗液出口温度82℃;冲洗液流量63cm3/s

4-节流套;

5-副叶轮(循环冲洗液)

0.4×104

2、单端面密封和串联密封中主密封的管路系统[8](见表1-22)

表1-22单端面密封和串联密封中主密封的管路系统

介质

简图

说明

用途

图 1496202075579801.jpg第39页

从泵壳引到密封的内部循环

结构简单,但对系列泵灵活性能小,如改用其它冲洗型式困难较大,一般不采用,仅在专门设计的泵或普通清洁水使用

图 第39页1496202134419341.jpg

轴封箱接口封死,不设循环冲洗液,但设有必要的密封腔、水冷夹套和节流衬套(除非另有规定)

用于不需要循环冲洗的泵,如某些波纹管机械密封或输送不易汽化的介质

图 第39页1496202149738656.jpg

从泵出口引出,通过孔板到密封腔内的循环

用于一般介质,使用最广。输送介质不超过密封极限温度

图 第39页1496202170196093.jpg

从泵壳引出,通过过滤器和孔板到密封腔的循环

用于输送介质有微量不洁净,但仍属于清洁的介质,一般少用,输送介质温度不超过密封极限温度

图 第39页1496202193348310.jpg

从密封箱引出,通过孔板回到泵入口的循环

用于输送介质温度不高,而密封腔压力较高的场合

图 第40页1496202221145375.jpg

从泵壳引出,通过孔板和冷却器到密封的循环

用于输送介质温度不超过密封极限温度的场合

图 第40页1496202242925799.jpg

从泵壳引出,通过过滤器,孔板和冷却器到密封的循环

实际是方式12和腐蚀21的组合,用于上述二种情况同时存在的场合

图 第40页1496202263449880.jpg

从密封室(带输液环)引出,经冷却器后再返回到密封室的循环

当输水的温度大于80℃,烃类温度大于150℃时用

当密封腔配有起到泵作用的液封轮时,才能使液体循环

图 第40页1496202290927735.jpg

从泵壳引出液体,经旋流分离器,清洁液体由上部进入密封室的循环,含有固粒的液体由下部返回泵的吸入口

用于含有固体颗粒的介质。固体颗粒有一定硬度,比液体相对密度大,能进行旋流分离的介质

图 第40页1496202317733353.jpg

外供清洁的液体注入目的室内,液体性质由用户决定,卖方需提供需要量和压力

外供液体压力须高于密封室压力。用于不干净介质时,靠近叶轮密封室的一侧,需设置辅助密封装置,喉部

(节流衬套)

图 第40页1496202333622005.jpg

从泵壳引出,经旋流分离器分离的清洁液体再经冷却器到密封室内,含有固体颗粒的液体返回到泵吸入口

用于输送介质温度高于密封使用温度,其它同方式31

图 第40页

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冷却器

带关闭阀的压力表

表盘式温度计

带关闭阀的压力开关

旋流分离器

流量指示器

Y型过滤器

流量调节阀

关闭阀

逆止阀

孔板

注:1、表中简图栏内的方式号与API610标准相同。

2、进行密封接口见图1-28。

3、节流衬套、辅助密封装置、串联密封或双端面密封的管路系统[8](见表1-23)

表1-23 节流衬套、辅助密封装置或双端面密封的管路系统

简图

说明

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第41页

密封室底部封死,封液(通常使用甲醇)用于双端面密封或单端面密封起隔离作用。输送介质往往是易结晶(低温时),通过甲醇起部冻作用,只进不出,漏损后,由储液器补充。这种系统通常需带有辅助密封装置

第41页1496208905464957.jpg

非加压式外供密封液,储液器上部与大气相通,密封液压力低于密封室内的压力,密封液靠密封室内的输液环进行强制循环,通常用于串联密封

密封液的性质由用户提供,密封液的流量、压力和温度由卖方提供

第42页1496208959130724.jpg

加压式外供密封液,储液器上部与压力源相通,密封液压力高于密封室内的压力,密封液靠密封室内的输液环进行强制循环,通常用于双端面密封

密封液的性质由用户提供,密封液的流量、压力和温度由卖方提供

第42页1496209019392495.jpg

外供清洁液体通入密封室内,再由密封室出来到外部系统的循环,是一种常见的密封系统,常用于双端面密封

密封液的性质由用户提供,密封液的流量、压力和温度由卖方提供

第42页1496209035307795.jpg

密封压盖上留有螺孔,出厂时堵上,供用户使用

当用户需要向辅助密封通入蒸汽或气体、水等时,这些流体的性质由用户提供,流体的流量、压力和温度由卖方提供

常用于单端面或双端面密封

第42页1496209056806416.jpg

外供流体急冷(蒸汽、气体、水等),常用于带节流衬套或辅助密封装置的单端面或双端面密封

外供流体的性质由用户提供,密封液的流量、压力和温度由卖方提供

注:1、表中所列方式图仅为常用的,用户可以根据不同的使用条件确定其它方式。

2、表中简图栏内的方式号系与API610标准相同。符号含义说明见表1-22。

3、进行密封接口见图1-28。

4、进行密封冲洗管线(ISO/DIS5199、GB3215-82)(见表1-24)

表1-24 进行密封冲洗管线

简图

说明

适用于

软填料密封

单机械密封

双机械密封

辅助密封

图第43页

没有管路



图第43页

循环液由泵出口引至密封腔(内部返回)



图第43页

循环液由泵出口引至密封腔,然后返回到泵入口



图第43页

循环液经旋液分离器到密封腔(内部返回),污液管至泵入口



图第43页

循环液经旋液分离器到密封腔污液管线至排液系统



图第43页

循环液用密封腔内叶轮由密封腔密封腔内抽出,通过换热器回到密封腔




图第43页

内部循环液通过密封,然后返回到泵入口



图第43页

外供液体到密封腔再流入泵内,或到辅助密封

图第43页

外供液体(如注入液、隔离液)到密封腔/辅助密封,出口外至一外部系统

图第43页

隔离液或清洗液由高位槽供给,依靠温差或泵送装置进行循环



图第43页

隔离液或清洗液由增压槽供给,依靠温差或泵送装置进行循环



图第44页

隔离液由增压槽供给,由温差或泵送装置进行循环,增压槽由泵出口通过升压装置升压(如槽内带隔膜)




图第44页

隔离液或清洗液由高位槽供给



注:辅助密封可用于软填料密封,单机械密封和双机械密封。


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