高温不锈钢泵双端面机械密封的研究

单端面波纹管机械密封系统、、使用范围广，但在实际使用中存在许多问题，如密封介质易产生泄漏，造成物料损失和环境污染；密封端面存在摩擦磨损、使用寿命短；密封件易产生热变形、热裂、热胀失效等。随着   、环保及节能要求的提高，炼化企业对高温不锈钢泵密封装置使用性能的要求越来越高。
　　为   高温不锈钢泵机械密封的状况，研究了一种新型非接触式油膜机械密封。
　　1、双端面机械密封的结构和土作原理
　　液膜润滑非接触式机械密封与接触式机械密封相组合的双端面密封结构：左侧为一非接触式波纹管机械密封，右侧为一接触式波纹管机械密封。工作原理为：   先，通过主压盖上的注入孔通进洁净的冷却冲洗蜡油，其压力可在   范围内(0.3~0.5MPa)变化；右侧的接触式机械密封在运行状态下主要是阻止冲洗蜡油向大气外泄漏，而左侧非接触式机械密封能把少量的洁净蜡油(不超过5L/h)增压后泵送入密封箱内。该密封结构的关键是设计的非接触式机械密封能使低压蜡油增压至超过重油的压力，阻止重油进入机械密封的附近区域。
　　正常运行状态下，应通过压盖上的注入孔通进洁净的冲洗蜡油，其注入压力控制在0.3~0.5MPa之间。此时，尽管冲洗油的压力小于密封重油的压力(大于0.6MPa)，但由于非接触式机械密封具有增压泵送作用，使蜡油经非接触式机械密封后压力增加至大于密封重油的压力，从而使少量的洁净蜡油输送进泵内，能够   重油的泄漏及对环境的污染，达到健康、   和环保生产的要求。
　　2、双端面机械密封土作参数
　　双端面机械密封的参数主要有工况参数：转速、压力等，密封性能参数：泵入量、端面温升、摩擦扭矩等。
　　(1)密封腔压力的测量
　　采用外加设备使密封流体循环和增压的实验台，一般均直接测量密封腔的平均压力。采用在密封腔上安装   压力表测量密封腔介质和封液的压力，压力表便于直接读数。
　　(2)泵入量的测量
　　泵入量是液膜非接触式密封的一个重要指标，可采用流量计测量。
　　(3)摩擦扭矩的测量
　　机械密封端面摩擦扭矩的测量主要采用支反力法和传递法。支反力法根据动力机械在转动扭矩的作用下所产生支座反力的变化来测量扭矩；传递法根据弹性元件在传递扭矩时所产生的物理参数的变化来测量扭矩。采用在电机与密封主轴之间安装扭矩传感器，传感器将测得的信号传递给扭矩转速仪，然后将扭矩仪的信号输入计算机，通过计算机内的数据采集卡，用已编写的机械密封测控软件进行信号采集和数据处理，可获得转轴扭矩。
　　(4)温度的测量
　　机械密封端面温度的测量主要有热电阻法、热电偶法和红外测量法。热电阻法利用导体或半导体的电阻随温度变化的性质进行测量；红外测量法是用红外色谱仪测温的一种方法。采用红外测量法可测量密封端面温度和密封腔流体温度。
　　3、双端面机械密封的优点
　　双端面机械密封具有许多优良性能，主要表现在以下方面：
　　(1)密封效果好
　　利用螺旋槽可实现封油向介质泵送，避免热油向外泄漏。而密封外侧接触式密封防止了封油泄漏问题。
　　(2)端面温度低
　　虽然温度较高，但是   高温度约100℃，比现场应用中摩擦副处于350℃的情况改变很大，如果再采用背冷方式，温度会   低。
　　(3)冷却水用量少
　　只有在背冷时才用冷却水，比原来现场冷却水用量大幅度降低。
　　(4)端面磨损小、寿命长
　　通过对连续运转后的密封动、静环的分析研究，非接触式动、静环的端面几乎未磨损，接触式端面磨损比原来用密封端面时减轻，且热裂情况未发生，使用寿命延长。
　　4、工业应用要求
　　为双端面机械密封的正常运转，实现其优良的密封功能，应用中应满足如下要求：
　　(1)双端面机械密封之间需注入冲洗冷却蜡油，其压力控制0.3~0.5MPa，且应将蜡油进行过滤。
　　(2)根据高温不锈钢泵现场条件，选择采用外冲洗冷却辅助系统，冷却蜡油的温度控制在150℃以下。
　　(3)密封运行过程中应定期对外侧密封温度进行监测，其温度控制在200℃以下。
　　高温不锈钢泵原采用接触式波纹管机械密封，易发生热油泄漏着火，造成物料损失，还带来严重的   隐患等问题。双端面机械密封解决了密封介质频繁泄漏问题，密封效果好，使用寿命长，端面温度低，控制了因高温造成的端面热裂和环烷酸对密封件的腐蚀，此外，辅助系统结构简单，冷却水用量少，经济效益好，符合长周期   运行的要求及环境保护要求，具有工业推广价值。