低温泵机械密封泄漏问题的解决措施(2)

(一)增大了介质端机械密封摩擦副液膜宽度

　　由于介质压力和弹簧力的作用，使密封端面上有一定的压紧力，在动环和静环之间形成很小的间隙，在此间隙上形成液膜，由于间隙很小，介质通过时阻力很大，从而阻止了液体的泄漏，并且可以起到润滑摩擦副，减轻磨损的作用。此液膜存在一个液膜压力其大小由以下公式可知：p+p0=ps+psp如图4所示：

图4 干气密封的稳定状态时作用力图

　　p———密封面间的压紧力；p0———液膜压力；ps———介质压力；psp———动环弹簧力。

　　液膜压力延密封面半径是变化的，密封面外侧是液膜压力最大值，等于泵内介质压力P，延半径方向逐渐降低，到密封内侧变为零。其分布近似呈直线，但随液体性质而略有不同。由于存在正压抽空，膜靠近内侧端流体膜压力低于输送温度下介质的饱和蒸气压，使介质液膜在密封端面之间发生汽化的现象，液膜宽度变小。使用干气密封以后，由于氮气的背压存在，增大了密封面内侧液膜压力，使其发生正压抽空的几率降低或使正压抽空影响降低，从而增加了液膜宽度，延长了主机械密封运转周期。

　　由上述可看出，干气密封的独特之处就在于密封面的螺旋槽结构，它成功地使机械密封两密封面由接触式变为非接触式，从而达到良好的密封性能并且大大延长了密封使用寿命。

(二)解决了主机封微量泄漏的影响程度

　　改造前的机封，当发生正压或负压抽空时，主机封会发生微量泄漏，使用干气密封以后，增加了主机封的背压，致使低于背压的泄漏无法到达二级密封，即使大于背压的工艺介质泄漏，到达二级干气密封以后也会气化(压力降低所致)由火炬系统进行燃烧处理，从而使工艺介质不会大量外泄至大气中，确保了设备现场环境的安全和不被污染。

(三)解决了由于抽空造成的静环脱落

　　生产中由于操作不稳定，有时会出现瞬时负压抽空，泵不能输送液体介质，此时密封腔内介质压力低于大气压力，作用在动环背面的闭合力(由弹簧压力和介质压力组成)小于作用在密封端面的开启力(由端面接触压力和流体膜压力组成)，动环将向左产生轴向移动，与静环迅速脱开，由于此时两端面间已是负压，静环在其背部大气压力的作用下可能与防转销脱开，并在其与动环间瞬间摩擦力的带动下旋转一定角度，使得整个密封装置不能复位而失效。产生端面分离后，当压力恢复正常时除了会产生瞬间异常泄漏外，动环或补偿环可能会因辅助密封圈与轴(套)卡住而无法复位闭合或动环复位与静环接触不良产生端面偏磨引起密封失效。改造后在动静环座与动静环之间增加了卡环，使静环位置在工艺波动前后始终保持一致，从而解决了由于工艺波动等原因引起的负压抽空造成整个密封装置不能复位引起的失效。

(四)解决了密封圈因介质组份复杂导致溶胀、腐蚀及不耐低温等问题

　　改造后使用PTFE材质的密封圈，其适用介质组份范围广，能有效的防止介质对其的溶胀及腐蚀，另外PTFE的适用温度范围为-100℃～260℃，其优良的耐低温性能能解决因低温造成的密封圈补偿作用失效，攻克了密封圈在低温下经常失效的难题。C型环组件特殊的结构是在C型环密封结构的基础上增加了弹簧圈，弹簧圈的弹力有效增加了密封圈的跟随性;C形环在压力的作用下，迫使环口上下张开，压力越大，张开的力就越大，从而达到密封的目的；又因为C形环的材质为PTFE，从而解决丁腈橡胶的耐低温性差以及硅橡胶的跟随性、补偿性差的问题，起到了很好的密封作用。改进机械密封后，取得了良好的效果。

三、结语

　　干气密封为非接触式轴封，可靠性高，寿命长，维护方便，辅助系统简单，功率消耗低，使用极长，维护方便，使用极限线速度高，但价格比较昂贵，一般比串级机械密封大五倍。我厂的低温轻烃泵自密封改造后运行状况良好，由于氮气既作为密封气又可作为干燥气，对冷泵的预冷等要求不再苛刻，故障率明显下降，同时，也解决了冷泵中介质易挥发、润滑性差而导致机封主密封损坏，使用寿命短的问题。所以，干气密封在装置机械密封故障率高的如乙烯精馏塔回流泵，脱甲烷釜液泵等重要的轻烃冷泵内有推广应用价值，对乙烯装置稳定运行具有较大的实际意义。