流体阻塞密封在液态烃泵上的应用

唐 敏

（中国石化股份有限公司长岭分公司，湖南　岳阳　414012）

·润滑与密封·

流体阻塞密封在液态烃泵上的应用

唐 敏

（中国石化股份有限公司长岭分公司，湖南岳阳414012）

分析精丙烯塔中间泵密封泄漏原因，介绍液体阻塞密封的原理及良好效果。

中间泵；密封；泄漏；液体阻塞密封

一、引言

中石化长岭分公司气体分离厂的精丙烯塔中间泵频繁发生密封泄漏故障，严重时丙烯介质从密封端面处快速漏出，装置被迫停工，严重影响生产运行。为了从根本上解决这一问题，公司引入美国ITT公司的3620型丙烯泵，配置美国FLOWSERVE公司生产的QBBW/QBQW型流体阻塞机械密封，自投用至今，效果良好。

二、密封泄漏原因分析

机械密封之所以能够起密封作用是由于机械密封端面间存在着端面膜，而端面膜的形态又决定了密封的效果。端面膜分液相、汽液混相与汽相等三种型式，端面膜存在着不同形态的原因是被密封液体接近饱和状态时，出现沸腾或闪蒸，即发生相变。而端面膜一旦发生相变，膜的反压力就会发生较大变化，从而导致端面贴合不稳定。如果膜的反压力大于施加给端面的正压力（使机械密封端面贴合的压力），端面就会被推开，密封发生泄漏。

经计算得知，当丙烯的温度在45～53℃之间波动时，非常容易出现正压力与饱和蒸汽压相等的情况，一旦遇到这种情况，端面液膜就会在端面间剧烈沸腾，致使反压力大于正压力，端面被打开，丙烯从端面处大量泄漏出来。如果能够做到使介质的饱和蒸汽压远小于端面正压，则可以获得稳定的端面膜，密封就不会泄漏；如果该膜具有较好的成膜性能（润滑性能好），则密封的使用寿命会大大提高。

三、流体阻塞机械密封的密封原理

假设需要密封的流体为A，机械密封的作用是防止流体从机械密封的一端流向另一端，而产生流动的原因是机械密封的两侧存在压差。对于单端面机械密封，流体的流动方向是流体A（丙烯）流向大气，因为流体A的压力大于大气压，此时端面间流体膜的成分为流体A。由以上分析可知，在现有的工况下，丙烯作为端面膜时，端面很容易被冲开。如果在流体侧的另一端采用比流体A压力更大的流体B，且流体B在现有的工况下成膜性能好，所形成的端面膜稳定，这就实现了密封介质的转化，使原先不易解决的密封泄漏问题得到了解决。我公司进口泵所配置的流体阻塞机械密封原理就是如此。

图1　流体阻塞机械密封原理图

如图1所示，该流体阻塞机械密封为动态平衡带压密封系统，所谓动态平衡就是机械密封端面所受到的正压力始终保持在一定范围内，不随流体A压力的变化而变化；调压缸活塞上部为流体B，选择合适的活塞上下承压面积比及合适刚度的弹簧可保证流体B比流体A高出0.1～0.2MPa的压力，这样可保证内、外密封端面间的端面膜为B。流体B为合成白油，在上述工况下，白油的饱和蒸汽压远小于端面正压，可获得稳定的端面膜。调压缸活塞下部为引压侧：流体A的动态压力直接引至活塞下部，活塞随压力的变化而上下运动，使上部流体B的压力随流体A的压力变化而同向变化，形成动态密封；借助驱液环（泵送环）的强制循环和热虹吸的重力循环，造成对密封摩擦副的有效冲洗与散热；同时装有密封液换热器。通过观察活塞位置指示板的位置，可以判断密封是否处于正常状态。

四、使用效果

由于流体阻塞机械密封可以提供稳定的端面膜，且静环材质耐磨性好，在长达4年多的实际使用过程中，密封使用一直较稳定，期间只出了两次故障，都属于静环磨损，在及时处理后恢复正常。目前密封使用效果良好，达到了预期的使用效果。根据统计，该4台泵以往每年的维护成本在180万以上，进行改造的4台丙烯泵的一次性投入约为350万人民币，但维护费用低，使用3年即可收回成本，之后每年可节约130万元以上的生产成本。

五、结语

流体阻塞机械密封的先进性在于它的设计理念比较独特：通过逆向思维，使轻烃类的密封转化成了润滑油的密封，原本不易解决的密封泄漏问题得到了彻底解决。进口设备虽然一次性投入费用高，但从长远看，由于该设备属于关键设备，故障少，寿命长，其所产生的综合效益是可观的。

[1]北京石油设计院编.石油化工工艺计算图表[M].烃加工出版社，1985.

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1671-0711（2015）06-0055-02

（2015-03-31）