高压高速机械密封结构解决方案.ppt

高压密封，高速密封的应用 一、概述 按照JB/4127.2机械密封分类标准，当密封腔体压力超过3MPa时所采用的机械密封就属于高压机械密封；密封端面平均线速度为25~100m/s被定义为高速机械密封。 高压高速密封可以采用浮环密封，机械加浮环密封，干气密封，金属波纹管等很多形式的密封。此处仅研究弹簧式机械密封。 1.技术关键 （1）机械密封结构的确定 高压机械密封的结构形式非常关键，如果设计不合理，其它的细节部分再怎么考虑，也只能达到事倍功半的效果。因此，结构型式设计好了，密封性能就好了一半。结构形式包括两部分：密封结构型式，零件结构型式。设计结构形式重点要考虑压力的平衡问题，以避免力不平衡造成密封移位或变形，从而导致密封失效。 1.高速密封需解决问题 端面热量大； 离心力造成振动和不平衡，端面产生冲击和振动，加大端面摩擦热和疲劳破坏，同时无法形成稳定液膜； 传动机构易在冲击载荷或交变载荷下失效； 高频颤振要求密封有更好的追随性，抗疲劳性。 2.高速密封设计应考虑的措施 1.弹性元件静止； 2.减小转动件质量，并尽可能保持与轴中心线对称； 3.减小转动件长度，降低涡流损失； 4.充分散热，加大强化冷却力度； 5.结构上采取措施，降低端面摩擦热； 6.提高精度，包括形位公差，尺寸公差和表面粗糙度； 7.强化传动机构； 8.减小补偿还辅圈压缩量。 3.高速机封结构设计的几个主要措施 1.采用多弹簧静止式平衡型机械密封； 2.减小密封端面宽度； 3.减小选转环外径，长度； 4.减小径环质量； 5.增大弹簧比压； 6.端面开流体动压槽； 7.减小静环密封圈压缩率。 4.高速密封应用范围 5.高速机械密封典型结构及应用实例 图14 20B型高速密封 （3）技术指标 我们研制的高压机械密封的技术参数如下： 1) 密封腔内压力P=3～15MPa（轴径d≤φ50，转速n≤3000r/min，对于常温、水介质，采用单端面密封时，P值可达15 MPa） 2）密封腔内温度：T=-40～180℃ 3）转速：n≤15000rpm，线速度v≤35m/s（轴径d≤φ40，压力P=3.5MPa，对于常温、水介质，采用单端面密封时，n值可达15000r/min） 4）泄漏量le≤5～300ml/h 5）寿命：L≥4000～8000h 高压机械密封重点考核的指标是：寿命L和泄漏量le。 5.实验室试验和工业运行情况 研制初期，由于实验室条件的限制，不能模拟现场工况，因此，我们将实验室试验改在现场进行。在现场按要求将机械密封装上设备，按机械密封试验规范，先作静压试验，静压合格后，再作动压试验。我们的带中间环单端面高压密封产品已经在镇海炼化化肥厂合成氨装置4112-P3泵上使用有3年时间，运行状况良好，已完全替代进口产品。此泵工作参数如下：介质：水，进口压力8.6Mpa，出口压力9.5MPa，密封腔压力9.65MPa，温度187℃。同时在齐鲁塑料厂聚丙烯装置的P200泵上采用的双端面密封和P201泵上采用的三端面密封，使用也已经有6年时间；在内蒙化肥厂和九江大化肥合成氨装置A-GA302泵上使用已经有2年时间；在荆门化肥厂P200泵上也使用了几年时间。通过现场工业运行，证明我们的设计是合理的，研制是成功的，参数和结构的选择也是正确的，我们提供的产品已完全替代进口同类产品，使用寿命有些甚至超过了国外同类产品。 经过现场工业运行试验的多次装拆、启动、停机及长周期连续运行，证明我们研制开发的高压密封性能好、寿命长，并可运用于不同的介质工况。本课题现已圆满完成，各项考核指标均满足和超过合同要求。该项目的研制是成功的，我们的设计思想和技术路线是正确的，扩大应用将会产生较大的经济效益和社会效益。 三、高速密封 135℃ 热水（20B结构），30%氨水（高速机封），烃类，丙烯进料泵，乙烯，油，30%氢氧化钠，甲铵液，锅炉给水泵（汽，电泵），脱氧水等 图10 60A型高祀密封 结构特点 楔形圈可以保证静环强度，同时摩擦系数低 图11 60A+60B有压双密封 结构特点 楔形圈可以保证静环强度，同时摩擦系数低 双密封保证介质零泄漏 * * 普通密封大多采用弹簧式密封，通过对密封结构，尺寸，设计参数及其它相关因素进行调整，提高密封的使用参数（如压力，转速），拓展密封的使用范围。采用弹簧式高压高速密封具有成本低，互换性好，通用性强的特点，弹簧式高压高速密封在现代密封领域占有重要地位。 高压密封常用于热水循环泵、锅炉给水泵、丙烷泵、甲醇泵、乙二醇泵，或炭黑洗涤水，灰水，汽包水，除氧水，醋酸乙烯，聚丙烯介质的密封，以及原油管道输送等。 二、高压密封 （2）传动机构的设计 机械密封属于动密封，传动机构提供和维持机械密封的工作运转状态。处于高压中的所