波紋管機械密封的應用

劉宗虎（蘭州石化設備維修公司綜合加工廠,蘭州 730060）

波紋管機械密封的應用

劉宗虎（蘭州石化設備維修公司綜合加工廠,蘭州 730060）

摘 要：本文介紹了波紋管在機械密封中起著彈性元件和輔助密封元件的作用，波紋管機械密封易實現平衡型，不存在軸套帶臺階而引起結構復雜，裝配要求高的缺點，它可以不改變軸套結構，只需要在軟環（石墨環）端面上按設計要求在較大范圍內自由變動，即可實現所要求的平衡程度，從而大大降低了端面比壓，減少端面磨損，延長密封使用壽命。波紋管機械密封在化工、煉油廠常減壓裝置熱油泵上的應用經驗，并提出一些有價值的關于波紋管機械密封端面比壓及波紋管密封PV值設計理念，如何保證密封穩定可靠的工作，提高使用其壽命及可靠性。

關鍵詞：波紋管機械密封；高溫熱油泵；密封端面比壓；密封PV值

0 前言

焊接金屬波紋管機械密封（以下簡稱波紋管機械密封）是由焊接金屬波紋管組件（包括前后環、焊接波片）、動環和靜環、格蘭、軸套及軸套輔助密封圈組成，一個摩擦副相對于另一個摩擦副轉動，阻止液體或其它介質泄漏的一種裝置。由于波紋管本身不與軸套（軸）接觸，不存在輔助密封圈，所以在軸套上不可能出現磨痕和腐蝕斑點，并且也不存在因介質沉淀結焦而糊死密封圈及密封圈在高溫下老化，失去彈性等缺陷，從而提高了密封的浮動性和可靠性，這一點對高溫工況尤為重要。它主要應用于石油、化工等行業高溫泵密封及其它非腐蝕性介質的密封。

波紋管機械密封，具有泄漏點少，抗震能力強，而且還具有良好的軸向和角向浮動性，這樣就保證了密封可靠的貼合，顯著地提高了密封能力，即密封結構補償性能好。波紋管組件在介質壓力作用下，對密封端面產生軸向壓力，以致使密封端面始終保持良好的接觸，可靠地工作，因此具有短暫的抗抽空能力，這樣對操作工藝條件的變化具有很好地適應能力。波紋管機械密封結構簡單，尺寸緊湊，除摩擦副外，再也沒有其它易損零件，對于軸套的加工精度大大降低，密封結構更易簡化，同時大大降低密封的制造、安裝的技術要求，使波紋管機械密封使用范圍擴大到了高溫的工況。由于波紋管機械密封沒有有機材料或高分子材料的輔助密封圈，故適用于各種溫度范圍，最高可達420℃，最低可達-20℃。波紋管機械密封又屬于平衡型（K＜1）機械密封，端面比壓值較小，密封端面磨損少，摩擦功率低，因此密封的使用壽命大大延長。另外，波紋管密封配有合理可靠的封油沖洗液，冷卻水輔助系統，為其密封保證正常工作提供了可靠有利的條件。

所以波紋管機械密封具備了結構簡單緊湊，易于安裝和檢修，適應型強，抗干擾能力強，密封性能穩定可靠，壽命長等優良的性能，使它在石油、化工、醫藥等行業漸漸得到了廣泛的應用，并且充分證明它是一種很有前途的先進的密封結構。

1 的工況參數

生產裝置：500萬噸/年常減壓

泵型號：EΑPK2

P入=0.15Mpa

P出=1.02Mpa

介質：常一淺油

介質溫度：200℃

泵生產廠家：大連深藍泵業有限公司

2 波紋管密封密封結構設計

泵在設計上配置了一個輔助襯套，原普通機械密封必須安裝在這個襯套上，這樣使得安裝普通機械密封復雜、困難，密封性能不可靠，密封零件加工精度要求高。因此新式改裝波紋管機械密封取消了原輔助襯套，直接使用密封的軸套來軸向定位葉輪，軸套密封圈為環形柔性纏繞石墨墊片，這樣波紋管密封結構設計合理，安裝方便，快捷可靠。

3 波紋管密封設計參數

3.1 波紋管幾何尺寸

波片外徑：￠76

波片內徑：￠58

波紋管載荷中徑（波形為正弦波）：De=67

3.2 波紋管的彈率

Pt=1.55×105Pa（經過實際測量）

3.3 靜環

密封面的外直徑：￠73

密封面的內直徑：￠65

經過計算K=0.76

靜環外鑲在波紋管組件的前座環上

材料：M158K

3.4 動環

2Cr13基環上噴涂Cr2O3

4 波紋管密封端面比壓

Pb=Pt＋（K－λ）P介－Pfr

其中 Pt—由波紋管彈力產生的端面比壓

K—載荷系數

λ-反壓系數。此泵全液工況取λ=0.5

P介—被密封的介質壓力或壓差

Pfr—考慮密封面的變形、歪斜，以及波紋管密封因泄漏結焦而出現的摩擦阻力等因素的比壓。一般正常運行情況下取Pfr=0

∴ Pb=2.638×105Pa

5 波紋管密封PV值

PbV=28.1×105M/S Pa

6 使用情況

此波紋管機械密封在生產裝置安裝使用后，用戶反映良好，經機動部門考核使用壽命長達一個大檢修周期以上，完全達到了波紋管機械密封設計要求和滿足密封要求。我們建議在同類型泵和生產工藝相同的條件下可安裝此型號的波紋管機械密封。

7 后記

（1）波紋管密封密封性能可靠，設計新穎獨特，更換方便迅速。

（2）若波紋管密封采用100℃左右的蠟油做沖洗流體液更好，避免泵的汽蝕和抽真空。

（3）為確保波紋管密封正常工作，強制冷卻水是必須保證的。提高水質，使用軟化水做冷卻水，減少結垢現象。

參考文獻：

[1]顧永泉.機械端面密封[M].石油大學出版社,1994.

[2]沈錫華.波紋管型機械密封[M].烴加工出版社,1987.

作者簡介：劉宗虎（1963-），男，甘肅蘭州人。現任職于蘭州石化維修公司綜合加工廠。