流體阻塞密封在液態烴泵上的應用

唐 敏

（中國石化股份有限公司長嶺分公司，湖南　岳陽　414012）

·潤滑與密封·

流體阻塞密封在液態烴泵上的應用

唐 敏

（中國石化股份有限公司長嶺分公司，湖南岳陽414012）

分析精丙烯塔中間泵密封泄漏原因，介紹液體阻塞密封的原理及良好效果。

中間泵；密封；泄漏；液體阻塞密封

一、引言

中石化長嶺分公司氣體分離廠的精丙烯塔中間泵頻繁發生密封泄漏故障，嚴重時丙烯介質從密封端面處快速漏出，裝置被迫停工，嚴重影響生產運行。為了從根本上解決這一問題，公司引入美國ITT公司的3620型丙烯泵，配置美國FLOWSERVE公司生產的QBBW/QBQW型流體阻塞機械密封，自投用至今，效果良好。

二、密封泄漏原因分析

機械密封之所以能夠起密封作用是由于機械密封端面間存在著端面膜，而端面膜的形態又決定了密封的效果。端面膜分液相、汽液混相與汽相等三種型式，端面膜存在著不同形態的原因是被密封液體接近飽和狀態時，出現沸騰或閃蒸，即發生相變。而端面膜一旦發生相變，膜的反壓力就會發生較大變化，從而導致端面貼合不穩定。如果膜的反壓力大于施加給端面的正壓力（使機械密封端面貼合的壓力），端面就會被推開，密封發生泄漏。

經計算得知，當丙烯的溫度在45～53℃之間波動時，非常容易出現正壓力與飽和蒸汽壓相等的情況，一旦遇到這種情況，端面液膜就會在端面間劇烈沸騰，致使反壓力大于正壓力，端面被打開，丙烯從端面處大量泄漏出來。如果能夠做到使介質的飽和蒸汽壓遠小于端面正壓，則可以獲得穩定的端面膜，密封就不會泄漏；如果該膜具有較好的成膜性能（潤滑性能好），則密封的使用壽命會大大提高。

三、流體阻塞機械密封的密封原理

假設需要密封的流體為A，機械密封的作用是防止流體從機械密封的一端流向另一端，而產生流動的原因是機械密封的兩側存在壓差。對于單端面機械密封，流體的流動方向是流體A（丙烯）流向大氣，因為流體A的壓力大于大氣壓，此時端面間流體膜的成分為流體A。由以上分析可知，在現有的工況下，丙烯作為端面膜時，端面很容易被沖開。如果在流體側的另一端采用比流體A壓力更大的流體B，且流體B在現有的工況下成膜性能好，所形成的端面膜穩定，這就實現了密封介質的轉化，使原先不易解決的密封泄漏問題得到了解決。我公司進口泵所配置的流體阻塞機械密封原理就是如此。

圖1　流體阻塞機械密封原理圖

如圖1所示，該流體阻塞機械密封為動態平衡帶壓密封系統，所謂動態平衡就是機械密封端面所受到的正壓力始終保持在一定范圍內，不隨流體A壓力的變化而變化；調壓缸活塞上部為流體B，選擇合適的活塞上下承壓面積比及合適剛度的彈簧可保證流體B比流體A高出0.1～0.2MPa的壓力，這樣可保證內、外密封端面間的端面膜為B。流體B為合成白油，在上述工況下，白油的飽和蒸汽壓遠小于端面正壓，可獲得穩定的端面膜。調壓缸活塞下部為引壓側：流體A的動態壓力直接引至活塞下部，活塞隨壓力的變化而上下運動，使上部流體B的壓力隨流體A的壓力變化而同向變化，形成動態密封；借助驅液環（泵送環）的強制循環和熱虹吸的重力循環，造成對密封摩擦副的有效沖洗與散熱；同時裝有密封液換熱器。通過觀察活塞位置指示板的位置，可以判斷密封是否處于正常狀態。

四、使用效果

由于流體阻塞機械密封可以提供穩定的端面膜，且靜環材質耐磨性好，在長達4年多的實際使用過程中，密封使用一直較穩定，期間只出了兩次故障，都屬于靜環磨損，在及時處理后恢復正常。目前密封使用效果良好，達到了預期的使用效果。根據統計，該4臺泵以往每年的維護成本在180萬以上，進行改造的4臺丙烯泵的一次性投入約為350萬人民幣，但維護費用低，使用3年即可收回成本，之后每年可節約130萬元以上的生產成本。

五、結語

流體阻塞機械密封的先進性在于它的設計理念比較獨特：通過逆向思維，使輕烴類的密封轉化成了潤滑油的密封，原本不易解決的密封泄漏問題得到了徹底解決。進口設備雖然一次性投入費用高，但從長遠看，由于該設備屬于關鍵設備，故障少，壽命長，其所產生的綜合效益是可觀的。

[1]北京石油設計院編.石油化工工藝計算圖表[M].烴加工出版社，1985.

TH136

B

1671-0711（2015）06-0055-02

（2015-03-31）