液力透平机械密封泄漏的原因分析及改进

某柴油加氢改质装置液力透平采用旋转式串联机械密封和基于API标准的PLAN 53B冲洗方案的辅助密封系统,在试运行时发现机械密封泄漏严重。通过对机械密封结构和辅助密封冲洗系统的分析,指出机械密封泄漏的主要原因是,泵送环扬程不足及换热器管路阻力过大,旋转式串联密封动环波动影响摩擦热和介质传导热的排出,高温下隔离液会气化等。通过对换热器和泵送环的改造,降低了隔离液腔和密封腔温度;将旋转式串联密封改为静止式双端面密封,提高了换热效率;采用高沸点隔离液,解决了隔离液的气化问题。机械密封改造后,取得了较好的密封效果,且降低了液力透平电机的负荷。     

反应器外循环泵机械密封失效分析及改造

分析某装置反应器循环泵机械密封频繁泄漏量及端面温度高的原因。指出介质端密封载荷系数选择不当,导致密封端面比压偏小,是介质侧密封失效的主要原因;泵送环输送能力低,循环隔离液不能有效将密封摩擦热传递出去是导致大气侧端面温度高过高的主要原因。通过调整载荷系数和提高机械密封泵送能力,密封改造后使用寿命大幅提高,解决了循环泵机械密封频繁泄漏的问题。     

机械密封环的传热特性分析

研究机械密封端面摩擦热在动环、静环、端面间液膜和密封介质组成的传热系统中的传递规律。按换热面积守恒的原则将密封环简化为当量圆筒,提出动环和静环获得的摩擦热的计算方法,推导密封环的温度分布方程。结果表明,液膜摩擦热量随角频率的增加和平均膜厚的减小而增加。绝大部分摩擦热通过动环传递到介质,静环端面的温升较小。动环靠近介质侧的温度低于空气侧的温度,端面上的温度较高,且端面径向存在温度梯度。增大动环与介质的接触面积或选用热导率大的材料可降低动环上的最高温度和端面上内外径处的温差,提高机械密封的性能。     

炼油厂高温油泵机械密封泄漏原因分析及对策

当前石油化工炼油厂使用的高温介质泵大部分使用的是金属波纹管机械密封,机械密封的动、静环接触面上的摩擦热容易造成干摩擦或产生较大的温度梯度,从而使密封环产生过大的热应力导致密封端面磨损变形,严重时会出现热裂纹,造成机械密封的严重泄漏。本文结合具体实例详细介绍了金属波纹管机械密封的结构原理,并对金属波纹管机械密封端面温度及应力场进行了模拟分析研究,提出了改进措施,对于机械密封的设计和制造及其应用具有理论指导和现实意义。     

上游泵送机械密封在真空装备中的应用

研究了上游泵送机械密封在真空装备轴封中的应用.该类机械密封动环端面的螺旋槽具有泵送效应,可将真空侧的阻塞介质向大气侧泵送,从而阻止外界空气向真空腔内渗透.设计了真空腔体的外装式和内装式轴封结构,分别研究了动环端面外侧和内侧开螺旋槽时液膜的压力分布规律.研究表明,低转速条件下,螺旋槽深度对液膜压力分布的影响显著.合理设计螺旋槽的槽形参数,可实现空气的零渗透,且仅伴随微量的阻塞介质泄漏.     

机械密封热变形研究进展

机械密封是旋转机械中常用的一种轴密封,受力情况复杂,工作条件非常恶劣,介质压力和弹簧力的作用使得密封端面产生机械变形,端面容易呈现局部接触,当机械密封动环以高速旋转时,端面间的接触摩擦和端面对液膜的粘切作用而产生热,引起密封端面温升和热变形.端面热变形是密封失效的主要原因之一.从密封环温度场、变形、耦合变形、优化等方面综合评述了机械密封热变形的研究现状,分析存在的问题,最后指出进一步的研究方向.     

一种泵用机械密封型式及其应用

机械密封是靠弹性元件(如弹簧)和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触端面上产生适当的压紧力,使动环和静环的接触端面紧密贴合,端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。据此原理介绍一种简易而有效的泵用机械密封,其结构见图1:     

剖分式机械密封传热及耦合变形的数值研究

为研究剖分式机械密封变形规律,建立剖分式机械密封三维传热模型,计算剖分环端面摩擦热、摩擦热分配系数及对流换热系数,研究主轴转速、冲洗量对剖分环温度场、热变形及热-力耦合变形的影响,同时分析箍紧力对剖分环热-力耦合变形的影响。研究结果表明:温度最高点位于密封端面内径侧,且碳石墨剖分静环的密封端面温度比碳化硅动环的高,密封端面和分型面在温度场作用下产生正锥度变形,而箍紧力可以减小密封端面及分型面的变形;剖分动静环的端面和分型面热变形锥度随转速的增大,均呈现增大趋势,端面的耦合变形锥度也随之增大;冲洗量增大,剖分动环端面和分型面热变形锥度减小,端面耦合变形锥度减小,剖分静环变形规律相反;箍紧力增大,剖分动环、静环端面耦合变形锥度增大。     

加热进料泵降压系统的优化改进

某化工厂BB2结构型式的加热进料自泵投入运行以来,非驱动端机械密封运行一段时间后出现渗漏现象,就如何解决该泵机械密封泄漏这一故障进行了相关研究。通过一系列的分析得出,机械密封泄漏故障的根本原因是由于密封腔泵送介质压力偏高,内侧密封冲洗液(P32)及外侧密封冲洗系统(P53A)隔离液压力偏小,无法满足冷却润滑密封动静环,导致机械密封长时间在高温、高压状态下运行损害所致。为彻底解决这一故障,消除该泵运行安全隐患,对该泵的降压系统进行了分析计算及优化改进,最终将密封腔体介质压力由原来的1.2MPa降低至约0.3MPa,确保了密封冲洗液对密封动静环的充分冷却和润滑,延长了机械密封使用寿命,提高了机组安全运行的可靠性,有效地降低了运维成本。     

改漂液循环机械密封为填料密封

造纸企业次氯酸盐犤Ca（CLO）２犦漂液由石灰和液氯吸收循环反应制成，为强氯化性物质，对设备腐蚀性很大。所以，制取漂液过程中的漂液循环泵一般都采用耐腐蚀的不锈钢泵和高砖泵，密封形式为机械密封。机械密封是用耐腐蚀和低摩擦系统材料（陶瓷、四氟乙烯）制成动环和静环，通过两环端面的相对转动实现密封，压力靠动环弹簧和后弹簧座调节。机械密封具有泄漏量小、使用寿命长、功耗少、结构紧凑等优点，但成本高，装拆和更换零件不方便，且因对动环和静环端面与泵轴中心线垂直度要求较高，一般安装成功率很低（３０％）。一旦泄漏，流…     

高压水泵用机械密封变形的影响因素及控制方法研究

利用有限元分析软件ANSYS计算了高压水泵用机械密封环的耦合变形,并分析了介质压力、主轴转速、密封环材料、冲洗量等因素对变形的影响,在此基础上提出了控制密封环变形的方法,对高压水泵用机械密封的设计起到指导作用。     

碱泵机械密封失效分析及改进

由于工艺介质的改变,脱硫联合装置碱液泵(原介质为水)机械密封频繁失效,使用周期为20天左右。对密封结构和工艺介质特性进行失效分析后发现,弹簧内置密封结构不适合在此工艺介质中长期运行。通过对密封结构的设计改进和密封系统的改造,提高了密封的使用寿命和装置的安全可看性。建议当工艺条件或密封介质发生改变时,应及时与设计单位沟通,预防机械密封过早的失效,继而影响工艺装置的正常运行。     

气液两相对机械密封润滑膜超声检测精度的影响

机械密封动环和静环之间形成的润滑膜厚度是其稳定运行的一个重要评价指标,为实现润滑膜厚度的非接触检测,根据机械密封润滑膜的特点,构建了接触式机械密封润滑膜的超声检测模型,并推导了润滑膜厚度的计算公式.指出机械密封在运行过程中会产生两相流,准确测量机械密封润滑膜的厚度,必须考虑密封介质的两相问题.引入中间变量混合因子,通过...     

基于ANSYS的高压机械密封温度场理论研究

根据热平衡方程推导出高压机械密封中的温升计算公式,并建立了机械密封件温度场的有限元模型,利用ANSYS分析软件求解密封环内部各节点的温度。根据温度场分布图,对影响密封环热影响的主要因素进行了讨论。结果表明:密封端面温度最高且靠近内径方向,应通过改善散热和加强冷却防止因摩擦热使正常压力下的液膜流体达到沸点并汽化;密封介质压力、密封端面的平均直径和转速的增加都会使摩擦热增加,从而使密封端面温度升高;不同密封介质的摩擦因数和传热系数会造成不同的温升;导热率越高扩散热量也就越多,选择导热率高的密封材料能有效地降低密封环温度。     

核电站重要厂用水泵的轴封改造

设计了一款适用于现有CPR1000堆型核电站重要厂用水泵的机械密封,并通过对重要厂用水泵的正常运行工况和事故工况进行分析,提出重要厂用水泵用机械密封替换填料密封后可能出现的事故运行工况,制定了正常运行使用Plan 32,轴封水中断事故时切换到Plan 14的综合机械密封冲洗方案。通过鉴定试验验证,在CRP1000堆型重要厂用水泵上换装机械密封用以替代现有的填料密封,是可以满足正常运行和事故条件下的使用要求的。     

阶梯收敛槽机械密封空化效应及密封性能优化分析

为解决波度端面机械密封精密加工困难的问题,基于收敛型槽具有较低的泄漏量和较高的流体静压效应的特点,提出一种由波度端面机械密封结构衍生变化的阶梯收敛槽机械密封结构,考虑空化作用,对不同结构参数及工况参数下机械密封密封性能进行CFD流体仿真分析。结果表明：工况参数及结构参数对液膜空化效应有显著的影响,其中随着膜厚、密封压力以及槽深的增加,液膜空化效应均减弱,随着转速的增大,液膜空化效应变强。以开漏比评价密封性能,结果表明,阶梯收敛槽机械密封在小膜厚、高转速、较低密封压力以及较小静环开槽深度下运行时可获得最优密封性能;但为保证密封端面液膜具有足够的承载力,开槽深度不宜过小。     

大功率瞬态工作离心泵密封系统的选型设计

介绍了大功率特种离心泵的瞬态工作特性,分析了离心泵中旋转主轴密封系统的特殊性能要求。以特殊工作需要为依据,探讨了几种可能被采用的传统和新型密封型式,介绍了填料密封、机械密封、浮环密封、螺旋密封和磁流体密封的工作原理、性能特点和适用范围。根据密封装置工作条件的特殊性和各种密封的性能和结构特点,设计了适合于瞬态工作离心泵的组合密封结构形式,并对该组合密封的适用性进行了分析。     

新型气体离心密封的试验研究

针对密封气体时普通离心密封出现的问题,提出了一种带有连续注排密封液结构的离心密封装置,介绍了该密封的工作原理及其特点。设计并研制了离心密封试验样机,测量并采集了密封介质压力、密封液流量、温度等密封性能参数,研究了性能参数随主轴转速以及密封液注入压力的变化规律。研究表明,新型离心密封适用于高转速下密封气体的场合,而且转速越高,可以密封的介质的压力越高,但搅拌热也越大;而增加密封液注入压力,有利于增大密封液流量,带走更多的搅拌热量。     

磁流体密封在捏合机上的应用

针对捏合机上普遍采用的填料密封及机械密封的不足,设计了一种磁流体密封装置。试验结果表明,磁流体密封装置应用在大轴径、高转速的捏合机上,密封性能良好,且温升较小。     

变工况条件下机械密封端面膜压实验研究

通过机械密封端面稳定实验,研究热油泵机械密封在工况变化时端面膜压变化,分析相同转速、相同温度和不同压力以及相同压力、相同温度和不同转速2种工况下机械密封端面膜压实验结果,并与变工况机械密封理论计算结果进行比较。实验结果与变工况机械密封理论计算结果吻合。工况变化瞬时,密封端面液膜失稳导致汽化半径瞬时增大,发生闪蒸,由于闪蒸端面压力瞬时增大,使得端面的开启力大于闭合力,造成机械密封发生开启失效;在持续抽空过程中,密封端面会发生干摩擦,加剧端面磨损。