一、汽相密封用水蒸汽的加热参数如何
用蒸汽加热是汽相机械密封稳定运行的前题。,避免了密封端面间部分液化而呈现不稳定的似汽相，还可以在密封面因磨损而温度过高时起冷却作用，将密封端面的温度恒定在某一范围内，使让密封工作更趋稳定。蒸汽加热的参数如何?根据加热结构、工作温度和介质种类的不同而有所差别。现将英国和胜炼用蒸汽参数分别加以介绍。英国推荐参数:
蒸汽温度 150~160℃ 蒸汽压力 0.35~0.5MPa 蒸汽量 14kg/h胜利炼油厂实际应用的蒸汽参数:
【资料图】
二、汽相密封的工作原理是什么
众所周知，一般的机械密封在密封端面间存在液膜，只要密封参数设计合适，工况稳定，液膜不会破坏，密封就能稳定工作。此时泄漏量和磨损都不大，密封表面也很光洁。汽相密封在密封端面上以汽膜的形式存在，那么它是怎样稳定工作的呢? 由“问答60“可知，轻烃泵机械密封的膜压系数还知道，密封端面间温度对沸腾半径的影响很大。因此，可以直接建立密封面温度和膜压系数的关系。顾永泉教授及其助手在这一方面进行了卓有成效的研究，编制出计算机程序，得到了两者之间的关系(图97)。
当温度低于t₁时，各温度下的膜压系数在AB段，这是以液相密封为主的两相密封，称为似液相。在这一区域内随温度的变化膜压系数变化较平缓，可以稳定地工作。当密封面间的温度超过t₁，处于t₁和t₂之间时，膜压系数处于BC段，密封面上是汽相为主的两相密封，称为似汽相。温度稍有变化，膜压系数变化较大，密封不能稳定工作。当温度超过t₂以后，密封面间存在单一的汽相，膜压系数保持一个稳定值，尽管温度变化，膜压系数也不变，密封能够稳定的工作。这就是汽相密封稳定工作的原因。 汽相密封摩擦副必须有一个为自润滑材料，大都用石墨制造。经过运转后，石墨环吸附轻烃分子做为润滑剂，减少摩擦系数，并能实现密封。由于是汽相密封，磨损速度略高于液相密封，磨损速度为0.5~0.9μm/h。如果石墨环的承磨台高度为3mm ,那么每个石墨环的使用寿命为3300~6000小时。 汽相密封的机理较为复杂，许多问题尚待进一步的研究。三、低温泵密封的特点是什么
某些介质的临界温度很低，工作温度更低。例如，甲烷泵的工作温度在﹣95~﹣100℃左右。如此低的温度，材料的性能发生了变化，普遍地变脆，普通的塑料和橡胶已无法使用，其他材料的使用也受到限制。低温泵的另一个特点是工作压力较高，甲烷泵的进口压力在3MPa左右，设计密封环和其他零件时要考虑零件的变形。此外，低温介质比重小，润滑性差、易汽化，一旦泄漏出来便出现霜冻，加剧了密封端面的磨损。针对这些特点，低温泵的密封大都采用双端面密封，在介质和大气之间设置一隔离室，其间通以密封液，缓和低温的影响，实现密封。四、甲烷泵怎样密封
甲烷的临界温度为﹣82.6℃，临界压力为4.64MPa(45.44个大气压)。显然，做为液体输送的温度还要比临界温度低，而工作压力较高。该泵的一种密封结构见图98，这,是一个旋转型、多弹簧内流式、双端面平衡型密封。两只动环共用一组弹簧，使两只动环承受的弹簧力相等。摩擦副材料为硬质合金对石墨，采用热装的组合式动环。由于工作压力较高，为减少石墨环的力变形，用外套加固。辅助密封圈用合成橡胶制造。并为双端面密封配备了一套封液及控制系统。经多年使用，效果良好。 泵的出口和混合罐相连(图99)。混合罐内盛有水和乙二醇混合液，比例为1:1，称为不冻液，其压力等于泵的出口压力3.43MPa(33.6kgf/cm²)。混合罐的底部与均压器的底部相连，均压器被一活塞分开，上部为密封液。密封液在压力作用下自动注入到密封腔中。当均压器中的密封液消耗尽时，其内的活塞顶住液面报警开关，通知操作者启动手摇泵，给均压器补充密封液，均压器的活塞就往下移至原来的位置，形成一个密封液供给系统。显然，该系统是以甲烷泵的出口压力为动力，通过混合罐实现对均压器加压的。 该系统的密封液为冷冻机油，所以密封腔中的温度不可过低，否则对密封运转不利。密封液温度要求在0~5℃之间为好，为此在密封腔中配有一个加热系统，温度指示仪的上接点为5℃，下接点为0℃。当密封腔的温度低于零度时，温度指示仪把信号传给调节器从而开启电磁阀，空气通过电磁阀进入蒸汽加热器。空气被加热后再进入密封腔中的加热器，加热冷冻机油，使其处于0~5℃范围内，保证密封正常工作。 通过上述介绍可见，甲烷泵工作温度虽然很低，但是用双端面密封和一套封液控制系统，改善了低温泵的工作条件，使密封得以正常运转。因此说低温泵的密封关键在于如何解决好密封系统问题。五、简易机械密封的结构怎样
石油化工行业的工艺流程泵，因工作压力、温度及介质的性质不同，要求机械密封在材料和结构的选择上有许多特殊的考虑。结果使机械密封的结构复杂，零件多、安装技术要求高，导致价格也高。对一些无腐蚀性的中性介质以及压力和温度都不高的工作条件，也与较苛刻的条件选用相同的机械密封则大可不必。下面介绍一种轻型的简易机械密封，这是兰州化工机械研究院的科技人员多年研究的成果。 其结构参见图100,这是一种内装、内流、旋转式、单端面、橡胶波纹管传动的平衡型密封。由于用橡胶波纹管作为弹性元件，使结构简单，这里橡胶波纹管有三种作用。 1)传递扭矩。橡胶波纹管一端用一个金属卡环固定在轴上，另一端和动环固紧，带动动环旋转; 2)取消了动环密封圈，解决了动环和轴的密封问题； 3)取代了弹簧，可保证密封端面紧密贴合。 动环材料为陶瓷(含氧化铝85%以上)，用粘结剂与橡胶波纹管粘接在一起。瓷环断面为矩形，除一端研磨外其余均可不加工，这样即保证了密封性又减少了加工量，使成本降低。静环可用浸渍石墨，也可用热压酚醛石墨制造。静环用L型密封垫固定于静环座上，省略了静环尾部加工和防转销，使结构简单紧凑。摩擦副的材料也可根据工作条件和介质性质选用4F、铸铁或钢等。波纹管的波形为圆弧形，受压时应力分布均匀，又易硫化加工成形。六、简易机械密封的应用范围怎样
简易机械密封的应用范围: 介质 无腐蚀或弱腐蚀性并且无颗粒的介质， 温度 一15~+80℃； 压力 ≤0.5MPa; 转速 ≤3000r/min; 轴径 ∅30~60mm。 所要控制的密封参数主要有载荷系数、波纹管压缩量和比压。载荷系数K(K=0.63~0.85)过大或过小都不利。波纹管的压缩量决定了弹性比压的大小。橡胶波纹管的弹力与工作温度和时间有关，初始压缩弹力较大，4~6小时后弹力趋于稳定。橡胶波纹管压缩量2~3mm，总的接触比压取0.2MPa，最小不得低于0.05MPa。 简易机械密封是科技人员结合我国的国情研制成功的，多年来在浓(或稀)氨水、20~30%碳酸氢铵、水及污水、盐水以及各种油类等介质中得到广泛的应用，使用寿命4~6个月。在节能、节电、节约各种物料等方面取得了显著的经济效益。七、什么叫高速机械密封？用于何处？
密封端面的平均线速度超过30m/s时称为高速机械密封。目前，高速泵和离心压缩机的密封即属高速机械密封。 有些高速泵是立式的，靠齿轮传动增速达到高速，一般1~2万r/min，有的超过2万r/min，轴径不是很大，在∅40mm左右，密封面线速30~50m/s。图101是一种高速泵用机械密封，它是一种多弹簧、内流、静止式平衡型密封。静环用石墨制造，动环为硬质合金。泵体内设有旋液分离器，分离后清洁的液体去冲洗密封，含杂质的液体回到泵的入口，用孔板控制冲洗量，根据介质的性质和压力，也可采用双端面密封或串联机械密封。 离心压缩机的轴封种类很多，在低压下可采用机械密封。离心压缩机转速为8000~14000r/min,轴径较大，一般在∅100mm以上，摩擦副的线速比高速泵大得多，在50~90m/s。因此，其高速的特点更加突出。图102是国内设计和制造的第一个离心式石油气压缩机高速机械密封。其结构为多弹簧、静止型、内流、平衡型双端面机械密封，两组静环共用一个动环。轴套直径为∅110mm转速8500r/min，密封端面线速度55.2m/s，载荷系数为0.729，弹簧比压为0.29MPa，密封面宽度在3mm以下。动环材料为高速钢(W18Cr4v)，淬火后硬度HRc大于等于60，静环材料为石墨(牌号M106H)，泄漏量为150~250ml/h，使用寿命一般为一个生产周期(10个多月)，最长寿命达到2个生产周期。八、高速机械密封为什么采用静止式结构
前一节介绍了用于泵和压缩机上的高速机械密封，实际工作中应用的结构种类很多，分析它们的结构，发现有一点是相同的，全部是静止式结构。如采用旋转式结构，考虑到高速下离心力的作用会影响弹性元件的性能，使比压变得不均匀。并且旋转式结构旋转零件较多，安装前需进行动平衡校验，比较麻烦，如不校验，动平衡不好，会引起较大的振动，另一方面，旋转零件较多会引起液体介质激烈地搅动，功率消耗大。同时，这种功率消耗以热量的形式表现出来，接下来的问题是密封系统的冷却器面积要增大。基于上述三种原因，高速机械密封都采用静止式结构。九、高速机械密封为什么消耗功率较大
每个机械密封消耗的功率都有两部分组成:一是密封端面间摩擦消耗的功率，另一是旋转零件旋转时搅拌液体消耗的功率。普通机械密封由于速度较低，搅拌功率很小，往往予以忽略。随着速度的增加，搅拌功率所占的比率也逐渐增大，高速机械密封中搅拌功率大大超过了密封端面的摩擦功率，因此不能忽略。 密封端面间摩擦消耗的功率一般用下式计算: 由上式可见，对具体的结构和材料，f、Dc、v变化不大，欲降低摩擦功率只有减小密封端面的宽度b，此外，采用平衡型密封，以减小端面比压Pb。 高速机械密封消耗的搅拌功率为: 由上式可见，搅拌功率与转速三次方成正比，与动环外径的5次方成正比。具体结构确定后，这些因素是不能任意选取的。在高速机械密封中，搅拌功率占很大的比例，依速度的不同所占比例也不同，速度越高搅拌功率功耗越大。对线速50~90m/s的高速机械密封，搅拌功率占总功率的60%~80%。例如胜利炼厂离心压缩机的高速机械密封，每组(按双端面计)消耗的摩擦功率2.64kW，搅拌功率8.5kW，合计为11.14kW，其中搅拌功率占70%以上。一台离心压缩机有两组高速机械密封，合计消耗功率为22.48kW，相当于一台中型离心泵消耗的功率。 十、高速机械密封为什么追随性不良高速机械密封的动环除了做高速旋转外，还存在着两种运动，一是随轴做轴向位移。离心压缩机负荷波动、或其他原因促使转子发生一定的轴向位移，该位移的距离在0.30mm以内，受止推轴承间隙的制约。负荷波动是无规律的，该位移的发生也是不定期的。由于轴向位移都在弹簧补偿范围内，只要弹簧力足够，对密封性就没有影响。动环还存在另一种运动，就是轴向振摆。由于动环本身的制造精度和安装累计误差，动环对轴有一垂直度误差，在旋转时动环端面便产生了振摆，其频率和轴的转速相等，而振摆的幅度则取决于动环垂直度误差。 静环在弹簧力作用下与动环紧密接触，当轴高速旋转时，动环发生轴向位移(包括振摆)，静环仍然能与动环贴合，这种运动中静环与动环贴合的能力，称为机械密封的追随性。显而易见，在动环振摆的作用下，每转一周都要将静环推开一个很小的间隙，静环在弹簧力的作用下要及时贴合在动环端面上，两者的频率相等(或称“同步”)，则追随性良好，泄漏量小。反之，如果静环补偿的频率低于动环振摆的频率(不同步)，在两者之间形成一个微小的间隙，泄漏量增大，则称为追随性不良。为了说明这一问题，把静环组合件看做一个谐振系统，即忽略其振功过程中的阻尼作用，根据振动原理，其圆频率为： 经对炼油厂催化气压机计算表明，一般静环在弹簧力的作用下，其振动次数在2500~3500次/分，离心压缩机转数在9000~10000r/min，也就是说，静环组合件的补偿频率仅为机器转数的1/4~1/3。因此说高速机械密封的追随性不良，这也是其泄漏量比普遍机械密封大的原因之一。十一、高速机械密封为什么对动环端面与轴中心线的垂直度要求高
为减少高速机械密封的泄漏量，能否从改善静环的追随性入手呢?我们可对上节的公式加以分析。欲增大圆频率，有两种方法，一是增大弹簧刚度iC;二是减少静环组件的质量。对于具体的密封结钩，静环组件减轻质量是可行的，但是不会有较大的效果。再从增大弹簧刚度的方法加以考虑，增大弹簧刚度受到弹簧比压和压缩量的限制，每个，密封都有一定的予压缩量，至少一也要3~5mm，安装后又有一个压缩量，其值和予压缩量相当，这样总压缩量在6~8mm。压缩量一定，如果弹簧刚度增大，必将导致弹簧力一弹簧比压增大。从上一节的公式可知，欲改善追随性，需将静环组件的圆频率增大3~4倍，由于刚度和圆频率是开平方关系，因此，刚度需增大到现有值的9~16倍，才能接近机器的转速。在压缩量一定的情况下，也就等于弹簧比压增大到现有值的9~16倍。现有的弹簧比压在0.2~0.3MPa，不要说如此大的倍数，增大一倍都是不可能的。因此，可以认为用改善静环的追随性的方法来降低密封的泄漏量是不可能的。 为达到此目的，只好从减少动环振摆的振幅值入手。动环在轴上安装后，其垂直度控制在5μm以内，并且固定方式要可靠，运转中不变化。这祥，当静环组件追随性不良时，形成的液膜厚度较小，泄漏量才能少。十二、高速机械密封的特点是什么
综上所述，高速机械密封具有以下特点。 密封结构采用多弹簧、静止式、.平衡型密封;消耗功率较大，搅拌功率大于密封端面的摩擦功率，为减少功率消耗，密封面宽度较小(3mm)，并尽量减少旋转件的直径:静环组件的追随性不良，泄漏量较大，为改善追随性应取小的静环质量和较大的弹簧比压;安装技术要求高，尤其是动环端面和轴的垂直度控制在5μm以内。此外机器本身的安装技术要求也较高。如轴的串量不大于0.30mrn，转子平衡要好，运行中振动小，密封盒和机器之间的密封要可靠等。
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