美國石油協(xié)會(huì) API 682標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)機(jī)械密封的類別、類型、布置方式、沖洗方案等進(jìn)行了分類,在工程應(yīng)用中機(jī)械密封的選型也應(yīng)注重以上要點(diǎn)進(jìn)行分析。
另外,機(jī)械密封的 pV 值是選擇、使用和設(shè)計(jì)機(jī)械密封的重要參數(shù),功耗、磨損與溫升都與該值有關(guān)。pV 值越高,機(jī)械密封的技術(shù)水平及難度系數(shù)越高。(相關(guān)閱讀:典型泵用機(jī)械密封選型分析)
1、 機(jī)械密封類別的選擇
API 682 中規(guī)定了三種密封類別,一類密封用于非 API 610 尺寸密封腔,且密封腔溫度為 -40~260 ℃,密封腔壓力≤ 2.2 MPa(A)的場(chǎng)合,煉油行業(yè)大多采用 API 610 標(biāo)準(zhǔn)的泵,因此不建議采用此類密封。
二類密封用于滿足 API 610 尺寸要求的密封腔,且密封腔溫度為 -40~400 ℃,密封腔壓力≤ 4.2 MPa(A)的場(chǎng)合,此類密封在煉油廠中應(yīng)用多,大多數(shù)烴類介質(zhì)應(yīng)用該類密封。
三類密封的溫度、壓力范圍與 2類相同,但對(duì)密封的認(rèn)證試驗(yàn)以及圖紙資料的要求更加嚴(yán)格,另外三類密封需要采用多孔均勻沖洗系統(tǒng)以及節(jié)流襯套需采用浮動(dòng)石墨襯圈的形式。目前國內(nèi)密封廠家不具備嚴(yán)格意義上的三類密封生產(chǎn)能力,因此僅建議在采用進(jìn)口密封件且應(yīng)用場(chǎng)合要求極高的情況下選用。
2、 密封類型選擇
A 型密封(Type A)采用多彈簧,止推環(huán)式補(bǔ)償結(jié)構(gòu),補(bǔ)償裝置為旋轉(zhuǎn)式,輔助密封圈為彈性 O 形圈;B 型密封(Type B)采用無止推環(huán),波紋管補(bǔ)償結(jié)構(gòu),補(bǔ)償裝置為旋轉(zhuǎn)式,輔助密封圈為彈性O(shè) 形圈;C 型密封(Type C)采用無止推環(huán),波紋管補(bǔ)償結(jié)構(gòu),補(bǔ)償裝置為靜止式,輔助密封件為柔性石墨。
除以上 3 種標(biāo)準(zhǔn)密封形式之外,API 682 還規(guī)定了 4 種替代密封,分別是靜止式 A(B)型密封、單彈簧式 A 型密封、旋轉(zhuǎn)式 C 型密封。
(1) 靜止式與旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封的選擇
在同一軸徑下,采用靜止式密封的徑向尺寸要比采用旋轉(zhuǎn)式大一個(gè)等級(jí),因此旋轉(zhuǎn)式密封具有徑向尺寸小、安裝方便的特點(diǎn),一般情況下均采用旋轉(zhuǎn)式密封。當(dāng)密封端面線速度不小于 23 m/s 時(shí),彈簧及其他旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的離心力較大,動(dòng)平衡要求較高,同時(shí)消耗攪拌功率,產(chǎn)生攪拌熱,此時(shí)應(yīng)采用靜止式密封。
(2)單彈簧與多彈簧機(jī)械密封的選擇
單彈簧式機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般用于較小軸徑的情況。
多彈簧式機(jī)械密封適用于較大軸徑,其軸向尺寸小、軸向力均勻,適用于高速機(jī)械密封。但多彈簧的彈簧絲徑小,因腐蝕或結(jié)晶顆粒積聚易引起彈簧失效或卡滯,此時(shí)應(yīng)采用單彈簧式密封或采用合理的布置方式避免彈簧與介質(zhì)接觸,當(dāng)采用單彈簧式機(jī)械密封時(shí)應(yīng)采取一定措施使彈簧力分布更加均勻,進(jìn)而避免因彈簧力分布不均而導(dǎo)致密封本體的失效。
(3) 彈簧式與波紋管式機(jī)械密封的選擇
彈簧式機(jī)械密封追隨性及補(bǔ)償能力好,且能適應(yīng)高壓力場(chǎng)合,一般情況下應(yīng)用較多。但由于彈簧式密封受輔助密封圈耐溫限制,不能用于溫度較高的場(chǎng)合,一般應(yīng)低于 200 ℃。
波紋管式機(jī)械密封可分為橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管和焊接金屬波紋管三大類。前兩種波紋管由于彈力較小,均需加輔助彈簧,因而使用受到一定限制 ;現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多的為金屬波紋管,其具有較好的耐低、高溫性能,溫度范圍可在 -40~400 ℃。(相關(guān)閱讀:波紋管機(jī)械密封的優(yōu)點(diǎn)、常用材料及應(yīng)用)
3、布置方式的選擇
布置 1(Arrangement 1)每套集裝式密封中有一對(duì)摩擦副,分為帶固定節(jié)流襯套(1CW-FX)和浮動(dòng)節(jié)流襯套(1CW-FL)兩種配置。布置 2(Arrangement2)每套集裝式密封中有兩對(duì)摩擦副,且緩沖流體壓力低于密封腔壓力,分為雙接觸式濕密封(2CWCW)、接觸式濕內(nèi)密封(2CW-CS)和非接觸式內(nèi)密封(2NC-CS) 三種配置。布置 3(Arrangement 3)每套集裝式密封中有兩對(duì)摩擦副,且隔離液體壓力高于密封腔壓力,分為面對(duì)面(3CW-FF/3NC-FF)、面對(duì)背(3CW-FB/3NC-FB)和背對(duì)背(3CW-BB/3NC-BB)六種配置。
布置 1 主要適用于常溫、無毒、無危害的介質(zhì);布置 2 主要適用于輕烴類、易汽化介質(zhì),當(dāng)介質(zhì)有毒時(shí)不推薦選用;布置 3 主要適用于高溫、有毒、有害的介質(zhì)以及不允許有介質(zhì)泄漏的場(chǎng)合。
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