美國石油協會 API 682标準中(zhōng)對機械密封的類别、類型、布置方式、沖洗方案等進行了分(fēn)類,在工(gōng)程應用中(zhōng)機械密封的選型也應注重以上要點進行分(fēn)析。
另外(wài),機械密封的 pV 值是選擇、使用和設計機械密封的重要參數,功耗、磨損與溫升都與該值有關。pV 值越高,機械密封的技術水平及難度系數越高。(相關閱讀:典型泵用機械密封選型分(fēn)析)
1、 機械密封類别的選擇
API 682 中(zhōng)規定了三種密封類别,一(yī)類密封用于非 API 610 尺寸密封腔,且密封腔溫度爲 -40~260 ℃,密封腔壓力≤ 2.2 MPa(A)的場合,煉油行業大(dà)多采用 API 610 标準的泵,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,且密封腔溫度爲 -40~400 ℃,密封腔壓力≤ 4.2 MPa(A)的場合,此類密封在煉油廠中(zhōng)應用多,大(dà)多數烴類介質應用該類密封。
三類密封的溫度、壓力範圍與 2類相同,但對密封的認證試驗以及圖紙(zhǐ)資(zī)料的要求更加嚴格,另外(wài)三類密封需要采用多孔均勻沖洗系統以及節流襯套需采用浮動石墨襯圈的形式。目前國内密封廠家不具備嚴格意義上的三類密封生(shēng)産能力,因此僅建議在采用進口密封件且應用場合要求極高的情況下(xià)選用。
2、 密封類型選擇
A 型密封(Type A)采用多彈簧,止推環式補償結構,補償裝置爲旋轉式,輔助密封圈爲彈性 O 形圈;B 型密封(Type B)采用無止推環,波紋管補償結構,補償裝置爲旋轉式,輔助密封圈爲彈性O 形圈;C 型密封(Type C)采用無止推環,波紋管補償結構,補償裝置爲靜止式,輔助密封件爲柔性石墨。
除以上 3 種标準密封形式之外(wài),API 682 還規定了 4 種替代密封,分(fēn)别是靜止式 A(B)型密封、單彈簧式 A 型密封、旋轉式 C 型密封。
(1) 靜止式與旋轉式機械密封的選擇
在同一(yī)軸徑下(xià),采用靜止式密封的徑向尺寸要比采用旋轉式大(dà)一(yī)個等級,因此旋轉式密封具有徑向尺寸小(xiǎo)、安裝方便的特點,一(yī)般情況下(xià)均采用旋轉式密封。當密封端面線速度不小(xiǎo)于 23 m/s 時,彈簧及其他旋轉部件産生(shēng)的離(lí)心力較大(dà),動平衡要求較高,同時消耗攪拌功率,産生(shēng)攪拌熱,此時應采用靜止式密封。
(2)單彈簧與多彈簧機械密封的選擇
單彈簧式機械密封結構簡單,一(yī)般用于較小(xiǎo)軸徑的情況。
多彈簧式機械密封适用于較大(dà)軸徑,其軸向尺寸小(xiǎo)、軸向力均勻,适用于高速機械密封。但多彈簧的彈簧絲徑小(xiǎo),因腐蝕或結晶顆粒積聚易引起彈簧失效或卡滞,此時應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接觸,當采用單彈簧式機械密封時應采取一(yī)定措施使彈簧力分(fēn)布更加均勻,進而避免因彈簧力分(fēn)布不均而導緻密封本體(tǐ)的失效。
(3) 彈簧式與波紋管式機械密封的選擇
彈簧式機械密封追随性及補償能力好,且能适應高壓力場合,一(yī)般情況下(xià)應用較多。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合,一(yī)般應低于 200 ℃。
波紋管式機械密封可分(fēn)爲橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管和焊接金屬波紋管三大(dà)類。前兩種波紋管由于彈力較小(xiǎo),均需加輔助彈簧,因而使用受到一(yī)定限制 ;現場應用較多的爲金屬波紋管,其具有較好的耐低、高溫性能,溫度範圍可在 -40~400 ℃。(相關閱讀:波紋管機械密封的優點、常用材料及應用)
3、布置方式的選擇
布置 1(Arrangement 1)每套集裝式密封中(zhōng)有一(yī)對摩擦副,分(fēn)爲帶固定節流襯套(1CW-FX)和浮動節流襯套(1CW-FL)兩種配置。布置 2(Arrangement2)每套集裝式密封中(zhōng)有兩對摩擦副,且緩沖流體(tǐ)壓力低于密封腔壓力,分(fēn)爲雙接觸式濕密封(2CWCW)、接觸式濕内密封(2CW-CS)和非接觸式内密封(2NC-CS) 三種配置。布置 3(Arrangement 3)每套集裝式密封中(zhōng)有兩對摩擦副,且隔離(lí)液體(tǐ)壓力高于密封腔壓力,分(fēn)爲面對面(3CW-FF/3NC-FF)、面對背(3CW-FB/3NC-FB)和背對背(3CW-BB/3NC-BB)六種配置。
布置 1 主要适用于常溫、無毒、無危害的介質;布置 2 主要适用于輕烴類、易汽化介質,當介質有毒時不推薦選用;布置 3 主要适用于高溫、有毒、有害的介質以及不允許有介質洩漏的場合。
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