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油封密封
是一種自緊式唇狀密封,其結(jié)構(gòu)簡單,尺寸小,成本低廉,維護方便,阻轉(zhuǎn)矩較小,既能防止介質(zhì)泄漏,也能防止外部塵土和其它有害物質(zhì)侵入,而且對磨損有一定的補償能力,但不耐高壓,所以一般用在低壓場合的化工泵上。
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墊片是
離心泵靜密封的基本元件,使用范圍非常廣泛。墊片的選型主要根據(jù)化工泵輸送介質(zhì)、溫度、壓力和腐蝕性等因素決定。
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螺紋密封
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迷宮密封
在設(shè)計合理,加工精良,裝配完好、轉(zhuǎn)速較高時,迷宮密封效果很好。但在實際應用中,因此而產(chǎn)生的化工泵泄漏卻很多,所以在化工泵密封中不常用。
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是將富有壓縮性和回彈性的填料放入
填料函內(nèi),依靠壓蓋的軸向壓緊力轉(zhuǎn)化為徑向密封力,從而起到密封作用。
這種密封方法稱為填料密封,這種填料稱為密封填料。由于填料密封結(jié)構(gòu)形式簡單,更換方便、價格低廉、適應轉(zhuǎn)速、壓力、介質(zhì)寬泛而在化工泵的設(shè)計中得到普遍采用。
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動力密封
化工泵在與運轉(zhuǎn)時,副葉輪所產(chǎn)生的壓頭平衡了主葉輪出口高壓液體,從而實現(xiàn)密封。停車時,副葉輪不起作用,因此必須同時配備
停車密封裝置解決停車時可能產(chǎn)生的化工泵泄漏。
副葉輪密封結(jié)構(gòu)簡單、密封可靠、使用壽命長,化工泵運轉(zhuǎn)中可實現(xiàn)滴水不漏,因此在化工泵輸送含雜質(zhì)介質(zhì)的泵上經(jīng)常采用。
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現(xiàn)在化工泵行業(yè)使用最為廣泛的密封形式,由于機械密封具有泄漏量少和壽命長等優(yōu)點,所以當今世界上機械密封是在這些設(shè)備最主要的軸密封方式。機械密封又叫端面密封,在國家有關(guān)標準中是這樣定義的:“由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在
流體壓力和補償機構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置?!?
一直以來,腐蝕就是化工設(shè)備最頭痛的危害之一,稍有不慎,輕則損壞設(shè)備,重則造成事故甚至引發(fā)災難。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的,因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區(qū),認為不銹鋼是“萬能材料”,不論什么介質(zhì)和環(huán)境條件都捧出不銹鋼泵,這是很危險的。下面針對一些常用化工介質(zhì)談談選材的要點:
⒈硫酸作為強
腐蝕介質(zhì)之一,硫酸是用途非常廣泛的重要工業(yè)原料。不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大,對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸,碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性,但它不適合高速流動的硫酸,不適用作泵閥的材料;普通不銹鋼如304(
0Cr18Ni9)、316(
0Cr18Ni12Mo2Ti)對硫酸介質(zhì)也用途有限。因此輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵(鑄造及加工難度大)、高合金不銹鋼(
20號合金)制造。
氟塑料具有較好的耐硫酸性能,采用
襯氟泵(F46)是一種更為經(jīng)濟的選擇。
⒉鹽酸決大多數(shù)金屬材料都不耐鹽酸腐蝕(包括各種不銹鋼材料),含鉬高
硅鐵也僅可用于50℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反,絕大多數(shù)
非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性,所以
內(nèi)襯橡膠泵和
塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的最好選擇。
⒊
硝酸一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞,不銹鋼是應用最廣的耐硝酸材料,對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性,值得一提的是含鉬的不銹鋼(如316、
316L)對硝酸的耐蝕性不僅不優(yōu)于普通不銹鋼(如304、321),有時甚至不如。而對于高溫硝酸,通常采用鈦及
鈦合金材料。
⒋
醋酸它是有機酸中腐蝕性最強的物質(zhì)之一,普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴重腐蝕,不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料,含鉬的
316不銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它
腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時,可選用高合金
不銹鋼泵或
氟塑料泵。
⒌堿(氫氧化鈉) 鋼鐵廣泛應用于80℃以下、30%濃度內(nèi)的氫氧化鈉溶液,也有許多工廠在100℃、75%以下時仍采用普通鋼鐵,雖然腐蝕增加,但經(jīng)濟性好。普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優(yōu)點,只要介質(zhì)中容許少量鐵份摻入不推薦采用不銹鋼。對于高溫堿液多采用鈦及
鈦合金或者高合金不銹鋼。
⒍氨(氫氧化氨) 大多數(shù)金屬和非金屬在液氨及
氨水(氫氧化氨)中的腐蝕都很輕微,只有銅和
銅合金不宜使用。
⒎鹽水(海水) 普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、咸水中腐蝕率不太高,一般須采用涂料保護;各類不銹鋼也有很低的
均勻腐蝕率,但可能因氯離子而引起局部性腐蝕,通常采用
316不銹鋼較好。
⒏
醇類、酮類、酯類、醚類 常見的醇類介質(zhì)有甲醇、乙醇、
乙二醇、
丙醇等,酮類介質(zhì)有
丙酮、丁酮等,酯類介質(zhì)有各種甲酯、乙酯等,醚類介質(zhì)有甲醚、乙醚、
丁醚等,它們基本沒有腐蝕性,常用材料均可適用,具體選用時還應根據(jù)介質(zhì)的屬性和相關(guān)要求做出合理選擇。另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性,在選擇
密封材料時避免出錯。
冷卻問題
高溫介質(zhì)的輸送對泵的結(jié)構(gòu)、材料以及輔助系統(tǒng)提出了更高要求,下面談一談不同的溫度變化對冷卻的要求以及公司適用泵型:
⒈對于溫度低于120℃的介質(zhì),通常不設(shè)置專門的
冷卻系統(tǒng),多采用本身介質(zhì)來潤滑和冷卻。像IHG、ISWH化工泵、PHG屏蔽化工泵(超過90℃時
屏蔽電機的防護等級應采用H級);而CZ普通型和
IH化工泵由于采用了懸架結(jié)構(gòu)可使溫度上限達到140℃~160℃;IHF
襯氟泵最高使用溫度可達200℃;只有CQB普通
磁力泵使用溫度不超過100℃。值得一提是對于易結(jié)晶或含有顆粒的介質(zhì)應配有密封面沖洗管路(設(shè)計時均留有接口)。
⒉對于120℃以上、300℃以內(nèi)的介質(zhì),一般在泵蓋上須設(shè)有冷卻腔,密封室也應接通冷卻液(須配
雙端面機械密封),當不允許冷卻液滲入介質(zhì)中時,應采取將本身介質(zhì)冷卻后接入(可通過簡易熱交換器實現(xiàn))。另外CQB-G高溫型磁力泵可用于280℃以內(nèi)的高溫介質(zhì)。
⒊對于300℃以上的高溫介質(zhì),不僅泵頭部分需要冷卻,懸架軸承室也應設(shè)有
冷卻系統(tǒng),泵結(jié)構(gòu)一般為中心支承形式,
機械密封最好采用
金屬波紋管型,但價格高(價格是普通
機封的10多倍)。
密封問題
無泄漏是化工設(shè)備的永遠追求,正是這種要求促成了
磁力泵和
屏蔽泵的應用日益擴展。然而真正做到無泄漏還有很長的路要走,比如磁力泵隔離套和屏蔽泵屏蔽套的壽命問題、材料的孔蝕問題、
靜密封的可靠性問題等等?,F(xiàn)就密封方面的一些基本情況簡單介紹如下:
⒈密封形式 對于靜密封來說,通常只有密封墊和密封圈兩種形式,而密封圈又以
O型圈應用最廣;對于動密封,化工泵很少采用
填料密封,以
機械密封為主,機械密封又有單端面和雙端面、平衡型和非平衡型之分,平衡型適用于高壓介質(zhì)的密封(通常指壓力大于1.0MPa),雙端面
機封主要用于高溫、易結(jié)晶、有粘度、含顆粒以及有毒揮發(fā)的介質(zhì),雙端面機封應向密封腔中注入隔離液,其壓力一般高于介質(zhì)壓力0.07~0.1MPa。
⒉
密封材料 化工泵
靜密封的材料一般采用
氟橡膠,特殊情況才采用聚四氟材料;機械密封動靜環(huán)的材料配置較為關(guān)鍵,并不是硬質(zhì)合金對硬質(zhì)合金就最好,價格高是一方面,兩者沒有硬度差也并不合理,所以最好根據(jù)介質(zhì)特點區(qū)別對待。
(注:
美國石油學會API 610第八版對
機械密封和管路系統(tǒng)的典型配置在附錄D中有比較詳盡的規(guī)定)
粘度問題
介質(zhì)的粘度對泵的性能影響是很大的,當粘度增加時,泵的
揚程曲線下降,最佳工況的揚程和流量均隨之下降,而功率則隨之上升,因而效率降低。一般樣本上的參數(shù)均為輸送清水時的性能,當輸送粘性介質(zhì)時應進行換算(不同粘度的
修正系數(shù)可查閱相關(guān)換算圖表)。對于粘度較高的漿類、膏類及粘稠液的輸送,建議選用螺桿泵,
G單螺桿泵適用介質(zhì)粘度可達1000000cst。