离心泵常用的辅助系统（Part 4） – 密封系统

前言

轴封式离心泵最常用的密封方式是机械密封。对于API泵及一些重要工况用泵（例如火电厂及核电站给水泵、凝结水泵等），通常要求配置API 682标准推荐的机械密封及系统。

本篇仅介绍机械密封系统。

机械密封系统

机械密封的功能

机械密封主要功能是：一方面防止泵送介质向环境中泄漏，避免引起财产损失（如高温油浆泵泄漏导致的火灾）、对环境和人员造成伤害；另一方面，防止在泵内压力低于大气压时（如火电厂及核电站凝结水泵）空气向泵内泄漏，影响泵的可靠运行。

密封系统的组成

机械密封系统通常包括：冲洗、冷却和急冷。

1）冲洗：带走动/静环摩擦产生的热量，同时在其配合面上形成液膜，避免出现干磨。

2）冷却：避免密封冲洗液的温度达到或超过其汽化温度而导致密封面出现干磨。

3）急冷：急冷是指在机械密封的大气侧密封面处引入一种冲洗介质（通常是水、氮气或蒸汽），以阻止对密封运动、拆卸可能产生的干扰或对现场操作人员和环境造成伤害。关于“急冷”的详细介绍，可参见本公众号内另一篇文章《漫谈机械密封急冷（冲洗）方案》。

密封及系统（冲洗方案）的选择

1）机械密封分为三个类别

第1类密封：用于ISO13709以外的密封腔，工作温度范围为-40~260℃，工作压力不超过2.2MPa(a)。

第2类密封：主要用于符合ISO13709的密封腔，工作温度范围为-40~400℃，工作压力不超过4.2MPa(a)。

第3类密封：主要用于符合ISO13709的密封腔，工作温度范围为-40~400℃，工作压力不超过4.2MPa(a)。且要求对密封设计进行严格试验，并提供测试报告。整套密封应用第10款规定的流体整体进行质量鉴定试验，测试报告中应列出第11款规定的所有数据。

2）机械密封分为三种型式

A型密封：内装、平衡型、集装、推环式机械密封。标准密封的弹性元件为多弹簧、旋转式，辅助密封元件为O形圈，最高工作温度为176℃。

B型密封：内装、平衡型、集装式金属波纹管机械密封。标准密封的弹性元件为旋转式，辅助密封元件为O形圈，最高工作温度为176℃。

C型密封：内装、平衡型、集装式金属波纹管机械密封。标准密封的弹性元件为静止式，辅助密封元件为柔性石墨，最高工作温度为400℃。

3）机械密封分为三种布置方式

布置方式1：单密封。

布置方式2：双重密封。正常情况下，缓冲密封腔的压力低于内侧密封腔的压力（即无压密封），需提供缓冲液或缓冲气。缓冲密封腔通常通过孔板与气体回收系统相连，气体回收系统的压力就是缓冲密封腔的工作压力。

布置方式3：双重密封。两套密封之间利用外部提供的隔离液或隔离气，压力高于密封腔的压力（即有压密封）。

4）密封及冲洗方案的选择流程

API 682 / ISO 21049推荐的机械密封简要选型流程如下：

首先，确定用途。

其次，根据泵送介质的温度、压力，确定密封类别。

再次，根据温度、压力、介质特性（烃类或非烃类）等，确定密封型式（弹簧型或波纹管型）。

接着，选择密封布置方式（单封或双重密封）。

最后，选择密封冲洗方案。

具体见表1。

表1 标准推荐的选型流程

特别说明

1） API 682标准推荐的密封及系统均经过工程实践的检验，非常成熟可靠，且安装维护方便（集装式），因此得到了广泛的认可和应用。

2） API 682标准中给出的密封及系统均为推荐结构，针对具体应用工况，可进行适当的增减。

示例：介质温度为180 ℃左右的锅炉给水工况，标准推荐的密封冲洗方案为PLAN23，其标准流程图见图1。而在实际工程应用中，KSB公司对其进行了改进，运行效果更好，具体见图2。

图1 PLAN23标准流程图

图2 PLAN23改进型流程图

3）对于标准中未涉及的一些特殊应用工况，API 682标准持开放的态度。只要其具有良好的运行业绩，用户应予以认可和接受。

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