 高温重油泵机械密封研究
高温重油泵采用的接触式波纹管机械密封，由端面摩擦热导致的流体膜结焦、密封环老化、端面热裂等使密封在工作状态下频繁失效。分析高温重油泵机械密封的泄漏机理，并对一种“接触式与非接触式”组合的双端面机械密封进行研究，这种机械密封方案可解决高温重油泵密封失效的问题。
一、前言
在炼油行业中，存在大量的高温热油类易燃介质，这类介质包括常、减压渣油、焦化原料油、催化油浆等，具有高温、高黏度、低自燃点、高污染性等特性。在输送高温重油类介质的机泵中，离心泵应用最为广泛。这类泵的密封一般采用机械密封，端面之间因介质易结焦使机械密封有可能在颗粒摩擦不稳定状态下工作，导致密封经常失效，泄漏经常发生。高温热油泵迫切需要一种性能优良的密封，满足环境保护和安全生产的要求。
二、煤焦油泵机械密封失效原因分析
1、机械密封的基本类型
(1)接触式和非接触式密封；
(2)内装式和外装式机械密封；
(3)内流式和外流式机械密封；
(4)非平衡式和平衡式机械密封；
(5)单端面、双端面及多端面机械密封。
高温重油泵机械密封的选用一直是一大难题，例如，催化裂化油浆泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、减压蜡油泵、延迟焦化的辐射进料泵等。
高温重油泵的介质具有共同的特点，温度高，一般在300～400℃；介质黏度大，在300～400℃，运动黏度为12～180mm2/s；介质有颗粒，如催化剂、焦炭、含有砂粒等杂质；机械密封形式，一般采用波纹管机械密封。
2、密封失效原因
(1)波纹管失弹或断裂。波纹管在使用过程中，其刚度或弹性会慢慢减小，试验和实际应用表明，当波纹管的失弹量超过设计初始压缩量18%～20%时，整个波纹管机械密封就会发生泄漏。使用中发现，金属波纹管机械密封在温度<200℃时，失弹现象不明显，但在高温工况下(温度>300℃)使用，泵很快就发生泄漏。因此，高温和载荷是造成波纹管失弹的主要原因。
(2)配对摩擦副中石墨环过度磨损。发生泄漏后，将失效的机封拆下检查，石墨密封环磨损严重，金属波纹管机械密封的端面比压受波纹管有效直径的影响，而有效直径又随压力的变化而改变，当波纹管受外压，其有效直径随压力的加大而逐渐缩小。当波纹管受内压，其有效直径随压力的加大而逐渐加大。由于压力过大，导致摩擦副摩擦严重，石墨环过度磨损引起泄漏。
(3)配对摩擦副中硬质合金环表面热裂，使用中发现密封摩擦副的硬质合金环，有许多由硬面中心向外发散的粗细不一的径向裂纹，这是热裂导致的密封失效。热裂产生的主要原因是过高的局部热应力，其中硬质合金环与环座两种材料的线膨胀系数差别，采用堆焊结构还是整体结构，密封冷却冲洗系统中冲洗液的类型、冲洗方式和流量的大小是否合适，都可能引起密封端面的热裂。 |
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