论文部分内容阅读
中国石油新疆独山子石化分公司共有22台常减压装置高温油泵,普遍采用单端面波纹管接触式机械密封,配以PLAN23/32+62(蒸汽急冷)辅助冲洗方案。高温油泵介质温度高、密度大、自燃点低、易结焦、污染高,在机械密封失效后容易导致起火,甚至爆炸等重大安全事故。因此,工程上急需对单端面波纹管接触式机械密封进行改进,以期提高生产效率和安全系数。本文首先对当前国内外高温泵用机械密封的使用情况进行文献查阅以及现场实地调研,较为深入地分析目前普遍应用的高温泵用机械密封存在的具体问题,为其改进找到具体的切入点。接着,针对高温泵用机械密封存在的问题,提出采用双端面机械密封系统对原有密封进行优化改进,在主密封部分,把原有的接触式机械密封用液膜润滑机械密封(非接触式)替换,并对主要参数进行了计算。其次,对液膜润滑非接触式机械密封的性能进行数值模拟,获得液膜压力分布、泄漏量、液膜开启力的变化规律。再通过有限元软件利用雷诺方程、能量方程、热传导方程对模型进行流场和温度场的数值求解,得到了包括密封腔体、密封组件、转动轴温度场和封油的流场、温度场。根据计算结果,绘制在操作工况参数下封油冲洗量对串联式机械密封冷却效果影响的曲线图。通过调节冲洗入口流量观察串联接触式密封、单端面密封、串联非接触密封三种典型的密封组件温度、速度等变化情况,分析三种密封各自的优劣性,并基于炼油化工企业泵群配备密封系统的实际需求,依据流场和温度场分析,设计一套适合于高温泵群的密封辅助系统,以进一步提高新型密封系统的安全性与节能效果。通过上述计算与分析,可以得出下列结论:高温泵用双端面液膜密封布置方式极大地减弱了高温工艺介质对外侧密封的影响;由于液膜密封在正常工作状态下,端面之间存在空隙,并不接触,使得端面摩擦产生的热量大大减少,另外冲洗液的径向流动还能带走部分热量,因此其耐高温性能明显提升。串联式的高温泵用液膜密封配合封油的循环冷却系统的使用能够使动环、静环等密封组件在相对低温的环境中工作,由此提高整套密封的可靠性、安全性以及使用寿命。重新设计的机械密封泵群辅助系统将以往各种辅助系统的优点整合在一起,优势互补,克服了泵群封油补充系统和单台机泵密封辅助系统各自的不足,可以更好地适用于炼化设备当中的高温泵群机械密封。