机械密封技术在石油化工行业中的应用研究

摘 要 简要阐述石油化工机械密封技术的必要性与现状，并在此基础上重点介绍了当前几种机械密封新技术，旨在为石油化工行业的密封措施提供参考。

关键词 机械密封；石油化工；新技术

中图分类号：TB42 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0115-01

1 石油化工机械密封技术的必要性与现状

多数化工产品均具有有毒或易燃易爆的高危特性，故一旦发生泄漏，不仅可能造成难以估计的经济损失与环境污染，更为严重的是也可能造成一定的人员伤亡，同时这也是所有化工行业的一大主要特点。基于此，为最大限度地避免此类事件的发生，其行业内所采用的相关机械设备具备较高的密封性能是非常有必要的。针对这样的需求，为了在复杂的工业现场作业环境中将密封性能达到尽可能更为严格的标准，一些多结构、多组合以及新型的材料在机械密封部件的开发与制造中获得了愈发规范的应用，并逐渐在石油化工行业展示出了巨大的应用前景。

2 几种机械密封新技术的介绍

在当前科学技术快速发展及与机械密封相关新材料研究的不断突破，机械密封技术也获得了空前的发展，也正是在这样的情况下，与此相关的产品泄露以及环境污染事件的发生率也有了较大程度的下降，相关设备的使用寿命也获得了显著延长。经笔者总结，目前相对较新的机械密封技术主要包括以下几种。

2.1 剖分式机械密封技术

在发明的最初，该技术主要是用在大型反应釜以及大型泵的分体式机械密封封面，其中的推环、传动环以及动环均包括有对称的两个组成部分，且动环被推环与传动环固定在一起，同是每环均采用设计有斜面的两半夹紧环实施固定；另将静环、静环座以及压紧螺母等三个部件进行一体固定，其中，在静环与静环座上也同样设计有斜面的两半夹环用以夹紧。后来，针对反应釜的剖分式机械密封，又有相关研究者开展了更为深入的研究性试验，他们采用了有限元计算方法，进而将改进的重点放在了辅助密封圈的应力应变方面，最终在不同的端面上加以设计，分别研发出了端面部分式机械密封与平行端面部分式机械密封两项密封技术。

2.2 非接触式机械密封

1）干运转气体密封。干气密封为一种由两个环组成的非接触式端面机械密封技术，其兼具了无磨损、功耗小与泄漏量小等较为全面的优点，而且在安装与维护方面均非常容易操作，系统的高可靠性也进一步确保其具有长期稳定运行的优势。该技术体系中，第一个环往往又被称为动环，在其表面设计有槽，并且可以随着转子旋转，另在槽的下方设计了一个比较光滑的区域为密封坝，此为产生密封作用的关键区域；另一个环被称为静环，其表面光滑，同时通过弹簧进行压固，只能进行轴向的移动。当轴处于静置状态，或是在机组未升压的情况下，弹簧将保持动、静环始终处于接触状态，而当几组升压过后，在气压的作用下，动、静环将发生分离，并在其间隙形成一层非常薄的气膜。一旦几组开始旋转后，动环槽将产生动压力，同时会在靠近槽根部的地方产生一个高压区域，继而，动、静环之前的距离将因此而扩大，直至压力维持到一个相对平衡的

状态。

2）逆流泵送机械密封。该技术兼具了完全不会逸出介质、对环境完全不存在污染、寿命较长、维护费用低等明显的技术优势，其在多领域已经有了非常广泛的应用。同时，该技术的基本密封原理是建立在流体动压润滑理论基本方程-雷诺方程基础上的，主要采用了数值计算法与解析法两种分析模式。经长时间的应用实践发现，该技术尤其适用于应用到某些具有高易气化与高污染性以及高危险性的密封介质的密封需求，故其应用前景比较良好。此外需要说明的是，尽管上游泵送机械密封在端面结构上具有比较多的形式，但实则在工作原理方面是基本一致的。

2.3 流体回流式机械密封技术

此种机械密封技术的基本原理为：在考察外泄流体的流动路径的基础上，再通过一定的转变处理，继而将其再送回到机械密封腔内，以此实现机械设备零泄漏的最终效果。与此同时，该密封技术不仅具有相对更为简单的结构、很强的适用性与便于维护的特点，而且对某些特殊的工作环境与条件，比如高温、高压以及高速等，其应用价值将更为明显。

2.4 组合式机械密封技术

该技术是将多种密封技术进行整合而成的一种综合性的新型机械密封技术，通常情况下其均可通过一定的技术处理继而将各种机械密封技术的优势联合在一起，并同时规避各自缺陷。从某种意义上来说，本密封技术有望成为未来机械密封技术发展的必然趋势。就具体的组合方式来看，目前最普遍的包括了接触式结合非接触的密封形式与接触式结合接触式的密封形式。

2.5 其他先进机械密封技术

随着当前材料科学、工程科学以及计算机技术的共同发展与进步，这也在很大程度上为机械密封技术的发展带来了理论根基与发展契机，尤其是某些前沿技术与全新材料的高效应用，机械密封技术理论也势必将变得更加丰富。其中，比如更为严格意义上的零泄漏密封技术，该技术力求确保设备中所应用到的工艺流体绝对无泄漏，该项技术中又多采用干运转的密封方法，同时还应用到了诸如计量仪表、阀门、密封监控装置以及报警装置等辅助设备。此外，又比如集装箱式密封技术，该技术因其发明起源于运输集装箱故得此名，在安装之前，一般将静止部件与可旋转部件实施整体性安装，经完成试压及其相关检查满意后再将其套装进集装箱的内轴，同时对其实施必要加紧固定，基于此，该密封技术是可以实施平面运作的。

3 结束语

在石油化工行业内，其绝大部分装置与设备均需要进行机械密封处理，并以此来防止工艺流体出现漏、跑、滴、冒等情况，继而达到节约工业程度、降低环境污染以及提升运作效率的目的，这也是当代石油化工企业实现可持续发展的根本需求。基于此，高效机械密封技术的研发与运用不仅可帮助石油化工企业获得更为理想的工程效益，同时也可帮助其树立起更为良好的环保与节能企业形象，进而促进我国石油化工企业的稳定与快速发展。

参考文献

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