高压锅炉给水泵流体动压机械密封的研究.pdfVIP

· 30· 小番柱木 2008年第3期 高压锅炉给水泵流体动压机械密封的研究木 何玉杰 李质情 石海峡 李 强 (江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江；212013) 摘要：针对高温高压锅炉给水泵的机械密封端面容易出现磨损或烧损的问题进行分析和研究。阐述流体动压机械 密封的工作原理、密封辅助系统的优选以及对高温高压机械密封和换热器的精确设计计算。实践结果表明该高压热水 泵流体动压机械密封使用情况良好，并广泛应用于高压热水泵的实际生产中。 关键词： 高压热水泵机械密封 流体动压机械密封 端面液膜 设计 槽处呈线性递减直到密封面内缘面尺 。密封端面 引 言 的动力槽使得密封端面因压力变形和局部温差引起 的热变形，在密封端面产生热流体动压楔效应 ； 水是泵最常遇的输送介质，也是比较容易密封 压力分布形式的改变，限制了液膜在 “动力槽”所 的介质，但高温高压水的密封却是个难题。由于高 覆盖的环形区域内的汽化。此类密封的结构与普通 温水的汽化压力高，随着介质在流经密封端面过程 机械密封没有多大差别，不同的是：普通密封的端 中的压力降低，易发生闪蒸或汽化，即机械密封端 面为平行平面接触，而热流体动压密封的端面在动 面问液膜相变直径 靠近端面外缘 ：，密封端面 环或静环端面上开有各种形状流槽。 难以形成有效的液膜 ㈣；摩擦端面处在边界润滑 图1是全液膜密封示意图，端面间充满一层液 条件下工作，其许用PV值很低，反映到实际使用 体膜，此时相变半径尺 尺 ，特点是摩擦系数低， 过程中，就是密封端面磨损或烧损。针对这一特殊 泄漏流体为液体，但泄漏量较大。若相变半径R = 情况若采用标准的密封设计方案很难得到满意的使 尺 时，也是全液膜密封，但泄漏的边缘为月牙面， 用效果。对高压热水工况条件下的机械密封，必须 月牙面不断地蒸发，泄漏的流体是蒸汽，泄漏量较 改善密封的润滑工况，降低密封端面温度及端面摩 小，是理想的密封端面液膜型式。 擦系数，提高其PV值的极限值，使密封端面间产 生完整的液膜，才能适应高温高压工况的要求 圈。 2 高温高压机械密封的设计 1 高温高压流体动压机械密封的 2．1热水工况下机械密封常用的辅助系统方 工作原理 案 按照美国石油学会标准API 682《离心泵及回 高温高压机械密封设计必须考虑相变直径尺 的大小，使之尽量靠近端面内缘尺 ，以利于形成 端面间液膜。在密封面上开动力槽，密封端面上就 会形成一个相对的高压区域。该液膜的压力分布是 从密封端面外缘 呈线性递减直到进人动力槽。 介质经过动力槽时流体压力保持不变，然后从动力 · 江苏大学基金资助项目 (项目编号：04JDG(~O) 江苏省高技术研究项目(BG2006024) 图1 全液膜密封 2008年第3期 小番柱采 ·31· 图2 API plan 23 图3 API plan 21 图4 API plan 32 转泵轴封系 的要求，用于温度≥80℃的热水工 有利弊，使用者可根据现场使用情