双螺杆泵针对各种典型应用工况机械密封选择（二）

机械密封故障是泵类故障及维修中最常见，最经常发生的故障。除了用户使用不当造成机械密封失效外，如果厂家对输送介质特性或输送工况不是很了解，选择不适合的机械密封规格型号或错误的机械密封材料组合，也是造成机械密封失效的主要原因。本文结合双螺杆泵多年实际应用经验，主要针对双螺杆泵常用的典型工况，机械密封选型，选材，规格型号等做一个详细介绍及总结；归纳了机械密封选型选材的原则及注意事项。介绍各种典型应用的背景，安装形式，可能需要面对及处理的问题及相应的解决方案。可以作为双螺杆泵应对典型应用机械密封选型的参考。

接上期，今天河北恒盛泵业为大家分享电厂、化工厂、炼油厂及石油石化行业原油开采输送领域中双螺杆泵机械密封典型应用案例介绍和对应解决方案。

1.1 油库，罐区、港口、电厂等应用中双螺杆泵机械密封的选择及注意事项

在油库，罐区，港口，或海上钻井平台，电厂等应用场合中，双螺杆泵主要有两种用途：

1. 作为装船，卸船，装车，卸车，倒灌等过程使用；火车槽车卸车泵通过共用汇管连接卸车，需要泵进口有很好的吸上性能。或通过软管，鹤嘴管，输油臂等完成卸车，泵可以是固定或移动安装。

2. 增压泵，通过螺杆泵给输送介质加压，以便输送到不同的油罐或更高或更远处的终端用户，如电厂，化工厂等。

这种泵一般都是露天安装或室外安装，输送介质多变，需要注意的是如果泵没有良好的加热保温，特别是这种泵一般是间断运行，冬天的时候很容易出现冷起泵的工况，即使是春夏季，环境温度在20-30°C，输送介质的温度在环境温度的时候，粘度也可能会特别高。比如重质燃料油IFO500， 在20°C的时候，粘度能超过2500cSt。这样的工况起泵机械密封特别容易造成过载损坏。

因此针对这种应用工况，如果输送介质相对固定，泵安装在室内，泵有良好的加热保温等措施，运行工况比较友好，机械密封可以选择：M7NSF，材质组合：Q1AVGG；

如果是应对比较不确定的工况，室外或露天安装，加热保温等措施不具备或客户不使用，机械密封的选型原则是选择强度高的合金材料；机械密封可以选择：M7NSF，材质组合：Q1U2VGG；

1.2 炼油厂、炼化厂、高温沥青输送应用中机械密封的选择及注意事项

在炼油厂，炼化厂中，典型的双螺杆泵应用有输送柏油，煤焦油，沥青，渣油等，介质的温度范围一般在 100-400°C；具体取决于介质的种类，品种及生产过程。特别是在渣油负压蒸馏过程中，温度比较高，伴随高粘，负压等工况，对泵及机械密封的要求就特别高。

螺杆泵泵本身选择是双层壳体，全泵体加热保温的焊接结构。机械密封时候选择耐高温的金属波纹管双端面集装式机械密封。根据具体介质及工况要求，选择匹配API Plan 53A 或API Plan 54 冲洗方案。典型应用案例，比如匹配W7TXZ-94/2，输送介质沥青，机械密封选择：

机械密封型号：MFLWT80-MFL85 （双端面集装式金属波纹管机械密封）；

材料组合：AQ1GM6T4-AQ1GM5M6G1

冲洗系统：API-Plan 54

机械密封结构布局图件如下图3，集装式机械密封结构布局参考图

 图  3 双端面集装式机械密封

机械密封冲洗方案如下图4所示，API Plan 54 冲洗方案；

图  4 API Plan 54 机械密封冲洗方案 P&ID 图

针对高温，高粘应用，机械密封应该选用双端面集装式加带压冲洗方案，以便继续密封能达到良好的润滑和冷却，保证泵和机械密封的使用寿命。如果只是从降成本方面考虑，能接受泄露的话，可以选用金属波纹管单端面集装式机械密封。机械密封需要有独立的加热及保温装置。

1.3 石化厂中高粘聚合物输送应用中机械密封的选择及注意事项

各种聚合物之间的特性本身就有很大的差别，主要表现在粘度及密度等特性差异，包括运动剪切速度对粘度的影响等，实际的粘度范围在100-200,000 cSt 之间，甚至有可能更高。这取决于该介质是否是牛顿特性的介质或是触变性介质，即起泵之前介质的粘度非常高，但随着泵启动，介质流动之后粘度大大降低，这样的特性非常影响泵的设计选型。鉴于此，输送高粘聚合物等泵必须带变频驱动，以便调节泵的转速，调节泵的排量等。而且泵的进出口压力压力变化范围也可能非常大，进口有时候接近真空的负压状态，也可能是反应釜中出来的进口压力达到8.5Mpa（塞拉尼斯的流程泵）；化学反应的过程可能持续几个小时甚至几天；反应结束后，泵和管道会用特定的溶剂进行循环冲洗，这个过程也可能持续几个小时，一般溶剂的粘度都非常低，在0.5-1 cSt 左右；所有该流程泵需要适合高粘度也需要适合低粘度工况运行。

以上工况机械密封的选择，原则上都是选双端面集装式机械密封，配置只是API Plan 53C 或API Plan 54 的冲洗方案。由于高粘聚合体特性不同，选择密封材料一般需要针对材料特性专门选择，建议根据介质特性和密封厂家确认机械密封材质组合。

以下典型应用案例是塞拉尼斯工厂输送醋酸乙烯脂应用案例：

机械密封规格型号是：HV-D10/102, 双端面集装式串联结构布局；

材质组合：QQEG1+QQEG1； 冲洗系统：API Plan 54；

 图  5 适合高压高粘的双端面集装式机械密封布局图

 图  6 特殊高粘聚合物双螺杆泵实物图

1.4 陆地或海水油田中双螺杆泵应用中机械密封的选择及注意事项

油田中螺杆泵主要有如下几种典型应用，原油倒灌泵，装船或卸船泵，管道增压泵，生产水输送泵，含油污水输送泵，油气混输泵等。由于原油不同产区油品的差别特别大，粘度，组份等都不一样，含税率不同，粘度差别也很大。还有，一般油田含水污油或生产水都类似盐水或海水，含有各种盐，氯离子，甚至二氧化硫等，这种水在温度稍微高一些，具有非常强的腐蚀性。因此对于输送生产水，含水污油等介质，需要了解介质组份，温度，粘度，正确选择泵体过流部件及机械密封的材质组合才能保证该泵正常工作。

1.4.1 输送经过分离处理的干净原油输送泵

   干净的原油输送泵，机械密封选择比较简单，根据给定工况，确认介质温度，粘度范围，一般选择：规格型号：M7NSF， 材质组合：SAVGG 或 Q1AVGG 即可；

1.4.2 生产水（地层水）输送泵机械密封选择

     对应这种应用机械密封选择及材料组合，需要和客户确定生产水的温度，具体组份，特别是氯离子，硫化物等含量，确定是否属于强腐蚀的应用范围。典型的机械密封型号及材料组合是：M7NSF， 材料组合：Q1Q12KMM; 金属保持架及弹簧选用哈氏合金材质。

1.4.3 复杂工况油气混输泵机械密封选择案例

油气混输泵的工况中，泵送介质含油，含水，还含天然气，而且组份复杂，甚至还含有少量沙子等固体可以。混合介质从油井抽出，未经处理需要混合输送，机械密封需要应对可能极高的腐蚀性，磨蚀性的介质；而且含气比不固定，有时候甚至会出现100%含气的情况，这时候如果是普通的机械密封，得不到良好的润滑和冷却很快就会失效。而且一般需要解决大排量，高含气比的工况，机械密封有时候会安装在泵的出口端即高压端，机械密封还需要解决承受高压问题。所以机械机械密封至少选平衡型机械密封带API52冲洗方案，或选特殊的双端面集装式机械密封，带API53/54 冲洗方案。

以下介绍一个典型的应用案例机械密封的选择方案，哈萨克斯坦油田中螺杆泵型号为：MPC268-45/1；进口压力Ps=6bar, 出口压力Pd=24bar, 排量324m3/hr；含气比GVF=96%，介质中含有H2S等；应对以上工况，机械密封解决方案为：

型号：HRKS1-D-E2-L+R; 材质组合：Q2Q2KMG1-AQ2VMG；冲洗方案为：API Plan53/54;

附件：

博格曼机械密封规格型号材质对应明细表；

1、密封面材料