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双螺杆泵针对内河,湖泊,运河等应用工况机械密封选择

2020-08-14

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。今天河北恒盛泵业为大家分享一下双螺杆泵针对内河,湖泊,运河等应用工况机械密封选择。

1.1 双螺杆泵针对内河,湖泊,运河等油轮应用中输油泵机械密封的选择

内河,运河等穿梭的油轮,输油船一般大约长度不超过120米,宽度不超过10米,载重吨位一般在4000吨以内,配备8到10个货油舱。由于内陆河道吃水深度限制,一般船体设计比较扁平,船舱深度一般不超过5米,所以该应用螺杆泵一般是安装在船中部的甲板上。输送的介质通常是重质燃料油,比如(IFO380,IFO500, IFO750)。由于泵是安装在甲板上,在泵开启的时候,或卸较远舱位的油品的时候,泵的进口压力基本上会达到-0.3bar;极端工况,如抽底油扫舱的时候,由于吸上高度在大约4.5米,介质粘度比较高,加上管路阀门等阻力造成的压力损失,泵的进口压力能达到-0.8bar。这个时候一般会造成汽蚀,伴随着异常的振动噪音等。一般在使用过程中随着船舱油位下降到低液位的时候,螺杆泵会选择通过变频器控制降速运行。通用的转速是1500rpm,低液位的时候一般会选择750rpm。在最后扫舱阶段,会通过手动控制阀门开度,提升介质流速来增加泵吸上能力,达到扫舱,清仓目的,通常剩余在最终集油盘位置的介质可以只剩几升。

针对这种典型应用工况,双螺杆泵机械密封的选择需要注意泵经常需要应对的是抽空,负压的工况,机械密封摩擦面可能得不到良好的润滑和冷却,因此要求机械密封选材要有良好的自润滑性能的材质组合。此外应对自吸工况,静环有可能会造成轴向窜动,造成动静环之前出现磕碰损坏。为了避免该潜在风险,机械密封静环需要选择G13的静环而不能选择常规的G9静环,需要加装静环压盖避免造成轴向窜动损坏。还有该工况由于一般泵的加热保温没有做或很少用,特别是冬天时候运行容易出现由于介质粘度过高,造成机械密封过载。为了避免起泵的时候静环随动环转动造成二次密封O-型圈的损坏失效,在油品额定工况粘度超过 380cSt的时候,机械密封静环需要有一个定位销防止静环转动。完整的材质选择及机械密封的规格型号以博格曼机械密封为例,型号如下(注,机械密封材质代码说明件附件):博格曼的通用型号为: M7SF,材料代码:SAVGG; 对应静环需要选择G13 而不是G9的静环;具体安装布局图请参考如下图1,单端面机械密封典型安装布局图,其中位号261件为静环定位销,位号246的零件为静环压盖(安全法兰)。

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图  1 单端面机械密封典型安装布局图

1.2 双螺杆泵针对内河,湖泊,运河等船舶应用中其他化学品等介质输送工况机械密封的选择

内河应用的船舶除了输送原油和燃料油外,经常还会遇到输送如下介质的应用,粘度一般在(1-10 cSt): 汽油、柴油、煤油、石脑油、轻质燃料油、机床油、航空煤油、甲醇、乙醇、轻质化学品、海水、舱底水等等;一般内河船舶在输送化学品或多用途船舶的时候,会出现输送介质随着运输任务而发生变化的工况,螺杆泵可能需要应对变化的介质和变化的工况。

针对这种多变的介质及多变工况,双螺杆泵机械密封选材除了以上提到的动静环摩擦副需要有良好的自润滑性能,良好的导热性能之外,最主要需要注意的是二次密封,即O-型圈的选材。很多化学品对氟橡胶(Viton)会有溶胀作用,一般的丁晴橡胶及氟橡胶用不住,所以针对这样的应用工况二次密封O-型圈选材应该选耐化学性能特别优良的全氟醚橡胶,比如 Kalrez6375, Chemraz 505 等,特别是在石脑油,甲醇,甲醚等化学品输送的时候,必须选用全氟醚密封圈。

此外机械密封静环的材料选择需要选择无压烧结的石墨环,即合作树脂浸渍碳石墨;静环需要选择G13结构,需要安装静环压盖防止空吸造成静环轴向窜动磕碰损坏或机械密封位置错位失效。机械密封结构及材料组合推荐使用:

博格曼机械密封:型号 M7NSF,材料代码:SBKGG 或Q1BKGG;

典型的内河、运河穿梭运输船双螺杆泵甲板安装实例图请参考如下图2。

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图  2 双螺杆泵甲板安装应用工况例图

 1.3 双螺杆泵针对远洋油轮应用中机械密封的选择

远洋船舶和内河船舶的主要区别是,远洋船舶吨位比较大,一般可以在5000 吨以上到 30万吨这种量级。远洋船的吃水深度大即油舱的深度一般在6-10米;因此货油泵没法直接安装在甲板上,由于吸程过高,油品会无法吸出;因此货油泵一般会安装在专门的泵舱,涉及到防爆方面的要求,驱动装置如电机或柴油机会在机舱,中间通过气密的隔舱传动装置连接传动。也可以通过液压泵站液压马达的方式驱动;同理,液压泵站需要电机驱动,所以液压泵站及控制系统一般会安装在上层或甲板上,通过高压管线驱动液压马达,以便驱动货油泵。由于货油泵安装在舱底,所以泵进口管路在初始的时候,由于货油舱液位高度,一般会有0.6-1bar 的正压。在液位高的时候,为了保证输送效率,泵一般全速运转,在低液位的时候,需要降速运转。一般为了清仓或扫舱,即将舱底货油完全排空,一般需要配备如W5或W6的小的货油扫舱泵。进口负压也常常能达到 -0.8 bar。

针对如上应用,双螺杆泵机械密封的型号及材质组合选择:

机械密封型号:M7SF, 材质组合:SAVGG 或 Q1AVGG;


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