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摘 要:通过对油田高压注水泵密封进行新技术改进,提高设备运行周期,既节省了能源又保护了环境。同时,降低了维护,操作人员的劳动强度,改善了工作环境,达到了文明,安全生产的宗旨。
关键词:油田高压注水泵机械密封设计 新技术 新理念 改进
中图分类号:TE933 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0013-01
1 油田高压注水泵密封现有技术
根据查阅专利资料,目前,在油田行业中,高压注水泵介质水含杂质多易结垢,化学物质复杂,高压注水泵基本采用软填料密封、金属波纹管机械密封、弹簧机械密封的设计理念,采用内置式结构。
(1)软填料密封,安装简单容易更换,但是,密封泄漏量大,摩擦轴和轴套磨损严重,更换频繁。维修和操作人员劳动强度大,运行中轴的轴向串量大,磨擦功率消耗大,经常由于密封泄漏量大使轴瓦润滑油进水,导致被迫停机。
(2)金属波纹管机械密封,焊接金属波纹管机械密封用的波纹管是由材质316L的金属薄板冲裁成环形波纹状的型面,波形采用“S”形,将许多个波片重叠起来,分别在环形的外緣和内缘进行焊接组成一个波纹管,两端再与传动座和动环焊接成整体。标准化设计,符合GB6556标准。压缩率高,耐压、耐温、耐腐蚀性能范围广。同时,高速下对轴的振动和振摆适应性较强,消除动辅助密封圈的不利影响,非推压是设计,密封的追随性优良,动态补偿性能好,保证密封端面良好地贴合。耐压3.5MPa,耐温—200～600℃,耐腐蚀性强,安装方便。但是,在运行过程中,由于注水泵水质易结垢,经过一个月运转中,在波谷处,出现积垢现象,影响了波纹管的浮动性的弹性,导致波纹管失弹,机械密封泄漏。
(3)内置式平衡型 多弹簧机械密封。端面比压随介质压力增大而增大,增加了密封的可靠性,介质泄漏方向与离心力方向相反,阻碍了介质的泄漏。但是,高压注水泵介质水易结垢,腐蚀严重。在运行中,小弹簧结垢,失弹,同时,动环与轴套密封O圈,由于轴套表面形成污垢,O圈在轴套表面不能自由浮动,导致动环卡住,机械密封泄漏。每次起泵大约电费1万元左右,经济损失大。同时,在入口前端加装前置泵喂液系统后,注水泵运行时,入口压力1.6MPa,出口压力16～22MPa,现有的机械密封,满足不了高压注水泵的使用要求。
2 油田高压注水泵机械密封新技术
经过我们对高压注水泵的结构和介质的物理以及化学分析,研制出高压注水泵防垢机械密封,并获得国家实用新型专利(专利号:ZL 2007 2 0310268.0),针对油田高压注水泵特殊恶劣工况自主开发的又一尖端产品,改变了以往机械密封内置式设计模式,采用耐反压设计理念,反向平衡型结构设计,外置多弹簧补偿机构,保证弹簧力对摩擦副的追随性,补偿性稳定可靠,安装方便,密封装置无泄漏。在长期运行中密封状态稳定,泄漏量约为软填料密封的0.5%,使用寿命可达一年以上。摩擦功率消耗小,仅为软填料的10%～20%,并且轴与轴套不磨损,运行周期长。端面磨损后可自动补偿,无需保养。抗震性能好,对旋转轴的振动,同轴度以及轴对密封腔的偏斜不敏感。使用范围广,它适用于高温、低温、高压、真空等不同的旋转频率以及各种腐蚀介质和磨粒介质的密封。
3 油田高压注水泵机械密封的结构和特点
高压注水泵防垢机械密封结构设计新颖,采用耐反压设计理念,反向平衡型结构设计,可以承受瞬间反压,防止密封意外失效。摩擦副采用耐酸碱硬质合金(YWN8)和碳化硅(SIC)配对。降低端面上的摩擦和磨损,减少摩擦热,承载能力大。内置式密封,可以利用密封腔内介质压力来密封,密封端面的受力均衡以及冷却和润滑效果好。防止静环与O圈接触面结垢,在静环表面采用保护罩装置,使污垢不能吸附在静环表面,保证O圈不泄漏。外置多弹簧补偿机构,保证弹簧力对摩擦副的追随性、补偿性稳定可靠。为防止密封泄漏后,导致多弹簧失弹,在外置多弹簧补偿机构和轴(轴套)之间增加密封保护套,即使密封泄漏,多弹簧补偿机构的弹簧力对摩擦副也有良好追随性和补偿性,采用集装式设计,安装方便,密封装置无泄漏,既节省了能源又保护了环境。同时,降低了维护、操作人员的劳动强度,改善了工作环境,达到了文明生产、安全生产的宗旨。是一种节能又安全环保的产品。
4 油田高压注水泵机械密封优势比较
高压注水泵防垢机械密封与现有高压注水泵软填料密封相比:
①密封状态运行稳定,无泄漏。比软填料密封供水量提高1.5%。日节约1～1.5吨,即降低了成本,又提高了泵的效率。
②使用寿命长,一般可稳定运行1年以上,每年节约机泵电费约3～5万元。摩擦功率降低,耗电量下降0.5%,日节电80～100℃。
③轴和轴套不需要更换,节约了成本。
④维修人员劳动强度和工作量降低。
⑤改善了工作环境。
5 高压防垢机械密封使用效果和应用范围
高压注水泵防垢机械密封,适用于颗粒含量较高的介质没有冲洗的恶劣工况,主要用于油田高压注水泵、脱硫、铝业、造纸等特殊工况。同时,高压注水泵防垢机械密封,在热电厂脱硫设备离心泵进口机械密封国产化改造中,将防垢机械密封,主要部件材质和结构改进,增加外部冲洗装置,可有效的控制端面温度,使其在高温中使用得到保证,大庆油田20多家注水站以及霍林河电厂、大唐辽源发电厂等设备安装运行,经过三年的运行和用户反馈的意见,机械密封性能稳定,工况良好,各项技术指标达到了设计要求,是一种节能、安全、环保的产品。
关键词:油田高压注水泵机械密封设计 新技术 新理念 改进
中图分类号:TE933 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0013-01
1 油田高压注水泵密封现有技术
根据查阅专利资料,目前,在油田行业中,高压注水泵介质水含杂质多易结垢,化学物质复杂,高压注水泵基本采用软填料密封、金属波纹管机械密封、弹簧机械密封的设计理念,采用内置式结构。
(1)软填料密封,安装简单容易更换,但是,密封泄漏量大,摩擦轴和轴套磨损严重,更换频繁。维修和操作人员劳动强度大,运行中轴的轴向串量大,磨擦功率消耗大,经常由于密封泄漏量大使轴瓦润滑油进水,导致被迫停机。
(2)金属波纹管机械密封,焊接金属波纹管机械密封用的波纹管是由材质316L的金属薄板冲裁成环形波纹状的型面,波形采用“S”形,将许多个波片重叠起来,分别在环形的外緣和内缘进行焊接组成一个波纹管,两端再与传动座和动环焊接成整体。标准化设计,符合GB6556标准。压缩率高,耐压、耐温、耐腐蚀性能范围广。同时,高速下对轴的振动和振摆适应性较强,消除动辅助密封圈的不利影响,非推压是设计,密封的追随性优良,动态补偿性能好,保证密封端面良好地贴合。耐压3.5MPa,耐温—200～600℃,耐腐蚀性强,安装方便。但是,在运行过程中,由于注水泵水质易结垢,经过一个月运转中,在波谷处,出现积垢现象,影响了波纹管的浮动性的弹性,导致波纹管失弹,机械密封泄漏。
(3)内置式平衡型 多弹簧机械密封。端面比压随介质压力增大而增大,增加了密封的可靠性,介质泄漏方向与离心力方向相反,阻碍了介质的泄漏。但是,高压注水泵介质水易结垢,腐蚀严重。在运行中,小弹簧结垢,失弹,同时,动环与轴套密封O圈,由于轴套表面形成污垢,O圈在轴套表面不能自由浮动,导致动环卡住,机械密封泄漏。每次起泵大约电费1万元左右,经济损失大。同时,在入口前端加装前置泵喂液系统后,注水泵运行时,入口压力1.6MPa,出口压力16～22MPa,现有的机械密封,满足不了高压注水泵的使用要求。
2 油田高压注水泵机械密封新技术
经过我们对高压注水泵的结构和介质的物理以及化学分析,研制出高压注水泵防垢机械密封,并获得国家实用新型专利(专利号:ZL 2007 2 0310268.0),针对油田高压注水泵特殊恶劣工况自主开发的又一尖端产品,改变了以往机械密封内置式设计模式,采用耐反压设计理念,反向平衡型结构设计,外置多弹簧补偿机构,保证弹簧力对摩擦副的追随性,补偿性稳定可靠,安装方便,密封装置无泄漏。在长期运行中密封状态稳定,泄漏量约为软填料密封的0.5%,使用寿命可达一年以上。摩擦功率消耗小,仅为软填料的10%～20%,并且轴与轴套不磨损,运行周期长。端面磨损后可自动补偿,无需保养。抗震性能好,对旋转轴的振动,同轴度以及轴对密封腔的偏斜不敏感。使用范围广,它适用于高温、低温、高压、真空等不同的旋转频率以及各种腐蚀介质和磨粒介质的密封。
3 油田高压注水泵机械密封的结构和特点
高压注水泵防垢机械密封结构设计新颖,采用耐反压设计理念,反向平衡型结构设计,可以承受瞬间反压,防止密封意外失效。摩擦副采用耐酸碱硬质合金(YWN8)和碳化硅(SIC)配对。降低端面上的摩擦和磨损,减少摩擦热,承载能力大。内置式密封,可以利用密封腔内介质压力来密封,密封端面的受力均衡以及冷却和润滑效果好。防止静环与O圈接触面结垢,在静环表面采用保护罩装置,使污垢不能吸附在静环表面,保证O圈不泄漏。外置多弹簧补偿机构,保证弹簧力对摩擦副的追随性、补偿性稳定可靠。为防止密封泄漏后,导致多弹簧失弹,在外置多弹簧补偿机构和轴(轴套)之间增加密封保护套,即使密封泄漏,多弹簧补偿机构的弹簧力对摩擦副也有良好追随性和补偿性,采用集装式设计,安装方便,密封装置无泄漏,既节省了能源又保护了环境。同时,降低了维护、操作人员的劳动强度,改善了工作环境,达到了文明生产、安全生产的宗旨。是一种节能又安全环保的产品。
4 油田高压注水泵机械密封优势比较
高压注水泵防垢机械密封与现有高压注水泵软填料密封相比:
①密封状态运行稳定,无泄漏。比软填料密封供水量提高1.5%。日节约1～1.5吨,即降低了成本,又提高了泵的效率。
②使用寿命长,一般可稳定运行1年以上,每年节约机泵电费约3～5万元。摩擦功率降低,耗电量下降0.5%,日节电80～100℃。
③轴和轴套不需要更换,节约了成本。
④维修人员劳动强度和工作量降低。
⑤改善了工作环境。
5 高压防垢机械密封使用效果和应用范围
高压注水泵防垢机械密封,适用于颗粒含量较高的介质没有冲洗的恶劣工况,主要用于油田高压注水泵、脱硫、铝业、造纸等特殊工况。同时,高压注水泵防垢机械密封,在热电厂脱硫设备离心泵进口机械密封国产化改造中,将防垢机械密封,主要部件材质和结构改进,增加外部冲洗装置,可有效的控制端面温度,使其在高温中使用得到保证,大庆油田20多家注水站以及霍林河电厂、大唐辽源发电厂等设备安装运行,经过三年的运行和用户反馈的意见,机械密封性能稳定,工况良好,各项技术指标达到了设计要求,是一种节能、安全、环保的产品。