機械密封新技術和新材料在石化行業(yè)中的應用

【摘要】機械密封技術被普遍應用在石化行業(yè)泵送設備上。機械密封設備對其設計、制造、安裝及作業(yè)環(huán)境均具有較高的要求，并且其構件具有失效率高的特點，因此，研究機械密封新技術和新材料的應用是石化行業(yè)發(fā)展的要求與方向。本文簡述了機械密封新材料與新技術，探討了機械密封新技術和新材料的相關應用，從而推動機械密封技術的進一步發(fā)展。

【關鍵詞】機械密封；新技術；應用

對化工產(chǎn)品而言，絕大部分都具有易燃、易爆、有毒等危險性，倘若這些化工產(chǎn)品不慎泄露，不僅會帶來巨大的經(jīng)濟損失以及嚴重的環(huán)境污染，更嚴重的是會威脅人的生命安全。正由于化工行業(yè)存在上述特性，所以化工機械設備須具有較強的密封性與耐腐蝕性，以確保機械設備擁有較長的使用壽命[1]。與此同時，為了符合機械密封技術應用過程中復雜的作業(yè)環(huán)境及嚴格的現(xiàn)場要求，多組合、多結構、多材料的機械密封部件得到了廣泛的推廣與應用，各種新概念、新標準以及新工藝也相繼地被研發(fā)出來，并且在石化行業(yè)中展現(xiàn)出較好的應用前景。

機械密封裝置通常用來對機體和旋轉軸進行密封，除此之外，機械密封還對確保離心機、攪拌機、反應釜、泵、過濾機、壓縮機、齒輪箱、旋轉接頭、閥門等主要裝置設備的正常作業(yè)起到關鍵性的保護作用。目前，隨著產(chǎn)品生產(chǎn)水平的不斷提高以及環(huán)保、節(jié)能問題受到越來越廣泛的關注，機械的密封標準也更為嚴格。因此，研究機械密封新技術、新材料的開發(fā)與應用是當前石化行業(yè)發(fā)展的首要任務。

一、機械密封的新材料

自70年代陶瓷材料的推廣使用以來，機械密封材料的選擇范圍也得到了很大的拓展。以往進行配對的兩種機械密封材料中，一種是基質材料以碳石墨為主的軟質材料；另一種是基質材料以陶瓷或硬合金為主的硬質材料。其中，設備輔助密封圈多采用聚四氟乙烯、合成橡膠等材料制作[2]。現(xiàn)如今，眾多新型材料涌進了石化行業(yè)機械密封應用中，比如自潤滑型硬合金、高性能陶瓷以及高性能密封材料等等。除此之外，通過在原有的密封材料里添加強自潤滑性、低熔點的納米材料制作而成的新型密封材料—納米復合材料，已經(jīng)在石化行業(yè)中廣泛推廣。

然而，通過將碳化硅SiC、氮化硅Si3N4、氧化鋯ZrO2等多種物質燒結所生成的新型密封材料在近期亦得到了較為普遍應用。該密封新材料的特點是韌性較好、耐熱耐沖擊性較好、硬度較高等。由于SiC對各類腐蝕性物質表現(xiàn)出較強耐腐蝕性，因此，SiC材料是目前最為常用的陶瓷材料之一。

二、機械密封的新技術

隨著科學技術的高速發(fā)展以及機械密封新材料的不斷涌現(xiàn)，推動了機械密封技術進一步發(fā)展。新型機械密封技術的推廣與應用旨在減少產(chǎn)品泄露及其對環(huán)境的污染，同時延長機械密封裝置設備的使用壽命。概括起來，機械密封新技術主要包括以下四種：

（一）剖分式機械密封技術

部分式機械密封一端為內(nèi)部具有一個特定形狀凹槽的連接密封腔，另一端相應位置上則為一個前端帶有相似形狀凸臺和后部具有連接凹槽的接頭，接頭兩部分外端面由具有環(huán)弧性凸起的結構所組成，在安裝時將接頭壓入連接密封腔中，達到密封的目的，并可隨著壓力變化，自動調(diào)整密封效果。根據(jù)端面的不同可以將其分為改型端面與平行端面部分式機械密封[3]。

（二）非接觸式機械密封技術

通常情況下，將非接觸式機械密封技術定義為通過依托流體所產(chǎn)生的動壓或者靜壓在密封端面形成一片起到隔離作用的流體膜的一種新型機械密封技術。這種密封技術與使用固相、硬性材料進行密封的接觸式機械密封存在著很大的差異。由于航空航天、能源以及石化等事業(yè)的不斷前進，使其對高速、高溫、高壓、真空等特殊工況下機械設備的密封性、可靠性以及耐用性等各項性能有了更為嚴格的要求。正是由于非接觸式機械密封技術具有的較好密封性與耐用性，使其在石化行業(yè)的機械密封技術應用中占有一定的優(yōu)勢。

（三）流體回流式機械密封技術

流體回流式機械密封技術的基本原理就是通過轉變外泄流體的流動路徑并將其送回機械密封腔內(nèi)，從而達到機械設備零泄漏的最終目的。并且，流體回流式機械密封技術具有方便維護、適用性強、結構簡單等優(yōu)點，特別適用于各種高參數(shù)的特殊工況，比如：高溫、高速、高壓等等[4]。

（四）組合式機械密封技術

組合式機械密封技術就是將多種密封技術進行結合使用的一種新型機械密封技術。它能夠充分地發(fā)揮各種密封技術的優(yōu)點，有效的避免各自的缺點，因此，組合式機械密封技術是當前密封技術發(fā)展的必然趨勢。機械密封技術的組合形式多種多樣，其中，最為常見的有接觸式結合非接觸的密封形式以及接觸式結合接觸式的密封形式。

三、新技術與新材料在石化機械密封中的應用

工程科學、材料科學以及計算機技術的深入研發(fā)與應用，給機械密封技術的改進與發(fā)展奠定了堅固的理論根基，并且，研究石化行業(yè)機械密封新技術與新材料高效運用，能夠加快推動企業(yè)的穩(wěn)定、快速、可持續(xù)發(fā)展。

（一）零泄漏密封

零泄漏密封指的是機械設備中的工藝流體無泄漏，也就是泄漏量為零。零泄漏密封通常使用干運轉的密封方式，并且具有相應的輔助設備，比如閥門、計量儀表、密封監(jiān)控裝置以及報警裝置等。零泄漏密封系統(tǒng)通過將封堵流體（其中，P封堵流體>P大氣、P工藝流體）輸送到密封室，來達到將工藝流體與外界大氣隔絕的根本目的。

（二）集裝箱式密封

集裝箱式密封技術來自于運輸集裝箱的啟發(fā)，在進行安裝之前，將其靜止與旋轉部件以整體進行安裝，待試壓及檢查均符合要求后再套裝到集裝箱的內(nèi)軸，并用螺釘及螺旋進行緊定，則此密封便可進行平面運作。

四、結語

石化行業(yè)所使用的裝置設備大部分都需要進行機械密封，通過機械密封來避免工藝流體的漏、跑、滴、冒，以達到保護作業(yè)環(huán)境、降低工程成本、提高運作效率的根本目的，實現(xiàn)石化行業(yè)現(xiàn)代化、科學化發(fā)展的根本要求。因此，研究并高效運用機械密封新技術與新材料，不僅能夠使石化企業(yè)獲取更好的工程效益，而且還能夠使石化企業(yè)樹立環(huán)保、節(jié)能的良好企業(yè)形象，促進企業(yè)的穩(wěn)定、快速、可持續(xù)發(fā)展。本文充分考慮了石化行業(yè)的特殊工況條件，簡要介紹了機械密封的新材料及新技術，為今后石化行業(yè)機械密封技術的研究與發(fā)展提供扎實的理論基礎與重要的技術指導。

參考文獻

[1]李磊.機械密封技術在化工行業(yè)中的應用[J].科技風，2011（13）：109-110.

[2]秦忠，魏厚瑤.油田高壓注水泵機械密封新技術[J].科技創(chuàng)新導報，2011（08）：13-14.

[3]孫見君，涂橋安，徐兆軍.剖分式機械密封技術研究進展[J].潤滑與密封，2009，10（10）：96-99.

[4]潘寧，宋鵬云，劉棟.流體回流式機械密封技術研究進展[J].機械，2009（9）：1-3.