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常見的沖洗方法包括外沖洗和自沖洗,在設(shè)計過程中要充分考慮沖洗孔位置、流量、壓力,否則無法延長機械密封的壽命,就會損傷到密封。
自沖洗指的是通過泵內(nèi)部壓力高處的介質(zhì)作為沖洗液,利用沖洗管線打入到密封腔中,阻礙固體進入到密封腔中。
外沖洗指的是將外來介質(zhì)作為沖洗液,利用沖洗管線進入到密封腔中,也能夠阻礙固體雜質(zhì)顆粒進入到密封腔中。在使用外沖洗的過程中,要求外沖洗液的輸送沒有污染,并且使裝置工藝需求得到滿足。 圖1 所示為沖洗液沖蝕損壞,此情況是因為沖洗液中具備固體顆粒,或者沖洗壓力比較高導致的,結(jié)合此案例對密封性能影響進行分析。

一、 沖洗孔位置
在密封端面接近動環(huán)處的冷卻效果是比較好的,并且對密封性能的影響小。由于是在密封端面附近,能夠?qū)⒍嗣婺Σ翢峒皶r帶走,實現(xiàn)密封端面降溫冷卻的作用。另外,因為動環(huán)隨著泵軸旋轉(zhuǎn),所以接近動環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)端面均勻冷卻,避免沖洗液只對局部某個點沖洗,從而使端面受熱不均勻,進而出現(xiàn)溫度變形,對密封性能造成影響。
二、沖洗壓力
沖洗壓力過高會導致出現(xiàn)損壞,或者推開密封端面, 損壞到密封, 還會對機械密封使用性能造成影響。所以,利用多年機械密封現(xiàn)場實際經(jīng)驗,在設(shè)計過程中要求密封腔壓力與沖洗液壓力在0. 5 MPa 以下, 一般差值為0. 05 ~0. 2 MPa。從而能夠使沖洗液正常地注入到密封腔中實現(xiàn)沖洗作用, 還能夠避免影響到機械密封性能。沖洗液原始的壓力比設(shè)計要求要高,在沖洗管線中設(shè)置限流孔板和節(jié)流閥實現(xiàn)沖洗液的限壓、限流速的作用,通過API682 標準對限流孔板最小的直徑設(shè)計為3 mm。假如限流孔板直徑小于3 mm,在正常限流時會對限流孔堵塞,從而導致沖洗液無法進入到密封腔中,使機封失效[11]。
三、沖洗流速與流量
根據(jù)機械密封實際經(jīng)驗,沖洗流量為3 ~30 L / min 的時候是較佳的,根據(jù)介質(zhì)溫度和密封規(guī)格決定具體的流量。在選擇沖洗液流速過程中,潔凈沖洗液的流速在流過節(jié)流閥的流速不超過5 m / s。具備固體合理的液體流速,通過節(jié)流閥流速不超過3 m / s,避免沖洗液進入到密封腔的時候沖蝕端面。
四、限流孔板孔徑
假如使用限流孔板實現(xiàn)沖洗液的卸壓和限流,在對實際機封規(guī)格型號、工況溫度和介質(zhì)特性充分考慮之后,利用計算對限流孔板孔徑進行計算。另外,根據(jù)沖洗量計算公式對限流孔板孔徑尺寸計算如下:

式中:Q為沖洗量;C為流量系數(shù);ρ為沖洗液密度;p為孔板前后壓差。利用上述公式對滿足設(shè)計需求的限流孔板孔徑進行計算,假如單個限流孔板壓降不夠,可以將多個限流孔板串聯(lián)滿足使用需求。