液压控制系统在机械密封上的应用.pdf

第 4 8卷第 5期 2 0 1 1年 1 0月 化工设备与管道 P R O C E S S E Q U I P ME N T＆P I P I N G Vo 1 ． 4 8 No ． 5 0c t ． 2 0l 1 液压控制 系统在机械密封上 的应 用 唐荣刚 ， 李洪亮 ， 蔡春雨 ， 赵岩。 1 ． 丹东克隆集团有限责任公司，辽宁 丹东1 1 8 0 0 8 ； 2 ． 辽阳石化芳烃厂， 辽宁 辽阳l 1 1 0 0 3 摘 要某厂 S A N车间生产的聚合物中含有 甲苯、 丙烯腈、 苯 乙烯、 乙苯等诸多物质， 由于输送的介质温度较 高 1 5 5 c c ， 加之 密封腔压 不稳 定 0 ． 3～1 ． 7 M P a ， 以往 的密封使 用效 果一直不佳 。针 对该 厂 S A N车 间聚合 物难 以 密封的现状 ， 在 改变机械 密封材质及其 结构 的情 况下， 又对 其辅助 系统做 了相应 改进 ， 即采用液 压控 制 系统 ， 配置 各种辅助元件 ， 如蓄能器、 换热 器、 过 滤 器等部件 以 实现 各种 目的。在 系统 内又配 置相应 的仪表 ， 如 温度计 、 液 位 计、 流量计、 压力表等实现对系统参数的监控。特别的， 特制的流道转换座配合各种液压控制阀实现了各流道的压 力和流量控制 ， 现场使 用效果 良好 。 关键词 聚合 物； 辅助 系统 ； 蓄能 器； 液压控 制阀 中图分类号 T Q 0 5 0 ． 3 ； T H 1 3 6 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 9 3 2 8 1 2 0 1 1 0 5 0 0 3 1 - 0 3 App l i c a t i o n o f Hy d r a ul i c Co n t r o l Sy s t e m i n M e c ha ni c a l Se a l TANG Ro ng ． g a ng ，LI Ho ng ． 1 i a ng ， CAI Ch un． yu ，ZHAO Ya n J ．D a n d o n g K e l o n g G r o u p C o ． ， L t d ． ， D a n d o n g 1 1 8 0 0 8 ， C h i n a ； 2 ．L i a o y a n g Pe t r o c h e mi c a l A r o ma t i c H y d r o c a r b o n F a c t o r y，L i a o y a n g 1 1 1 0 0 3，C h i n a Abs t r ac t Th e r e a r e ma n y s u bs t a nc e s i n t h e p o l y me r pr o d u c e d i n o n e SAN wo r ks ho p，s uc h a s t o l ue ne，a c r y l o n i t r i l e，s t y r e ne，e t h y l b e nz e n e a n d o t h e r s ．I n v i e w o f hi g h t e mp e r a t u r e o f flui d c o mbi n e d wi t h i ns t a bl e p r e s s u r e i n s e a l e d c ha mb e r ，t h e s e a l e f f e c t wa s a l wa y s p o o r b e f o r e ．W i t h r e s p e c t t o t h i s s i t u a t i o n， t h e ma t e r i a l a n d t h e s t r u c t u r e o f t h e me c h a n i c a l s e a l w e r e c h a n g e d ．A n d a t t h e s a me t i me s ， t h e a u xi l i a r y s y s t e m wa s a l s o i mp r o v e d，t h a t i s，h y d r a u l i c c on t r o l wa s a p p l i e d，i n whi c h v a r i o us a u xi l i a ry c o mp o n e n t s we r e u s e d，s u c h a s e n e r g y a c c u mu l a t o r，h e a t e x c h a n g e r ，fil t e r a n d o t h e r s ．Add i t i o n a l l y，i n t h e s y s t e m ，s o me r e l e v a n t i n s t r ume n t s，i n c l u di n g t h e r mo me t e r， l i q u i d l e v e l me t e r a n d p r e s s u r e me t e r ，we r e d i s p o s e d S O a s t o r e a l i z e t h e s u pe r v i s i o n o f t h e s y s t e m p a r a me t e r s ．Es p e c i a l l y，t he a p p l i c a t i o n o f c h a n n e l t r a n s p o s e r c o mb i n e d w i t h v a r i o u s h y d r a u l i c c o n t r o l c o mp o n e n t s r e a l i z e d t h e c o n t r o l o f p r e s s u r e a n d f l o w i n e a c h p o r t ． Ke ywo r dsp o l y me r；a u x i l i a r y s y s t e m ；e n e r gy a c c umu l a t o r ；hy d r a u l i c c o n t r o l v a l v e 随着石油 、 化工行业的迅猛发展 ， 其派生产品及 其工艺也越趋复杂 ， 这就对机封提出了更高的要求 ， 本文所封流体介质 S A N聚合物是一种既有腐蚀性 ， 又易聚合的物质。由于该物质的聚合性导致密封腔 压不稳定 ， 所 以只靠机械密封本身的能力很难达到 预期的效果。因此 ， 选择合理 的机械密封形式 以及 辅助系统方案是决定该机泵安全运行的关键。在这 里 ， 本文推荐使用背靠背式密封并着重介绍了一种 适 用 该 工 况 下 密 封 系 统 的 解 决 方 案A P I PL AN5 4 引 1 密封布置 在上述情 况下 ， 本文 推荐 背靠 背式 密封 布置 方式 ， 即 A P I 6 8 2规定的密封布置方式三 的一种 见图 1 ， 这种 布置方式 的优 点是 介质 只接触一 级 密封的动静环部分 ， 使弹簧与介质隔离 ， 这样就 避免 了聚合物对 小 弹簧 密封 的影响 ， 保证 动环 始 终处于微 动状态 而使密 封端 面紧密配 合 ； 由于采 用 了 A P I P L AN 5 4系统 ， 即外加 压方式 ， 密封端 面 间形成 的润 滑膜 是外部 系统 提供 的封液 ， 而 并非 是流体介质 ， 实现 了对 介质的替换 ， 延长 了机封的 收稿 日期 2 0 1 1 4 4 ． 1 5 ； 修回 日期 2 0 1 1 4 7 7 - 0 5 作者简介 唐荣刚 1 9 7 9 一 ， 男 满族 ， 辽宁省丹东市人 ， 丹东克隆 集 团有限责任公 司职员 。主要从事机械密封及其辅助系 统的设计 与研发 。 3 2 化 L设备与管道 第 4 8卷第 5期 使用寿命 。 2 原理简 介 图 1 密封布置方式三 2 ． 1 A P I P L A N 5 4系统简 介 在介绍该液压控制系统 前， 有必嘤引入 A P I 6 8 2 中对 P I A N 5 4密封辅助系统的规定一 史 f 】 图 1 外 部容器或系统向密封腔提供洁净的隔离液， 隔离液 的循环动力由外部的泵或压 力系统提供 ， 其压力大 于被密封的工艺介质压力。这样 ， 隔离液就将泵 内 循环介质与大气隔离开来 ， 使泵能够安全地运行 P L A N 5 4规定中的系统就是本文要介 的一种液H { 控制系统 ， 该系统的接 口与隔离液出入 [ ] 进行划接， 实现对密封的压力和流量供给。 2 ． 2液压控制系统原理简介 图 2是该液压控制系统的原理图 ’ 首先 电 机通 电后 ， 带动液压泵【作 ， 油箱中的油通过吸油滤 油器 4 ． 1 被 吸人到管线中， 多余部分 的润滑油通 过溢流阀 7 ． 1 直接返回到油箱 ， 另一部分通过单 向阀 8 ． 1 、 节 流阀 9 ． 1 、 流量计 1 8 ． 1 、 球 阀 1 2 ． 1 与 图 l隔离液 入 【 _] 对接 ， 实现埘 密封的} f{ J 滑、 冲洗 、 冷却及压力供给， 后经隔离液 出 返 到 润滑回油【 J， 经球阀 】 2 ． 2 、 液控单 向阀 1 7 ． 1 、 背 压阀 1 6 ． 1 、 滤油器 1 5 ． 1 、 冷却器 1 4 ． 1 返同到 油箱 。 图2中单向阀 8 ． 1 和 8 ． 2 实现 出口支路 的 并联方式， 即电机和液压泵等动力设 备实现 肝 一 备， 能够保证系统的连续运转 ； 蓄能器对密封腔 的 波动性起到了一定 的缓冲作用 ， 防止 厂密封腔压突 然增大以致密封端面打开而造成泄漏 ， 即使在液压 泵停运时 ， 密封也能运转一段时问， 实现这一功能主 要是依靠液控单 向阑， 其 X 口连接在 主油路 ， 当 液压泵正常运转时 ， 蓄能嚣参与稳压作用， 防止凶密 封腔的压力波动而导致密封泄漏 ， 当液压泵停运或 出现故障时 ， 蓄能器为密封提供压力并稳压 ， 维持密 封运转 ， 此时【 大 ] 油路不循环 ， 密封不 可长期运转 ， 安 全起见 ， 建 议存液 泵 明处设置 电信号进 行报 萤 9 ] 一 u 图 2液 压 控 制 系统 原 理 示 意 3 液压控制 系统的调试 D j 液压系统安装完毕后 ， 首先根据液压系统 的原 理陶 、 各部分施] 设计图 、 电气控制设计图等检查液 系统各部分安装是否正确无 误， 管道连接是否正 确尤误 ， 电气接线足 正确无误 ， 否则应及时处理。 以 工作完成后 ， 参 液压系统原理图 见图 2 ， 按 以下步骤进行本系统调试工作 1 通过油箱空气滤清器 2 ． 1 加入液压介质 到液位计 1 ． 1 指示范 上限。 2 将球阀 1 2 ． 1 及 1 2 ． 2 打开 ， 将 溢流阀 7 ． 1 及 1 6 ． 1 的调整螺钉逆时针调至最松。 3 开动电机 5 ． 1 ， 观察其转向是否为右旋 ， 则重新 调整线 路 4 将截止阀 9 ． 1 关闭， 调节溢流阀 7 ． 1 的 压力至最大压力， 调节截止阀 9 ． 1 ， 将流量计的流 量值设定为设计值 ， 将截止阀 9 ． 2 关闭， 调节溢流 阀 1 6 ． 1 的压力， 设定压力为设计压力。 5 以上工作完成后， 检查液压系统各管道连 接处 、 阀安装 面 、 集成块安装面等部位有无漏油现 象， 检查所有紧同螺钉有无松动现象 ， 若有异常应及 时处理。至此 ， 液压系统方可投入运行 。 4 现场使用情况 通过整个系统和设备的对接及调试二 [ 作 ， 该系 唐荣刚 ， 等． 液压控 制 系统在机械 密封 上的应用 3 3 统完全能够达到最初的设计 目标 1 正常情况下 ， 为主设备提供稳定的压力和 流量 ， 控制整个回路温度 。即流量为 9 L ／ mi n ， 同时 为机泵提供 1 ． 5 MP a ， 整个系统 回路最高温度大约 在4 0 c 【 。 2 特殊情况下， 在保证压力不变的情况下， 流量 可调； 在流量不变的情况下， 压力可调 ， 保证液压站提 供的压力始终高于介质侧压力 最高压力可达 4 MP a ， 流量可达 1 9 L ／ m i n 。由于系统配备了蓄能器， 使压力 波动这一对机封影响的不 良因素得到了较好的抵制， 现场压力表波动明显减小 ， 大约在 - 0 ． 2 M P a ， 这一压 力波动范围机封是完全可以克服的。 5 维护与维修 伯 ] 1 液压系统调试完后更换新液压介质， 初 次 使用半年后应更换一次液压介质 ， 以后每隔一年更 换一次 ， 以保证系统的正常运行 。 2 液压系统在运行过程 中， 应随时检查滤油 器阻塞情况并及时清洗或更换。 3 液压系统平时应常备易损件 、 辅件备件 ， 以 便及时处理故障。 4 在运转之前 ， 整个 回路应保持畅通。 5 循环系统应一直保持带电带压 。 6 隔离液不应污染过程流体或与其发生理化 反应 。 6 结束语 该液压控 制系 统采用 外部 的强制 循环 ， 所 配 置的密封 常设 计成 背对背式 结构 ， 这样 就使 密封 完全浸泡在隔离液 中， 循环冷却效果 明显 ， 从 而较 好地应用在高温情况下 ； 系统的工作参数压力 、 流 量可通过液压控制 阀随时调节 ， 操作简单 、 工作可 靠 、 运行稳 定 ； 比较其他 密封辅 助 系统 ， 该 系统提 供 的压力 、 流量等参数是 可持续性 的 ； 根据用户要 求 ， 也可配 备 液压 辅 件 ， 如 蓄 能器 、 过 滤 器 、 换热 器 、 流量计 、 压力表 、 压 力及流量报警 器等 ， 以达到 不 同的 目的， 可用于 高温 、 颗粒含量高 、 腐蚀性 强 、 易于聚合 等介质 中， 常用于搅 拌器 、 釜 、 压缩 机等 石油化工 的重要设备 中。 参 考 文 献 左 禹 腐蚀 数 据 与选 型手 册 [ M] ． 北京 化 学工 业 出版 社 ， 1 9 9 5 4 7 048 0 ． 顾永泉 机械 密封实用 技术 [ M] ．北 京 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 7 1 8 3 21 3 ． 美 国石 油 胁会A P I S d t 6 8 2离 心泵 和转 子泵 用轴 封 系统 [ S ] ．2 0 0 4 1 3 6 1 6 6 ． 王春 ． 液压控制系统[ M] ．北京 机械 I 业 出版社 ， 1 9 9 8 ． 机械设计手册编 委会 ． 机械设计 手册第 4卷 [ M] ． 北京 机械 工业 出版幸 t 2 3 ． 2 7 8 ． 中国机械工、 I k 学会焊接 学会．焊 接手册第 一卷 ， 焊接 方法 与 设备 [ M] ．2版． 北京 机诫丁、 j 出版社 ， 2 0 0 1 ． 黎启柏． 液压元件手册 [ M] ．北京 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 0 ， 陈愈． 液压阀[ M] ． 北京 中国铁道出版社 ， 1 9 8 2 ． 张利平 ， 刘青社． 现代液 压机开发 中的液压 系统设 计 [ J ] ． 锻 压机械 ， 2 0 0 2 6 7 - 8 ． 张利平． 液压站设计与使用 [ M] ． 北京 海洋 出版社 ， 2 0 0 4 ． 上接第 3 0页 4 结束语 P - 2搅拌器 自2 0 0 9年 9月份改造完成并投入使 用后， 现已连续运行 了两年多 ， 搅拌器运行 良好 ， 维 护也十分方便 ， 充分证 明改造取得 了成功。在大力 开展节能减排的今天 ， 大幅降低用 电量 、 提倡低碳生 活 ， 不仅应体现在生活 中， 更应深入到化工企业 。我 们的家电需要节能型的 ， 作为用电大户的化工企业 更需要能耗低的设备 。 参 考 文 献 [ 1 ] 陈 乙崇． 搅 拌设 备设 计 [ M]． 上 海 E海科 学技 术 出版社 1 9 8 5 2 3 8 7． [ 2 ] 杨凯．HG H T N 1 N混合池搅拌 机在成都市 自来水总公 司六水厂 的生产实际实用 [ M] ． 重庆 重庆大学 ， 2 0 0 3 1 0 - 7 0 ． [ 3 ] 丁绪淮 ， 周理 液体搅拌 [ M] ． 北京 化学 』 二 业 出版社 ， 1 9 8 3 1 5 1 2 4． [ 4] 陈志平 ． 搅拌 与混合设备设计‘选 用手册 [ M] ．北 京 化学工业 出版社． 2 0 0 4 1 3 - 5 4 ． [ 5 ] 卢 赤杰 ． 搅拌设 备 的工艺设计 计算 [ J ] ． 化 I 设 计 ， 1 9 9 0 1 4 7 ． 5 1 ． [ 6 ] 蒋钦土 ， 兰锁平．液 压传 动旋转加料 器在取 丙烯装 置的应 用 [ J ] ．化] 设备 与管理 ， 2 0 1 1 ， 4 8 3 3 4 - 3 6 ． [ 7 ] 冯连芳 ．搅拌设备设计的发展 与建设 [ J ] 化 工设备与管理 ， 2 0 1 0． 4 7 5 1 4． ] ] ； I ● 2 3 4 5 6 7 8 9 m f } f r L