針對(duì)各種船舶應(yīng)用，電廠，化工廠，煉油廠，原油開(kāi)采輸送領(lǐng)域中典型應(yīng)用案例介紹及對(duì)應(yīng)解決方案。

1.1 針對(duì)內(nèi)河，湖泊，運(yùn)河等油輪應(yīng)用中輸油泵機(jī)械密封的選擇

內(nèi)河，運(yùn)河等穿梭的油輪，輸油船一般大約長(zhǎng)度不超過(guò)120米，寬度不超過(guò)10米，載重噸位一般在4000噸以內(nèi)，配備8到10個(gè)貨油艙。由于內(nèi)陸河道吃水深度限制，一般船體設(shè)計(jì)比較扁平，船艙深度一般不超過(guò)5米，所以該應(yīng)用螺桿泵一般是安裝在船中部的甲板上。輸送的介質(zhì)通常是重質(zhì)燃料油，比如（IFO380，IFO500, IFO750）。由于泵是安裝在甲板上，在泵開(kāi)啟的時(shí)候，或卸較遠(yuǎn)艙位的油品的時(shí)候，泵的進(jìn)口壓力基本上會(huì)達(dá)到-0.3bar；極端工況，如抽底油掃艙的時(shí)候，由于吸上高度在大約4.5米，介質(zhì)粘度比較高，加上管路閥門等阻力造成的壓力損失，泵的進(jìn)口壓力能達(dá)到-0.8bar。這個(gè)時(shí)候一般會(huì)造成汽蝕，伴隨著異常的振動(dòng)噪音等。一般在使用過(guò)程中隨著船艙油位下降到低液位的時(shí)候，螺桿泵會(huì)選擇通過(guò)變頻器控制降速運(yùn)行。通用的轉(zhuǎn)速是1500rpm，低液位的時(shí)候一般會(huì)選擇750rpm。在最后掃艙階段，會(huì)通過(guò)手動(dòng)控制閥門開(kāi)度，提升介質(zhì)流速來(lái)增加泵吸上能力，達(dá)到掃艙，清倉(cāng)目的，通常剩余在最終集油盤(pán)位置的介質(zhì)可以只剩幾升。

針對(duì)這種典型應(yīng)用工況，雙螺桿泵機(jī)械密封的選擇需要注意泵經(jīng)常需要應(yīng)對(duì)的是抽空，負(fù)壓的工況，機(jī)械密封摩擦面可能得不到良好的潤(rùn)滑和冷卻，因此要求機(jī)械密封選材要有良好的自潤(rùn)滑性能的材質(zhì)組合。此外應(yīng)對(duì)自吸工況，靜環(huán)有可能會(huì)造成軸向竄動(dòng)，造成動(dòng)靜環(huán)之前出現(xiàn)磕碰損壞。為了避免該潛在風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)械密封靜環(huán)需要選擇G13的靜環(huán)而不能選擇常規(guī)的G9靜環(huán)，需要加裝靜環(huán)壓蓋避免造成軸向竄動(dòng)損壞。還有該工況由于一般泵的加熱保溫沒(méi)有做或很少用，特別是冬天時(shí)候運(yùn)行容易出現(xiàn)由于介質(zhì)粘度過(guò)高，造成機(jī)械密封過(guò)載。為了避免起泵的時(shí)候靜環(huán)隨動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)造成二次密封O-型圈的損壞失效，在油品額定工況粘度超過(guò) 380cSt的時(shí)候，機(jī)械密封靜環(huán)需要有一個(gè)定位銷防止靜環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。完整的材質(zhì)選擇及機(jī)械密封的規(guī)格型號(hào)以博格曼機(jī)械密封為例，型號(hào)如下（注，機(jī)械密封材質(zhì)代碼說(shuō)明件附件）：

博格曼的通用型號(hào)為： M7SF，材料代碼：SAVGG； 對(duì)應(yīng)靜環(huán)需要選擇G13 而不是G9的靜環(huán)；具體安裝布局圖請(qǐng)參考如下圖1，單端面機(jī)械密封典型安裝布局圖，其中位號(hào)261件為靜環(huán)定位銷，位號(hào)246的零件為靜環(huán)壓蓋（安全法蘭）。

1.2 針對(duì)內(nèi)河，湖泊，運(yùn)河等船舶應(yīng)用中其他化學(xué)品等介質(zhì)輸送工況機(jī)械密封的選擇

內(nèi)河應(yīng)用的船舶除了輸送原油和燃料油外，經(jīng)常還會(huì)遇到輸送如下介質(zhì)的應(yīng)用，粘度一般在（1-10 cSt）: 汽油、柴油、煤油、石腦油、輕質(zhì)燃料油、機(jī)床油、航空煤油、甲醇、乙醇、輕質(zhì)化學(xué)品、海水、艙底水等等；一般內(nèi)河船舶在輸送化學(xué)品或多用途船舶的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)輸送介質(zhì)隨著運(yùn)輸任務(wù)而發(fā)生變化的工況，螺桿泵可能需要應(yīng)對(duì)變化的介質(zhì)和變化的工況。

針對(duì)這種多變的介質(zhì)及多變工況，機(jī)械密封選材除了以上提到的動(dòng)靜環(huán)摩擦副需要有良好的自潤(rùn)滑性能，良好的導(dǎo)熱性能之外，最主要需要注意的是二次密封，即O-型圈的選材。很多化學(xué)品對(duì)氟橡膠（Viton）會(huì)有溶脹作用，一般的丁晴橡膠及氟橡膠用不住，所以針對(duì)這樣的應(yīng)用工況二次密封O-型圈選材應(yīng)該選耐化學(xué)性能特別優(yōu)良的全氟醚橡膠，比如 Kalrez6375, Chemraz 505 等，特別是在石腦油，甲醇，甲醚等化學(xué)品輸送的時(shí)候，必須選用全氟醚密封圈。

此外機(jī)械密封靜環(huán)的材料選擇需要選擇無(wú)壓燒結(jié)的石墨環(huán)，即合作樹(shù)脂浸漬碳石墨；靜環(huán)需要選擇G13結(jié)構(gòu)，需要安裝靜環(huán)壓蓋防止空吸造成靜環(huán)軸向竄動(dòng)磕碰損壞或機(jī)械密封位置錯(cuò)位失效。機(jī)械密封結(jié)構(gòu)及材料組合推薦使用：

博格曼機(jī)械密封：型號(hào) M7NSF，材料代碼：SBKGG 或Q1BKGG；

1.3 針對(duì)遠(yuǎn)洋油輪應(yīng)用中機(jī)械密封的選擇

遠(yuǎn)洋船舶和內(nèi)河船舶的主要區(qū)別是，遠(yuǎn)洋船舶噸位比較大，一般可以在5000 噸以上到 30萬(wàn)噸這種量級(jí)。遠(yuǎn)洋船的吃水深度大即油艙的深度一般在6-10米；因此貨油泵沒(méi)法直接安裝在甲板上，由于吸程過(guò)高，油品會(huì)無(wú)法吸出；因此貨油泵一般會(huì)安裝在專門的泵艙，涉及到防爆方面的要求，驅(qū)動(dòng)裝置如電機(jī)或柴油機(jī)會(huì)在機(jī)艙，中間通過(guò)氣密的隔艙傳動(dòng)裝置連接傳動(dòng)。也可以通過(guò)液壓泵站液壓馬達(dá)的方式驅(qū)動(dòng)；同理，液壓泵站需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以液壓泵站及控制系統(tǒng)一般會(huì)安裝在上層或甲板上，通過(guò)高壓管線驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，以便驅(qū)動(dòng)貨油泵。由于貨油泵安裝在艙底，所以泵進(jìn)口管路在初始的時(shí)候，由于貨油艙液位高度，一般會(huì)有0.6-1bar 的正壓。在液位高的時(shí)候，為了保證輸送效率，泵一般全速運(yùn)轉(zhuǎn)，在低液位的時(shí)候，需要降速運(yùn)轉(zhuǎn)。一般為了清倉(cāng)或掃艙，即將艙底貨油完全排空，一般需要配備如W5或W6的小的貨油掃艙泵。進(jìn)口負(fù)壓也常常能達(dá)到 -0.8 bar。

針對(duì)如上應(yīng)用，機(jī)械密封的型號(hào)及材質(zhì)組合選擇：

機(jī)械密封型號(hào)：M7SF， 材質(zhì)組合：SAVGG 或 Q1AVGG；

1.4 油庫(kù)，罐區(qū)、港口、電廠等應(yīng)用中機(jī)械密封的選擇及注意事項(xiàng)

在油庫(kù)，罐區(qū)，港口，或海上鉆井平臺(tái)，電廠等應(yīng)用場(chǎng)合中，雙螺桿泵主要有兩種用途：

1. 作為裝船，卸船，裝車，卸車，倒灌等過(guò)程使用；火車槽車卸車泵通過(guò)共用匯管連接卸車，需要泵進(jìn)口有很好的吸上性能。或通過(guò)軟管，鶴嘴管，輸油臂等完成卸車，泵可以是固定或移動(dòng)安裝。

2. 增壓泵，通過(guò)螺桿泵給輸送介質(zhì)加壓，以便輸送到不同的油罐或更高或更遠(yuǎn)處的終端用戶，如電廠，化工廠等。

這種泵一般都是露天安裝或室外安裝，輸送介質(zhì)多變，需要注意的是如果泵沒(méi)有良好的加熱保溫，特別是這種泵一般是間斷運(yùn)行，冬天的時(shí)候很容易出現(xiàn)冷起泵的工況，即使是春夏季，環(huán)境溫度在20-30°C，輸送介質(zhì)的溫度在環(huán)境溫度的時(shí)候，粘度也可能會(huì)特別高。比如重質(zhì)燃料油IFO500， 在20°C的時(shí)候，粘度能超過(guò)2500cSt。這樣的工況起泵機(jī)械密封特別容易造成過(guò)載損壞。

因此針對(duì)這種應(yīng)用工況，如果輸送介質(zhì)相對(duì)固定，泵安裝在室內(nèi)，泵有良好的加熱保溫等措施，運(yùn)行工況比較友好，機(jī)械密封可以選擇：M7NSF，材質(zhì)組合：Q1AVGG；

如果是應(yīng)對(duì)比較不確定的工況，室外或露天安裝，加熱保溫等措施不具備或客戶不使用，機(jī)械密封的選型原則是選擇強(qiáng)度高的合金材料；機(jī)械密封可以選擇：M7NSF，材質(zhì)組合：Q1U2VGG；

1.5 煉油廠、煉化廠、高溫瀝青輸送應(yīng)用中機(jī)械密封的選擇及注意事項(xiàng)

在煉油廠，煉化廠中，典型的雙螺桿泵應(yīng)用有輸送柏油，煤焦油，瀝青，渣油等，介質(zhì)的溫度范圍一般在 100-400°C；具體取決于介質(zhì)的種類，品種及生產(chǎn)過(guò)程。特別是在渣油負(fù)壓蒸餾過(guò)程中，溫度比較高，伴隨高粘，負(fù)壓等工況，對(duì)泵及機(jī)械密封的要求就特別高。

螺桿泵泵本身選擇是雙層殼體，全泵體加熱保溫的焊接結(jié)構(gòu)。機(jī)械密封時(shí)候選擇耐高溫的金屬波紋管雙端面集裝式機(jī)械密封。根據(jù)具體介質(zhì)及工況要求，選擇匹配API Plan 53A 或API Plan 54 沖洗方案。典型應(yīng)用案例，比如匹配W7T.2Z-94/2，輸送介質(zhì)瀝青，機(jī)械密封選擇：

機(jī)械密封型號(hào)：MFLWT80-MFL85 （雙端面集裝式金屬波紋管機(jī)械密封）；

材料組合：AQ1GM6T4-AQ1GM5M6G1

沖洗系統(tǒng)：API-Plan 54

針對(duì)高溫，高粘應(yīng)用，機(jī)械密封應(yīng)該選用雙端面集裝式加帶壓沖洗方案，以便繼續(xù)密封能達(dá)到良好的潤(rùn)滑和冷卻，保證泵和機(jī)械密封的使用壽命。如果只是從降成本方面考慮，能接受泄露的話，可以選用金屬波紋管單端面集裝式機(jī)械密封。機(jī)械密封需要有獨(dú)立的加熱及保溫裝置。

1.6 石化廠中高粘聚合物輸送應(yīng)用中機(jī)械密封的選擇及注意事項(xiàng)

各種聚合物之間的特性本身就有很大的差別，主要表現(xiàn)在粘度及密度等特性差異，包括運(yùn)動(dòng)剪切速度對(duì)粘度的影響等，實(shí)際的粘度范圍在100-200,000 cSt 之間，甚至有可能更高。這取決于該介質(zhì)是否是牛頓特性的介質(zhì)或是觸變性介質(zhì)，即起泵之前介質(zhì)的粘度非常高，但隨著泵啟動(dòng)，介質(zhì)流動(dòng)之后粘度大大降低，這樣的特性非常影響泵的設(shè)計(jì)選型。鑒于此，輸送高粘聚合物等泵必須帶變頻驅(qū)動(dòng)，以便調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)泵的排量等。而且泵的進(jìn)出口壓力壓力變化范圍也可能非常大，進(jìn)口有時(shí)候接近真空的負(fù)壓狀態(tài)，也可能是反應(yīng)釜中出來(lái)的進(jìn)口壓力達(dá)到8.5Mpa（塞拉尼斯的流程泵）；化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程可能持續(xù)幾個(gè)小時(shí)甚至幾天；反應(yīng)結(jié)束后，泵和管道會(huì)用特定的溶劑進(jìn)行循環(huán)沖洗，這個(gè)過(guò)程也可能持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，一般溶劑的粘度都非常低，在0.5-1 cSt 左右；所有該流程泵需要適合高粘度也需要適合低粘度工況運(yùn)行。

以上工況機(jī)械密封的選擇，原則上都是選雙端面集裝式機(jī)械密封，配置只是API Plan 53C 或API Plan 54 的沖洗方案。由于高粘聚合體特性不同，選擇密封材料一般需要針對(duì)材料特性專門選擇，建議根據(jù)介質(zhì)特性和密封廠家確認(rèn)機(jī)械密封材質(zhì)組合。

以下典型應(yīng)用案例是塞拉尼斯工廠輸送醋酸乙烯脂應(yīng)用案例：

機(jī)械密封規(guī)格型號(hào)是：HV-D10/102, 雙端面集裝式串聯(lián)結(jié)構(gòu)布局；

材質(zhì)組合：QQEG1+QQEG1； 沖洗系統(tǒng)：API Plan 54；

1.7 陸地或海水油田中雙螺桿泵應(yīng)用中機(jī)械密封的選擇及注意事項(xiàng)

油田中螺桿泵主要有如下幾種典型應(yīng)用，原油倒灌泵，裝船或卸船泵，管道增壓泵，生產(chǎn)水輸送泵，含油污水輸送泵，油氣混輸泵等。由于原油不同產(chǎn)區(qū)油品的差別特別大，粘度，組份等都不一樣，含稅率不同，粘度差別也很大。還有，一般油田含水污油或生產(chǎn)水都類似鹽水或海水，含有各自鹽，氯離子，甚至二氧化硫等，這種水在溫度稍微高一些，具有非常強(qiáng)的腐蝕性。因此對(duì)于輸送生產(chǎn)水，含水污油等介質(zhì)，需要了解介質(zhì)組份，溫度，粘度，正確選擇泵體過(guò)流部件及機(jī)械密封的材質(zhì)組合才能保證該泵正常工作。

1.7.1 輸送經(jīng)過(guò)分離處理的干凈原油輸送泵

干凈的原油輸送泵，機(jī)械密封選擇比較簡(jiǎn)單，根據(jù)給定工況，確認(rèn)介質(zhì)溫度，粘度范圍，一般選擇： 規(guī)格型號(hào)：M7NSF， 材質(zhì)組合：SAVGG 或 Q1AVGG 即可；

1.7.2 生產(chǎn)水（地層水）輸送泵機(jī)械密封選擇

對(duì)應(yīng)這種應(yīng)用機(jī)械密封選擇及材料組合，需要和客戶確定生產(chǎn)水的溫度，具體組份，特別是氯離子，硫化物等含量，確定是否屬于強(qiáng)腐蝕的應(yīng)用范圍。典型的機(jī)械密封型號(hào)及材料組合是：M7NSF， 材料組合：Q1Q12KMM; 金屬保持架及彈簧選用哈氏合金材質(zhì)。

1.7.3 復(fù)雜工況油氣混輸泵機(jī)械密封選擇案例

油氣混輸泵的工況中，泵送介質(zhì)含油，含水，還含天然氣，而且組份復(fù)雜，甚至還含有少量沙子等固體可以。混合介質(zhì)從油井抽出，未經(jīng)處理二需要混合輸送，機(jī)械密封需要應(yīng)對(duì)可能極高的腐蝕性，磨蝕性的介質(zhì)；而且含氣比不固定，有時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)100%含氣的情況，這時(shí)候如果是普通的機(jī)械密封，得不到良好的潤(rùn)滑和冷卻很快就會(huì)失效。而且一般需要解決大排量，高含氣比的工況，機(jī)械密封有時(shí)候回安裝在泵的出口端即高壓端，機(jī)械密封還需要解決承受高壓?jiǎn)栴}。所以機(jī)械機(jī)械密封至少選平衡型機(jī)械密封帶API52沖洗方案，或選特殊的雙端面集裝式機(jī)械密封，帶API53/54 沖洗方案。

以下介紹一個(gè)典型的應(yīng)用案例機(jī)械密封的選擇方案，哈薩克斯坦油田中螺桿泵型號(hào)為：MPC268-45/1； 進(jìn)口壓力Ps=6bar, 出口壓力Pd=24bar, 排量324m3/hr； 含氣比GVF=96%，介質(zhì)中含有H2S等；應(yīng)對(duì)以上工況，機(jī)械密封解決方案為：

型號(hào)：HRKS1-D-E2-L+R; 材質(zhì)組合：Q2Q2KMG1-AQ2VMG； 沖洗方案為：API Plan53/5