关于石油化工装置转动设备机械密封辅助设施的应用研究

中图分类号：TE65 文献标识码：A

引言

机械密封辅助设施并非直接承担密封功能，而是通过构建稳定的密封运行环境，为机械密封提供保驾护航的配套支持。例如，通过过滤介质减少杂质对密封面的划伤，通过冷却系统控制密封腔温度防止密封件老化，通过冲洗方案带走密封面摩擦热量并形成压力屏障。随着石油化工装置向大型化、高参数化、长周期运行方向发展，对机械密封系统的可靠性要求不断提升，辅助设施的设计与应用也从简单配套向精准适配转变。因此，系统研究机械密封辅助设施的功能与应用策略，对提升石油化工转动设备运行稳定性、降低运维成本具有重要现实意义。

1 石油化工转动设备机械密封辅助设施的应用要点

1.1 冲洗系统

冲洗系统是应用最广泛的辅助设施之一，内冲洗的冲洗液取自工艺系统内部，直接注入密封腔，适用于介质洁净、无腐蚀性且温度压力适中的工况。应用时需控制冲洗流量与压力，确保冲洗液既能带走密封面热量与杂质，又不会因流量过大导致密封腔压力波动，或因流量过小无法达到冷却清洁效果。外冲洗的冲洗液采用与工艺介质兼容且洁净度更高的外部介质，适用于介质含杂质多、腐蚀性强或有毒有害的工况。应用时需重点关注冲洗液与工艺介质的兼容性，避免因介质混合引发化学反应，同时需设置单向阀防止工艺介质倒灌至冲洗系统，确保冲洗液稳定供应。

1.2 温度控制系统

温度控制系统通过冷却与加热双向调节，将密封腔温度稳定在安全区间，主要包括冷却系统与加热系统，应用要点需聚焦温度区间匹配与换热效率保障。冷却系统以冷却器为核心，通过冷却介质与密封腔介质或冲洗液进行换热，降低密封腔温度，适用于高温工况。应用时需根据密封腔目标温度选择合适的冷却介质与冷却器类型，确保换热效率满足需求，同时定期清理冷却器换热面，防止结垢影响冷却效果。加热系统以加热器为核心，通过加热密封腔介质或冲洗液，防止介质结晶、凝固，适用于低温或易结晶介质工况。应用时需严格控制加热温度，避免温度过高损伤密封件，同时设置温度传感器与自动控制装置，实现温度的精准调节与超温保护。

1.3 压力调节系统

密封腔压力波动会破坏动静环密封面的贴合状态，导致密封泄漏，压力调节系统通过稳压与泄压双重控制，维持密封腔压力稳定，主要包括稳压阀、泄压阀、蓄能器等设施，应用要点需注重压力参数适配与系统响应速度。稳压设施如稳压阀、蓄能器，适用于工艺压力波动较大的工况，可通过稳压阀调节进入密封腔的介质压力，或通过蓄能器吸收压力波动，确保密封腔压力稳定在主密封适配的范围。应用时需根据主密封的压力耐受范围设定稳压值，同时确保稳压设施的响应速度能及时应对压力波动。泄压设施如泄压阀、安全阀，适用于可能出现超压的工况，当密封腔压力超过安全阈值时，泄压阀自动开启泄压，防止密封件因超压损坏。应用时需准确设定泄压压力，定期校验泄压设施的可靠性，确保其在超压时能快速响应。

1.4 过滤分离系统

过滤分离系统通过过滤、分离介质中的杂质，为机械密封提供洁净的运行环境，主要包括过滤器、分离器等设施，应用要点需关注过滤精度与堵塞预警。根据介质中杂质颗粒大小选择合适过滤精度的过滤器，安装在介质进入密封腔的管路中，适用于含固体颗粒的介质工况。应用时需定期检查过滤器压差，当压差超过设定值时及时清理或更换滤芯，避免因滤芯堵塞导致介质供应不足，影响密封效果。分离器如气液分离器、液液分离器，适用于介质中含气相或其他液相杂质的工况，通过分离去除介质中的气相或不相容液相，防止气相导致密封面干摩擦或不相容液相腐蚀密封件。应用时需根据介质性质选择合适的分离器类型，确保分离效率满足需求，避免杂质残留进入密封腔。

2 石油化工转动设备机械密封辅助设施的优化方向

2.1 基于工况精准匹配，提升设施适配性

现有辅助设施应用存在一刀切现象，部分设施未充分结合转动设备的具体工况与主密封类型进行定制化设计，导致辅助效果不佳。未来需建立工况、密封、辅助设施的精准匹配体系：一方面，针对不同介质与工况参数，开发专用辅助设施；另一方面，通过仿真模拟技术，预测辅助设施在特定工况下的运行效果，提前优化设施参数，确保辅助设施与主密封、工况需求高度适配。

2.2 推动多系统协同，强化整体密封效能

当前辅助设施多独立运行，缺乏系统间的协同联动，例如温度控制系统与压力调节系统未联动，可能出现温度降低导致压力异常却无法及时调节的问题。未来需构建多系统协同控制平台，将冲洗、温度、压力、监测系统的运行数据整合，实现参数间的联动调节：例如，当在线监测系统检测到密封腔温度升高时，平台自动启动冷却系统加大冷却量，同时调节冲洗系统增加冲洗流量，协同控制温度下降；当检测到压力波动时，自动启动稳压系统进行压力补偿，避免单一系统调节不及时导致的密封风险，从而强化整体密封系统的运行稳定性。

2.3 深化智慧化应用，实现全生命周期管理

现有在线监测系统多停留在数据采集与预警层面，缺乏对密封系统全生命周期的管理能力。一方面，通过大数据分析密封系统的历史运行数据，识别密封失效的规律，为辅助设施参数优化、密封件更换周期预测提供数据支持；另一方面，引入人工智能算法，实现辅助设施的自适应调节，例如根据工况波动自动调整冲洗流量、冷却强度，无需人工干预即可维持密封工况稳定；同时，构建密封系统数字孪生模型，通过虚拟仿真模拟辅助设施的运行状态，提前发现潜在问题，实现预测性维护，进一步降低运维成本，保障装置长周期运行。

3 结束语

机械密封辅助设施作为石油化工转动设备密封系统的关键配套，其功能覆盖密封工况优化、泄漏风险防控、密封寿命延长，对保障转动设备安全高效运行具有不可替代的作用。随着石油化工装置向高参数化、智慧化方向发展，机械密封辅助设施需进一步向精准化、协同化、智慧化优化，通过工况-设施的精准匹配提升适配性，通过多系统协同控制强化整体效能，通过智慧化技术实现全生命周期管理，助力石油化工行业实现高质量发展。

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