摘 要：介绍屏蔽泵、磁力泵、隔膜泵、机械密封、干气密封等几种典型的输送高危介质泵的密封技术，对各种泵和密封的性能、优缺点进行了分析比较，并推介在不同应用介质和条件下密封技术的选用。

关键词：屏蔽泵；磁力泵；隔膜泵；机械密封；干气密封

在现代石油化工、化肥及能源工业中，常用泵来输送各种物料，这些物料中大多数属于易燃、易爆、有毒危险介质，一旦大量泄漏到环境中，将带来极大的事故隐患，对生产装置的安全造成严重的威胁。因此，这类泵的密封可靠性在很大程度上决定了生产装置能否可靠、稳定、安全地运行。本文对几种典型的输送高危介质泵的密封技术进行了介绍和对比。

1 屏蔽泵

屏蔽泵是一种电动机和泵合为一体的无泄漏泵，利用隔离套将电动机转子和定子隔开，定子线圈产生的交变磁场穿过隔离套传递给转子，驱动转子在被泵送的介质中转动。在隔离套内电机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，轴承靠介质的流动进行润滑和冷却。由于屏蔽泵结构上只有静密封而无动密封，能实现完全无泄漏。屏蔽泵的结构图见图1。

屏蔽泵的主要优缺点：

(1)屏蔽泵不需要加润滑油且运转平稳、噪音低。日常维修工作量少，维修费用低。但由于隔离套厚度小，磁力间隙小，较易发生隔离套破损，一旦发生事故，现场无法处理，需返厂维修。

(2)隔离套破损后，介质会与电气部件接触，会造成电机烧毁，也可能发生燃烧和爆炸。

(3)屏蔽泵结构紧凑，重量轻，占用空间小，对底座和基础要求低，由于没有联轴器对中问题，安装容易。

(4)屏蔽泵由于有隔离套，加大了电机定子和转子的间隙，造成屏蔽电机性能下降，同时隔离套中还会产生涡流，增加功率损耗，因此屏蔽泵效率通常低于有密封离心泵，但比磁力泵稍高。

(5)一般不适用强腐蚀、含固体颗粒较高或高熔点易结晶的介质。

(6)大功率屏蔽泵制造较困难。

2 磁力泵

磁力泵是近年来新兴的一种无泄漏技术，目前有逐步取代屏蔽泵的趋势。其原理与屏蔽泵相似，也是通过隔离套将外磁场和转子隔开。主要不同之处在于，磁力泵不是直接通过交变磁场来驱动转子，而是用单独的电机，通过联轴节带动隔离套外的永磁材料制成的外磁转子转动，磁场穿过隔离套带动隔离套内的永磁材料制成的内磁转子转动。磁力泵结构图见图2。

磁力泵的主要优缺点：

(1)结构简单，维护容易，维护费用低。

(2)可选用多种材质制造，可耐强腐蚀。

(3)适合利用原有基础和电机改造为磁力泵，改造的经济性好。

(4)制造容易，可制造较大功率的泵。

(5)隔离套厚度较大，磁力间隙较大，发生隔离套破损事故的几率较小。即使发生破损，由于泵侧无电气部件，也不会发生燃烧和爆炸。

(6)有电机，有联轴器，需对中找正。轴向长度较长，占用空间大。

(7)由于有隔离套，同时隔离套中还会产生涡流，造成效率下降，效率通常低于离心泵和屏蔽泵。

(8)一般不适用含固体颗粒较多或高熔点易结晶的介质。

3 隔膜泵

隔膜泵是一种往复泵，在柱塞与泵腔间有隔膜，将工艺介质与传动部分隔开。隔膜泵的结构有单隔膜和双隔膜式，配合相应的泄漏检测技术，用于高危介质非常可靠。

图3为双隔膜泵的结构简图。双隔膜泵在两层膜片之间，充满了隔离液，同时安装有两个带有一定电压的检测探头，监测两探头之间的电流值，如果任何一个膜片泄漏，隔离液的成分发生变化，引起隔离液的电导值变化，从而引起电流值的变化，报警仪表监测到这种变化后，会发出报警信号，如声光报警或联锁停车。

图4为单隔膜泵的结构简图。输送高危介质的单隔膜泵的膜片是特殊结构的，它实际上是有夹层的，夹层内抽真空，有一根引压管连到压力传感器，用来监测夹套内的真空度变化。如果膜片发生泄漏，夹套内的真空度必然发生变化，报警仪表监测到这种变化后，会发出报警信号，如声光报警或联锁停车。

隔膜泵的优缺点：

(1)结构简单，可靠性高，故障率低。

(2)适用于小流量、高扬程场合。

(3)可以根据介质不同使用不同的材质，适用于强腐蚀介质。

(4)单向阀在介质中含固体杂质时会关闭不严，所以，对介质的清洁度要求较高。

4 普通离心泵的密封

4．1 机械密封

离心泵大都采用机械密封，但对于输送高危介质的普通离心泵，设计上一般不采用单端面机械密封，而应选用带隔离液和泄漏收集、报警等装置的机械密封。如串联式、双端面式机械密封。

图5为典型的双端面式机械密封简图。选用危险性较小、并且与介质相容的封液作隔离液，并加以比泵内压力略高的压力，使封液只能向泵内泄漏，而泵内的危险介质不能向外泄漏，从密封介质的角度说也可算是“无泄漏”。但是，会有少量封液漏入大气中。

机械密封的优缺点：

(1)技术成熟，应用范围广，成本低。

(2)使用机械密封的离心泵效率较高，维护容易。

(3)可靠性相对较差。

4．2 干气密封

干气密封结构与机械密封近似，主要不同之处在于不使用隔离液，而使用密封气(一般为氮气)。干气密封的动环密封面上加工出有特殊作用的流体动压槽，动环旋转时，密封气被吸入动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的节流作用，进入密封面的气体被压缩，气体压力升高。在该压力作用下，密封面被推开，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜，保证密封面间的非接触相对运动。由于密封气压力高于被密封介质压力，泄漏是密封气由密封腔向泵内的单向泄漏，保证泵内介质不会外漏。开气密封动环简图见图6，典型双端面干气密封系统简图见图7。

干气密封的优缺点：

(1)密封面不接触，无磨损，密封使用寿命长，运行稳定可靠。

(2)与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小。

(3)密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护。

(4)就近处需要有一定压力的气源，气源压力要高于介质压力，使现场应用受到限制。

(5)微量密封气体(通常是氮气)会进入工艺流程，所选气体应对生产工艺无不利影响，也使现场应用受到限制。

(6)相对于机械密封，干气密封一次性备件成本较高，使用寿命较长，折算起来成本并不高。

5 小结

总的来说，若新购设备，应尽量考虑选用屏蔽泵或磁力泵；若为在用设备，改造为干气密封是一个较好的选择。隔膜泵在小流量、强腐蚀场合有优势。以上几种密封技术各有其优缺点，应根据不同应用场合进行选择及应用。