油漿泵密封失效的原因分析及措施
2023-09-04
齊浩 李艷松
摘 要：2011年大檢修前，油漿泵P1209在運(yùn)行過程中， 曾多次因機(jī)械密封失效而造成停泵緊急搶修，本文分析了運(yùn)行工況對(duì)密封件壽命的影響，并對(duì)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境作了相應(yīng)的改善，降低了機(jī)泵檢修率，使該泵能長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：油漿泵；機(jī)械密封；沖洗方案；失效；分析；措施
P1209為2#催化裂化裝置油漿泵，泵型號(hào)為300ZPY650NL，懸臂式單級(jí)離心泵，電機(jī)型號(hào)為YB450S2-4W，功率355KW，電壓6000V，主要作用是為分餾塔T1201底油漿循環(huán)及外甩提供動(dòng)力。
1 原密封結(jié)構(gòu)形式及輔助系統(tǒng)
1.1 原密封結(jié)構(gòu)形式
機(jī)封此前采用的波紋管是雙波波紋管，一般情況下，雙波波紋管應(yīng)用于高壓，在P1209A/C上，可能存在載荷系數(shù)的問題，廠家專門針對(duì)此問題設(shè)計(jì)了新波紋管并使用，原機(jī)械密封形式為波紋管集裝式機(jī)械密封，該機(jī)封靜環(huán)材質(zhì)為碳化硅（SiC），動(dòng)環(huán)材質(zhì)為石墨，動(dòng)環(huán)輔助密封圈材質(zhì)為柔性石墨，其余各材料為不銹鋼。
1.2 原機(jī)械密封的輔助系統(tǒng)
該泵的機(jī)械密封采用外沖洗方案（Plan32），沖洗液（≤80℃柴油，沖洗液壓力為0.3Mpa左右）經(jīng)機(jī)封壓蓋進(jìn)入密封腔，對(duì)著密封端面沖洗，帶走摩擦熱，隔斷油漿進(jìn)入密封腔，改善端面摩擦狀態(tài)。該泵的輔助沖洗方案為Plan62，蒸汽消耗量為2.5m3/h。
2 P1209原密封形式及沖洗方案多次出現(xiàn)問題的原因分析和措施
2.1機(jī)械密封的改造
P1209改造前多次出現(xiàn)機(jī)械密封泄漏而造成停泵搶修，通過檢查損壞機(jī)封密封面，發(fā)現(xiàn)機(jī)封密封環(huán)為石墨環(huán)，檢查石墨環(huán)發(fā)現(xiàn)有魚尾紋和點(diǎn)脫離，說明有氣蝕產(chǎn)生，同時(shí)催化劑顆粒有可能進(jìn)入，因此該機(jī)泵機(jī)械密封失效的主要原因?yàn)槟チ希ㄖ饕獮榇呋瘎╊w粒）磨損。磨料顆粒尺寸為0.3～3μm時(shí)，磨損嚴(yán)重。針對(duì)磨料磨損，防止外來磨料進(jìn)入密封和從密封流體中分離出固體磨粒是非常重要的措施。此外，正確選用耐磨材料和采用硬-硬材料組合也是很有效的措施，例如采用碳化硅浸石墨+硬質(zhì)合金材料，改裝后，問題得到了解決。
2.2沖洗方案改為Plan32+53B
2.2.1 Plan32方案改進(jìn)措施
Plan32方案（如圖一）是采用溫度、壓力、粘度適宜的清潔封油從外部引入介質(zhì)側(cè)密封腔，可降低密封腔的溫度，帶走密封的摩擦熱，同時(shí)使密封腔保持清潔，為密封提供一個(gè)良好的工作環(huán)境，延長(zhǎng)密封使用壽命，與我裝置P1209以前使用的機(jī)封形式相同。不過沖洗通道要在外界沖洗系統(tǒng)不變的情況下，將沖洗通道孔徑由原Φ5擴(kuò)大至Φ8。一方面沖洗液不致于流速過大，使磨擦副受到侵蝕磨損；另一方面可使沖洗液流動(dòng)更暢通，避免催化劑顆粒粘結(jié)堵塞通道，及時(shí)帶走摩擦熱，防止端面過熱。改變封油壓力，將沖洗液壓力提高至0.5Mpa，使沖洗液與油漿壓差維持在0.2-0.3Mpa。這樣沖洗液在入口壓力波動(dòng)情況下依然能進(jìn)入密封腔中，隔斷油漿進(jìn)入密封腔，冷卻摩擦副，改善運(yùn)行工況。
2.2.2 由Plan62方案改為Plan53B方案
Plan53B是在介質(zhì)側(cè)密封后再串聯(lián)一套密封，介質(zhì)側(cè)密封和大氣側(cè)密封間形成一個(gè)密封腔，外部設(shè)有蓄能器加壓，管路中設(shè)冷卻器，其壓力高于介質(zhì)側(cè)密封腔，裝入常溫、與泵送介質(zhì)相融的無毒無害的清潔白油，介質(zhì)側(cè)密封的作用是防止白油進(jìn)入到密封腔，密封腔內(nèi)有泵效環(huán)對(duì)白油進(jìn)行循環(huán)、冷卻，白油系統(tǒng)中配置壓力開關(guān)、壓力表和溫度計(jì)，對(duì)密封運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，安全可靠。當(dāng)介質(zhì)側(cè)或大氣側(cè)密封失效時(shí)，系統(tǒng)中的壓力降低，壓力開關(guān)報(bào)警。
若泵送介質(zhì)粘度高、有磨蝕性顆粒，當(dāng)工藝波動(dòng)導(dǎo)致Plan32的封油沖不到密封腔時(shí)，密封腔中的介質(zhì)將是泵送介質(zhì)，細(xì)小的磨蝕性顆粒將進(jìn)入介質(zhì)側(cè)密封面，加大密封的泄漏直至密封損壞。為防止上述現(xiàn)象發(fā)生，需要使用Plan53B，為此P1209A/C選用Plan53B。當(dāng)內(nèi)側(cè)密封失效，低液位開關(guān)報(bào)警，低報(bào)壓力開關(guān)報(bào)警，壓力表顯示值與泵腔介質(zhì)壓力接近一致；當(dāng)外側(cè)密封失效，低液位開關(guān)報(bào)警，低報(bào)壓力開關(guān)報(bào)警，壓力表顯示值低于泵腔介質(zhì)壓力值。實(shí)時(shí)報(bào)警性強(qiáng)，為密封提供了二次保護(hù)，安全系數(shù)更高。
密封系統(tǒng)的日常維護(hù)：
（1）該機(jī)泵操作應(yīng)該注意白油罐壓力，機(jī)泵正常運(yùn)行時(shí)，壓力在0.55-0.7MPa之間，若低于0.5MPa，結(jié)合趨勢(shì)圖，較短時(shí)間內(nèi)下降即可判斷為密封內(nèi)漏或密封外漏，現(xiàn)場(chǎng)檢查可進(jìn)一步確認(rèn)問題出處。
（2）正常開泵除熱泵一般需注意問題外，還需注意檢查Plan53B系統(tǒng)是否正常，檢查白油壓力在正常范圍0.55-0.7MPa內(nèi)，封油壓力在0.3-0.5MPa內(nèi)，封油流量合適，檢查密封系統(tǒng)無外漏，各閥位正常。
（3）若P1209A/C長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致白油罐壓力緩慢下降后，應(yīng)補(bǔ)充白油：開手搖補(bǔ)液泵出管線小手閥，向補(bǔ)液泵油箱內(nèi)加油并補(bǔ)壓，期間注意可短時(shí)內(nèi)略微開白油罐頂放空閥排放，以放除白油罐內(nèi)空氣，至罐內(nèi)壓力在正常范圍0.55-0.7MPa之間停止，關(guān)閉補(bǔ)液泵出管線小手閥，補(bǔ)液完成。該過程注意避免空泵補(bǔ)液，以避免空氣壓入白油系統(tǒng)。若P1209A/C檢修需泄放密封系統(tǒng)壓力時(shí)，注意關(guān)閉蓄能器去白油罐手閥，以保持蓄能器內(nèi)壓力，避免空氣進(jìn)入。
（4）日常巡檢注意機(jī)封溫度不高于85℃，白油回油溫度不高于75℃，白油冷卻良好，白油罐壓力在正常范圍內(nèi)，機(jī)封無泄露，機(jī)泵振動(dòng)、溫度正常。
3 效果及結(jié)論
3.1效果
改造前該機(jī)泵有效運(yùn)行時(shí)間僅為15天左右。運(yùn)行一個(gè)月，短僅為一個(gè)星期的時(shí)間。此次改造后，連續(xù)運(yùn)行累積可達(dá)7500小時(shí)。期間經(jīng)過長(zhǎng)周期高負(fù)荷運(yùn)行和頻繁的切換運(yùn)行而無泄漏故障，可見，此次改造措施大大延長(zhǎng)了機(jī)封的使用壽命。
3.2結(jié)論
通過對(duì)本裝置油漿泵運(yùn)行環(huán)境的分析和對(duì)已損壞機(jī)封部件的觀察，簡(jiǎn)單了解了造成該泵機(jī)械密封頻繁失效的原因，并采取有效的改進(jìn)措施，確保了油漿泵的安全平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行。
（1）將摩擦副材質(zhì)改為硬質(zhì)合金，即“硬對(duì)硬”的形式。增加了摩擦副的耐磨性，避免摩擦副間混入少量雜質(zhì)而受到劃傷損壞；動(dòng)靜環(huán)硬度不同，避免兩者同時(shí)損壞，達(dá)到延長(zhǎng)機(jī)械密封使用周期的目的。
（2）在不改變?cè)瓉鞵lan32沖洗方案的前提下，將機(jī)封壓蓋上的沖洗孔孔徑適當(dāng)加大，適當(dāng)提高封油壓力等，使得催化劑顆粒不易粘結(jié)堵塞沖洗通道。
（3）將Plan62沖洗方案改為更適合本裝置油漿泵的Plan53B沖洗方案，它具有實(shí)時(shí)報(bào)警性強(qiáng)，提供二次保護(hù)，安全系數(shù)更高等優(yōu)點(diǎn)。
作者簡(jiǎn)介：
齊浩（出生年1989），性別 男，籍貫（遼寧錦州），學(xué)歷 本科，職稱 助理工程師。研究方向：化工設(shè)備。
李艷松（出生年1983），性別 男，籍貫（河南開封），學(xué)歷 本科，職稱 助理工程師。研究方向：化工設(shè)備。
來源：《東方教育》2017年13期
（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）
