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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在運行過程中， 曾多次因機械密封失效而造成停泵緊急搶修，本文分析了運行工況對密封件壽命的影響，并對機械密封的結構和運行環境作了相應的改善，降低了機泵檢修率，使該泵能長周期平穩運行。
關鍵詞：油漿泵；機械密封；沖洗方案；失效；分析；措施
P1209為2#催化裂化裝置油漿泵，泵型號為300ZPY650NL，懸臂式單級離心泵，電機型號為YB450S2-4W，功率355KW，電壓6000V，主要作用是為分餾塔T1201底油漿循環及外甩提供動力。
1 原密封結構形式及輔助系統
1.1 原密封結構形式
機封此前采用的波紋管是雙波波紋管，一般情況下，雙波波紋管應用于高壓，在P1209A/C上，可能存在載荷系數的問題，廠家專門針對此問題設計了新波紋管并使用，原機械密封形式為波紋管集裝式機械密封，該機封靜環材質為碳化硅（SiC），動環材質為石墨，動環輔助密封圈材質為柔性石墨，其余各材料為不銹鋼。
1.2 原機械密封的輔助系統
該泵的機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）經機封壓蓋進入密封腔，對著密封端面沖洗，帶走摩擦熱，隔斷油漿進入密封腔，改善端面摩擦狀態。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問題的原因分析和措施
2.1機械密封的改造
P1209改造前多次出現機械密封泄漏而造成停泵搶修，通過檢查損壞機封密封面，發現機封密封環為石墨環，檢查石墨環發現有魚尾紋和點脫離，說明有氣蝕產生，同時催化劑顆粒有可能進入，因此該機泵機械密封失效的主要原因為磨料（主要為催化劑顆粒）磨損。磨料顆粒尺寸為0.3～3μm時，磨損嚴重。針對磨料磨損，防止外來磨料進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側密封腔，可降低密封腔的溫度，帶走密封的摩擦熱，同時使密封腔保持清潔，為密封提供一個良好的工作環境，延長密封使用壽命，與我裝置P1209以前使用的機封形式相同。不過沖洗通道要在外界沖洗系統不變的情況下，將沖洗通道孔徑由原Φ5擴大至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更暢通，避免催化劑顆粒粘結堵塞通道，及時帶走摩擦熱，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情況下依然能進入密封腔中，隔斷油漿進入密封腔，冷卻摩擦副，改善運行工況。
2.2.2 由Plan62方案改為Plan53B方案
Plan53B是在介質側密封后再串聯一套密封，介質側密封和大氣側密封間形成一個密封腔，外部設有蓄能器加壓，管路中設冷卻器，其壓力高于介質側密封腔，裝入常溫、與泵送介質相融的無毒無害的清潔白油，介質側密封的作用是防止白油進入到密封腔，密封腔內有泵效環對白油進行循環、冷卻，白油系統中配置壓力開關、壓力表和溫度計，對密封運行情況進行實時監控，安全可靠。當介質側或大氣側密封失效時，系統中的壓力降低，壓力開關報警。
若泵送介質粘度高、有磨蝕性顆粒，當工藝波動導致Plan32的封油沖不到密封腔時，密封腔中的介質將是泵送介質，細小的磨蝕性顆粒將進入介質側密封面，加大密封的泄漏直至密封損壞。為防止上述現象發生，需要使用Plan53B，為此P1209A/C選用Plan53B。當內側密封失效，低液位開關報警，低報壓力開關報警，壓力表顯示值與泵腔介質壓力接近一致；當外側密封失效，低液位開關報警，低報壓力開關報警，壓力表顯示值低于泵腔介質壓力值。實時報警性強，為密封提供了二次保護，安全系數更高。
密封系統的日常維護：
（1）該機泵操作應該注意白油罐壓力，機泵正常運行時，壓力在0.55-0.7MPa之間，若低于0.5MPa，結合趨勢圖，較短時間內下降即可判斷為密封內漏或密封外漏，現場檢查可進一步確認問題出處。
（2）正常開泵除熱泵一般需注意問題外，還需注意檢查Plan53B系統是否正常，檢查白油壓力在正常范圍0.55-0.7MPa內，封油壓力在0.3-0.5MPa內，封油流量合適，檢查密封系統無外漏，各閥位正常。
（3）若P1209A/C長期運行導致白油罐壓力緩慢下降后，應補充白油：開手搖補液泵出管線小手閥，向補液泵油箱內加油并補壓，期間注意可短時內略微開白油罐頂放空閥排放，以放除白油罐內空氣，至罐內壓力在正常范圍0.55-0.7MPa之間停止，關閉補液泵出管線小手閥，補液完成。該過程注意避免空泵補液，以避免空氣壓入白油系統。若P1209A/C檢修需泄放密封系統壓力時，注意關閉蓄能器去白油罐手閥，以保持蓄能器內壓力，避免空氣進入。
（4）日常巡檢注意機封溫度不高于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，機封無泄露，機泵振動、溫度正常。
3 效果及結論
3.1效果
改造前該機泵有效運行時間僅為15天左右。運行一個月，短僅為一個星期的時間。此次改造后，連續運行累積可達7500小時。期間經過長周期高負荷運行和頻繁的切換運行而無泄漏故障，可見，此次改造措施大大延長了機封的使用壽命。
3.2結論
通過對本裝置油漿泵運行環境的分析和對已損壞機封部件的觀察，簡單了解了造成該泵機械密封頻繁失效的原因，并采取有效的改進措施，確保了油漿泵的安全平穩長周期運行。
（1）將摩擦副材質改為硬質合金，即“硬對硬”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而受到劃傷損壞；動靜環硬度不同，避免兩者同時損壞，達到延長機械密封使用周期的目的。
（2）在不改變原來Plan32沖洗方案的前提下，將機封壓蓋上的沖洗孔孔徑適當加大，適當提高封油壓力等，使得催化劑顆粒不易粘結堵塞沖洗通道。
（3）將Plan62沖洗方案改為更適合本裝置油漿泵的Plan53B沖洗方案，它具有實時報警性強，提供二次保護，安全系數更高等優點。
作者簡介：
齊浩（出生年1989），性別 男，籍貫（遼寧錦州），學歷 本科，職稱 助理工程師。研究方向：化工設備。
李艷松（出生年1983），性別 男，籍貫（河南開封），學歷 本科，職稱 助理工程師。研究方向：化工設備。
來源：《東方教育》2017年13期
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