高危介質(zhì)泵機(jī)械密封及密封沖洗方案的改造

  • A+
所屬分類(lèi):密封百科

針對(duì)煉油廠催化裂化裝置分餾塔底循環(huán)油漿泵的機(jī)械密封壽命短、泄漏頻繁、檢修率高的問(wèn)題。文章分析了導(dǎo)致油漿泵機(jī)械密封泄漏的原因,分別對(duì)油漿泵機(jī)械密封的選型、機(jī)械密封沖洗方案進(jìn)行了改造,改造后延長(zhǎng)了機(jī)械密封的使用壽命,達(dá)到了長(zhǎng)周期運(yùn)行。

催化分餾塔底油漿循環(huán)泵是煉油廠催化裂化裝置的關(guān)鍵設(shè)備,我廠油漿泵為開(kāi)一備一,由嘉利特荏原泵業(yè)有限公司制造。該泵為單級(jí)單吸懸臂式離心泵,其泵的型號(hào)為200ZPY450;流量為376m3/h,揚(yáng)程為150 m;入口壓力0.2 MPa,出口壓力2.0 MPa,介質(zhì)為油漿;溫度340 ℃,采用波紋管式機(jī)械密封。 油漿泵輸送介質(zhì)溫度高,密度大(840~1 010 kg/m3),含有較高濃度的催化劑(Al2O3及SiO2)等固體顆粒,最高濃度可達(dá)25 g/L,這些固體顆粒吸附性強(qiáng),粘附在機(jī)封波紋管上,使波紋管波谷內(nèi)沉積大量的催化劑顆粒,從而使波紋管失彈,導(dǎo)致機(jī)械密封頻繁泄漏,給裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行造成了很大的隱患。

1、機(jī)械密封系統(tǒng)失效原因分析

1.1、機(jī)械密封系統(tǒng)簡(jiǎn)介

我廠油漿泵機(jī)械密封采用單端面波紋管式,如圖1 所示,該機(jī)械密封靜環(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,其余材料均為不銹鋼。

機(jī)械密封的輔助系統(tǒng)采用了外沖洗結(jié)構(gòu)(PLAN32 方案),密封沖洗液為30 ℃催化自產(chǎn)柴油,壓力為0.6 MPa,沖洗液經(jīng)機(jī)封壓蓋進(jìn)入密封腔,密封沖洗液溫度較低,能及時(shí)帶走摩擦熱,防止動(dòng)靜環(huán)以及波紋管結(jié)焦,同時(shí)沖走密封腔內(nèi)的雜質(zhì)及結(jié)焦物,保證密封腔潔凈及潤(rùn)滑摩擦副。此外該機(jī)械密封還采用了低壓蒸汽冷卻系統(tǒng),冷卻蒸汽既起到冷卻的作用,同時(shí)又能防止密封腔內(nèi)液體進(jìn)入彈性元件腔,從而使波紋管機(jī)械密封在更加潔凈的條件下運(yùn)行。

1.2、機(jī)械密封失效原因分析

通過(guò)對(duì)失效機(jī)械密封的拆修解剖分析,發(fā)現(xiàn)引起機(jī)械密封失效泄漏的原因主要有以下幾個(gè)方面:

1.2.1、工藝操作造成機(jī)械密封失效

在日常開(kāi)停工過(guò)程中,由于操作原因造成油漿泵入口壓力波動(dòng)較大時(shí),使油漿泵反生抽空、汽蝕及憋壓等異?,F(xiàn)象,引起較大的軸向力,使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離,從而造成機(jī)封泄漏;日常操作中油漿泵輸送介質(zhì)中含有催化劑顆粒狀物質(zhì),運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)入摩擦副端面起研磨作用,造成機(jī)封波紋管內(nèi)側(cè)結(jié)焦、積碳及含固體催化劑顆粒使波紋管失彈及密封面發(fā)生劇烈磨損而失效。

1.2.2、設(shè)備安裝運(yùn)行過(guò)程中造成機(jī)械密封失效

機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)密封端面間的摩擦工況,是影響機(jī)封密封壽命的主要因素。油漿泵安裝運(yùn)行期間,機(jī)封密封存在以下幾種失效:

(1)安裝不當(dāng)造成機(jī)械密封泄漏

安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過(guò)大,導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷;動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊,彈簧無(wú)法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量;靜環(huán)密封面過(guò)松,當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí),靜環(huán)脫離靜環(huán)座。

(2)由于密封端面失去潤(rùn)滑油膜而造成機(jī)械密封泄漏

因端面密封載荷的存在,在密封腔缺乏液體時(shí)啟動(dòng)泵而發(fā)生干摩擦,造成機(jī)封泄漏;介質(zhì)壓力低于飽和蒸汽壓力,使得密封端面液膜發(fā)生閃蒸,喪失潤(rùn)滑,造成機(jī)封泄漏。

(3)機(jī)封沖洗造成機(jī)械密封泄漏

油漿泵機(jī)械密封輔助沖洗系統(tǒng)要保障機(jī)封冷卻系統(tǒng)沖洗液持續(xù)供給,防止端面沖洗液中斷,油漿泵運(yùn)行過(guò)程中沖洗液中斷,使密封端面溫度升高,潤(rùn)滑膜閃蒸而降低密封端面的潤(rùn)滑,從而加劇磨損,造成機(jī)械密封泄漏。

2、機(jī)械密封改造方案

2.1、串聯(lián)式機(jī)械密封結(jié)構(gòu)及工作原理

將油漿泵機(jī)械密封由單端面改為雙端面,該方案為兩級(jí)機(jī)械密封(即串聯(lián)機(jī)封),如圖2 所示。第一級(jí)密封介質(zhì)為柴油。兩級(jí)密封之間設(shè)蓄能罐,帶壓氣囊蓄能器加入隔離液(封液)作為二級(jí)密封的密封介質(zhì)。當(dāng)?shù)谝患?jí)密封泄漏后,蓄能器將隔離介質(zhì)壓入密封腔內(nèi),使泵送介質(zhì)無(wú)法泄漏到大氣,同時(shí)蓄能器上的壓力開(kāi)關(guān)報(bào)警。

1-彈簧盒組件;2-軸套;3-動(dòng)環(huán)Ⅰ;4-泵端蓋;5-靜環(huán)Ⅰ;6-靜環(huán)座;7-壓蓋;8-傳動(dòng)環(huán); 9-轉(zhuǎn)動(dòng)圈;10-泵軸;11-靜環(huán)Ⅱ;12-動(dòng)環(huán)Ⅱ;13-彈簧;14-泵送環(huán);15-O 形圈

與單端面機(jī)械密封相比,串聯(lián)機(jī)封具有以下有點(diǎn):

(1)適用于有毒有害等高危介質(zhì),可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的零溢出,降低了危險(xiǎn)介質(zhì)泄漏到大氣中的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)雙重保護(hù)作用,主密封失效,二級(jí)密封可以短時(shí)間起到主密封的作用。

(3)通過(guò)壓力開(kāi)關(guān),液位開(kāi)關(guān)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)密封的失效情況。

2.2、API 32+53B 密封沖洗方案工作原理及特點(diǎn)

API 32+53B 方案工作原理:外部管道系統(tǒng)為加壓串聯(lián)密封的二級(jí)密封提供隔離液,預(yù)先加了壓的氣囊蓄能罐提供壓力給循環(huán)系統(tǒng),如圖3 所示。蓄能器為有壓的雙端面密封提供隔離液(封液),采用換熱器對(duì)隔離液進(jìn)行降溫。

它的主要優(yōu)點(diǎn)有:適用于高溫工況,區(qū)別于自沖洗,從外部引入潔凈沖洗液;帶走密封端面處的雜質(zhì)顆粒,對(duì)密封起到清潔作用;封液壓力高于介質(zhì)壓力,保證工藝介質(zhì)零排放;系統(tǒng)配有壓力報(bào)警開(kāi)關(guān),可及時(shí)發(fā)現(xiàn)密封失效情況;當(dāng)一級(jí)密封失效時(shí)二級(jí)密封實(shí)現(xiàn)主密封功能,提高設(shè)備運(yùn)行安全安級(jí)。

3、結(jié)論
實(shí)施上述改造后,催化裂化裝置分餾塔底油漿泵P208 運(yùn)行狀況良好,機(jī)械密封處于穩(wěn)定狀態(tài),有效杜絕高危機(jī)泵密封泄漏的危險(xiǎn)介質(zhì)排放至大氣的隱患,與此同時(shí)為機(jī)泵密封維修提供預(yù)警,機(jī)泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性得到了明顯提升(我廠油漿泵至今已經(jīng)累計(jì)運(yùn)行8 600 h 無(wú)故障),降低了機(jī)修車(chē)間維修工作量,減少了維修成本。總結(jié)上述改造,得出以下結(jié)論:

(1)機(jī)械密封為雙端面波紋管密封,在一級(jí)密封失效時(shí)二級(jí)密封實(shí)現(xiàn)主密封功能,與單端面密封相比,雙重非承壓密封能降低回路泄漏風(fēng)險(xiǎn),提高設(shè)備運(yùn)行安全等級(jí);

(2)機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的功能在于采用沖洗、循環(huán)、熱對(duì)流的工作方式,控制機(jī)械密封的溫度、潤(rùn)滑等式?jīng)r參數(shù),建立較理想的機(jī)械密封的工作環(huán)境,提高機(jī)械密封的可靠性,延長(zhǎng)使用壽命;有效地改善了機(jī)械密封的運(yùn)行狀況,為高危介質(zhì)泵機(jī)械密封長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了重要保障。

歷史上的今天:

weinxin
我的微信
這是我的微信掃一掃
avatar

發(fā)表評(píng)論

您必須登錄才能發(fā)表評(píng)論!