丙烯用泵故障分析及措施

丙烯用泵故障分析及措施

唐华栋;吴婧;吴洪洋

【摘要】丙烯泵在运行过程中,多次发生机械密封泄漏故障.分析丙烯泵泄漏的主要原因,并根据丙烯泵的实际特点,选用了串联机械密封结构.介绍轻烃泵串联机械密封的使用及特点,从摩擦副材质及密封结构等方面对该泵机械密封进行了有效的、合理的改进.2008年2月份改造后,该泵连续运行至今未发生泄漏故障.通过对丙烯泵机械密封的改造及应用,不仅解决了影响装置稳定运行的重大安全隐患,而且还产生了较大的经济效益.

【期刊名称】《内蒙古石油化工》

【年(卷),期】2010(036)012

【总页数】2页(P50-51)

【关键词】离心泵;串联机械密封;改造

【作者】唐华栋;吴婧;吴洪洋

【作者单位】山东石大胜华化工集团股份有限公司;胜利油田东辛采油厂采油五矿,山东,东营,257503;胜利油田东辛采油厂采油五矿,山东,东营,257503

【正文语种】中文

【中图分类】TE964

P304是山东石大胜华化工集团股份有限公司重催装置用以输送丙烯的离心泵。该泵型号为65A Y100A,单级悬臂离心泵,轴功率75kW,流量45.5m3/h,扬程92m。介质温度55℃,泵吸入口压力为1.1 M Pa。该泵自投用以来,经常发生机械密封失

效泄漏甚至突然喷漏,而当再次启动泵后,泄漏故障消失。丙烯是一种易燃易爆的危

险物质,具有低引火点、低粘度等特点。密封频繁的发生故障,对装置的连续、安全

运行造成了较大的影响。为此,我们对该泵的机械密封系统进行可行性分析改造,提

高了机械密封的运行周期,确保了装置平稳生产[1-4]。

该机泵所使用的密封是丹东东升生产的DST55小弹簧密封,拆泵后发现,动、静环

内圆周结垢严重,结垢厚度约2.5mm;动环端面有明显磨痕。在弹簧座的滑移外径

处有积碳。对上述现象原因分析如下:

1.1 摩擦副内液膜易汽化

丙烯泵机械密封端面之间充满一层由液体和蒸气形成的混合膜,泄漏以气相形式出现。其特点是膜压系数随温度不同而变化,工作状态不稳定,易出现明显的气喷振动、端面呜叫等现象,密封端面摩擦磨损严重,极易出现早期失效。在工程实际中,因工艺条件变动或操作不当等原因,当密封腔内介质压力降低到额定值后仍继续降低时,即

使密封腔里的液体还没有发生汽化,其摩擦面间液膜的汽化半径已在逐渐增大,使液

相面积减小,端面间的润滑状态恶化,可能成为半干摩擦状态,也有可能加剧剩余液膜的完全汽化。

1.2 泄漏介质易在密封断面结冰

丙烯引起干摩擦后,在机械密封的滑动端面难以维持稳定的流体膜,导致端面早期磨

损出现轻微泄漏,骤然挥发的丙烯使周围的水气遇冷凝结成冰晶,引起更大泄漏。

1.3 密封冷却水结垢,介质积碳

由于静环内圆周结垢,导致静环内径与轴套之间间隙过小,弹簧座的滑移外径处有积碳,以上因素影响了密封弹性组件的弹性补偿能力,使得弹性组件追随性变差,造成密封面开启后无法闭合,加剧泄露变为喷漏。

P304改造前的密封形式为单端面多弹簧机械密封,摩擦副材料选用碳石墨对碳石墨。通过以上故障原因的分析,我们决定对p304机械密封采取了有效的解决办法,具体

措施如下:

2.1 选择更为合理的密封材质组合

根据现代汽液两相密封理论,在密封端面中存在汽相区,当工作中出现汽相区扩大或

全部成为汽相区时,密封端面间以汽膜承受摩擦,所以要求轻烃泵机械密封摩擦副材

料适应这一工况,不至出现密封面的损伤现象。综合各种性能考虑,我们选择碳化硅

对浸锑石墨的摩擦副材料组合。

石墨虽然具有摩擦系数小和导热性能良好等特点,但气孔率较大,一般为18%～22%,为了弥补此缺点,我们对石墨采用来浸渍处理,以堵塞气孔,提高密封性。碳化硅是一种新型陶瓷,具有硬度高、耐磨性高、摩擦系数低等特点,与碳石墨对磨时碳石墨的

磨损量减小4/5。本次设计选用整体碳化硅,进一步提高强度。

2.2 采用串联机械密封

根据轻烃泵机械密封的特点,结合现场实际情况,我们决定采用串联式机械密封结构。

2.2.1 串联机械密封结构

串联式机械密封是由两对密封环(动环和静环)串联布置而组成的,结构如图1所示。为了保证具有良好的密封性能和平稳的运转,在两个密封环(动环和静环)间必须保持一层液体薄膜。P304改造我们选用了DSTRB50一DSTRU 50串联机械密封及压力辅助系统,并要求厂家配置方案PLAN 52冲洗,以降低密封腔内的温升。

串联机械密封的介质端采用DSTRB50-KD密封,其动环端面开有动压半圆槽,密封

旋转时可以在端面间形成液膜,减小因液化气润滑性差造成的剧烈摩擦,减轻密封端

面磨损。封油侧密封采用带有泵送环的DSTRU 50密封,并利用泵送环的泵送冲洗油,以保持封油循环,带走摩擦热并润滑端面。为了加强泵送效果,在原厂家设计的基础上适当加大了泵送环螺距及导程,可调整泵送环与腔径的间隙及螺旋槽深度。同时,将压盖上封油的进出口设计成切向,减少油路阻碍,方便循环。

2.2.2 串联机械密封特点

2.2.2.1 抗工艺压力波动能力强

封油在密封腔中循环使用,比水的润滑性能更好。当工艺不稳、机械密封发生轴向窜动时,辅助密封“0”型环补偿滑动,有封油润滑,不易损伤,使用寿命长。密封介质一端微量泄漏时,介质进入串联密封系统油罐,通过管道排入瓦斯管网回收,现场无外泄。

2.2.2.2 有效杜绝了结水垢及结冰现象

用水做冷却液的最大缺点就是当机械密封泄漏时水会因为液化气的汽化吸热而结冰,可能会造成喷漏或更严重的后果。经过串联机械密封改造后,由于冲洗油的存在,减小了摩擦系数,降低了摩擦热,同时改造后的供油方式会使密封腔内的液体始终处于流动状态,有利于降温,泄漏发生后不会存在结冰的问题。同时也避免了冷却水在密封静环内径与轴套之间的结垢问题。

通过对液化气泵机械密封的失效原因分析,我们从其材质及结构等方面进行了有效改进。目前,我们改造后的丙烯泵用机械密封已应用于工业生产中,改造前该机泵有效运行时间平均为3个月左右,通过2008年2月份改造后,该泵连续运行至今无泄漏故障。通过对丙烯泵机械密封的改造及应用,不仅解决了影响装置稳定运行的重大安全隐患,而且还产生了较大的经济效益。由此可见,丙烯装置丙烯泵机械密封的改造是相当成功的。

【相关文献】

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