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丙烯泵端面密封泄漏的技术改进

发布时间:2016-12-01 14:42:52     浏览量:

  1前言2000年年底,炼化部2乙烯装置进行检修,为配合该项工作紧急安装了2台立式多级泵,以替代2乙烯装置发丙烯至下游装置。泵的型号为TTMC8CK7(B),主要运行参数见表1.原机械密封结构A介质端机械密封;B大气端机械密封;B1密封液入口;BD密封液出口;F1冲洗液入口;1.8弹簧座;2.10弹簧;3.9紧定螺钉;4轴套;5. 11补偿环;6、12非补偿环;7密封端盖;13轴套O形圈;14.17补偿环O形圈;16、18非补偿环O形圈;15端盖O形圈硬质合金配对,辅助系统为密封液冷却却加自冲洗。ishinmufeMlMgMf工作。

  该泵配套的机械密封为串联式双端面密封,大气端机械密封的型号为H75F/5800,介质端密封的型号为H75N/65-0,摩擦副均为浸渍石墨与结构如所示。

  表1泵的主要运行参数项目参数扬程H/m吸入温度T/°C常温吸入压力P吸/MPa出口压力P排/MPa电机功率N/kW 2运行及故障情况由于从订货到泵体就位安装,时间比较急促,因此,2台泵在试运行的过程中出现了很多问题。其中,最主要的问题是泵一经启动物料就从大气端机械密封处大量喷射出来,同时伴随着虹吸罐里的压力急剧上升(最高达2MPa),此时的机械密封几乎完全失效,2台泵均出现了同样的情况。经过检修,虽然物料不再从大气端机械密封中喷出,但泵运行后虹吸罐里的压力仍持续上升,时间不长,大气端机械密封就发生了泄漏,致使泵不能正常运转。

  3故障分析3.1原因分析如果丙烯泵不能正常投入运行,2乙烯装置就不能按时停车更谈不上检修了,所以,必须尽快解决机械密封的泄漏问题。对于串联式机械密封来说,介质端密封一旦失效,将导致两密封腔之间腔内压力的升高,传到虹吸罐里,通过虹吸罐上的压力表指针的变化发现问题。当两密封腔之间的腔内压力小于一定值时,大气端密封仍有耐压能力,正常情况下大气端密封和介质端密封之间只有0. 1~0.3MPa的低压隔离液(这2台泵用的是25冷冻机油)一般情况下是不会泄漏的。这里的大气端密封失效主要是由于介质端密封发生了严重泄漏而导致两密封腔之间的腔内压力超出了大气端密封所能承受的压力造成的。因此,只要解决了介质端的密封问题,大气端的密封也就不存在问题了。所以解决问题的重点在介质端密封上。

  对于普通内装式机械密封来说,可能发生泄偿环辅助处、非补偿环辅助密封处、机体与压盖结合端面间、轴套与转轴之间。除摩擦副端面间的泄漏点是通过一对紧密贴合并作相对滑动的摩擦副进行密封而属动密封外,其余4处均属静密封。泵在静止状态时不发生泄漏,而一经启动就泄漏且泄漏较严重。通过检查拆下的密封端面没发现密封圈变形、溶胀和破损现象。因此,初步确定泄漏的地方在机械密封的端面。而摩擦副端面之间的泄漏原因主要有四种:端面不平、端面之间存在异物、安装不正确、端面分离。检查拆下的机械密封,在端面处没有发现任何磨损痕迹和污物。通过镜面检验,端面的平面度达到要求;安装符合要求,排除了前三种可能性,再根据泵在运行中由于摩擦生热使液态烃极易受热汽化,产生相转变,从而出现气液混合相而产生干摩擦,使端面间的液膜闪蒸爆裂,导致端面分离的特性,最终确定是摩擦副在运动中端面分离而引起的泄漏。

  3.2设计原理端面分离主要是由于密封环带的单位面积上的净闭合力即端面比压太小的缘故。在稳定的工作条件下,端面上的闭合力Fc是由密封流体压力Pe和弹簧弹力Fs引起的作用于补偿环上使之对于非补偿环趋于闭合的力。开启力Fo是由作用于补偿环上使之对于非补偿环趋于开启的力。对于内装、滑动式平衡型机械密封密封环带上单位面积A上的净闭合力即:端面比压Pc是影响机械密封性能的重要参数。为保证密封端面始终处于贴合状态,端面比压必须为正值,即Pc>0;且端面比压必须大于密封流体在密封端面上的饱和蒸汽压。据有关介绍,对于液态烃泵,端面比压必须大于密封流体在密封端面上的饱和蒸汽压的一半。20~40°C时的丙烯饱和蒸汽压为1.0 ~0.75MPa但Pc值太大,摩擦面摩擦、磨损、发热严重。随着温度升高,介质汽化加剧,端面间的干摩擦也加剧,造成端面打开,同样会导致泄漏,而解决密封过热问题,除改变端面面积比,减少载荷外,还可在密封端面上开流体动力槽漏的地方主要有5处AM在摩丨端面之间1、仙来加以解决:3.2.2入值的选取入值来源于液膜压力分布情况,液相密封与汽相密封的膜压系数不随端面温度而变化,按该膜压系数设计的密封相态是稳定的,只有似液相密封与似汽相密封的膜压系数是随端面温度而变化的,而且似汽相密封膜压系数的变化要比似液相密封膜压系数变化大。因此,似汽相密封相态不如似液相密封工作稳定。对于一般泵用的密封设计,X取0 5但对轻烃类泵这种似汽相机械密封的设计,因端面间的液膜在低压侧必然汽化,故它的液膜的分布规律和普通介质(液相密封)完全不同,X的取值应在0. 7~0.75之间,而载荷系数K通常在0.8~0.87范围内选取。

  3.2.3原介质端机械密封端面比压的验算介质端密封环带内径:di补偿环辅助密封圈处轴套直径:db=密封流体压力有效作用面积:=4.64mm;切变模量G密封流体压力::=3.0MPa故原介质端密封的端面比压极大值:通过计算得出作用在介质端密封环带上的端面比压极大值为0.458MPa小于应有的端面比压极小值0.5MPa,造成密封端面非常容易打开,产生泄漏。

  4参数调整和结构改进在找出了泄漏的原因后,我们就着手进行调整参数和改进密封结构的工作。采用适当增大补偿环的密封环带外径的办法来增大载荷系数,以此增大端面比压。为避免由于端面比压过大而引起的发热和液膜相变现象的发生,必须使摩擦面上保持一层厚度为数微米的稳定液膜,采用流体动压槽即能达到这一目的,也就是在补偿环的密封面上开圆弧槽,形成流体动力密封,强化密封端面的液膜,改善密封面的润滑条件,抑制液膜的相变,提高密封的可靠性和长周期运行。根据轴径,开12个槽,均布,见。

  根据原密封腔结构及为使载荷系数调整在0.8~0.87范围内,调整后采用以下尺寸:密封环带内径:=68.补偿环辅助密封圈处轴套直径::b= 70mm半圆槽的面积经计算A‘为63.密封环带面积:密封流体压力有效作用面积:簧数N=8弹簧刚度:弹簧比压:s=F/A密封流体压力::=3.OMPa故改进后介质端密封的端面比压:改进后的密封,使用情况较好,也使这2台丙烯泵能正常投入运行,更主要的是确保了下游装置的正常生产。

  5规范操作因液态烃极易汽化而产生相转变,从而出现气液混合相,使端面间的液膜闪蒸爆裂,导致端面开启,喷雾泄漏,出现这种现象,便会引起密封环的破坏,或损伤密封端面。故对乙烯、丙烯等轻烃介质泵的机械密封来说,不仅要做好机械密封的结构设计和选材,还要注意操作过程对泵的性能的影响,故开泵前特别注意以下操作步骤:缓开进口阀,引进物料;打开放空阀,排出气体;盘泵检查,确认泵无轧、卡等现象,并进一步放空;确认泵内气体已彻底排尽后关闭放空阀。

  最后,启动泵并缓开出口阀,使泵进入正常运行状态。

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