丁辛醇裝置高速泵機封泄漏分析及改進

張建宇

（中國石油大慶石化公司建設(shè)公司）

在某石化公司丁辛醇裝置檢修過程中，高速泵是該裝置檢修的關(guān)鍵設(shè)備。高速泵由電機、增速箱和泵體3個部分組成。文中對該丁辛醇裝置高速泵的機械密封泄漏原因進行了分析，有針對性的采取設(shè)計改造措施，收到理想改造效果。

關(guān)鍵詞：高速泵；泄漏；機械密封；改造

高速泵轉(zhuǎn)速一般為7 000 r/min，變速箱內(nèi)有3根軸，屬于立式泵。高速泵內(nèi)部密封件較多，泄露的主要原因即密封件泄露。文中結(jié)合某石化公司丁辛醇裝置檢修中丁辛醇裝置高速泵的機械密封泄漏原因進行分析，并采取了多項改造措施。

1.高速泵機械密封泄漏原因分析

機械密封以及高位油罐密封構(gòu)成了高速泵密封系統(tǒng)。高速泵機械密封的泄露點主要包括軸套與軸間的密封、動、靜環(huán)間密封、靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封以及密封端蓋與泵體間的密封等［1］。

低壓蒸發(fā)分離器尾液泵的軸承箱側(cè)與泵殼側(cè)之間存在1個空腔，空腔的作用是一旦葉輪側(cè)機械密封或齒輪箱側(cè)機械密封出現(xiàn)泄漏，保證泄漏的液體均流入空腔體內(nèi)，再從腔體出口排出泵殼外，一般用油杯存儲，這樣操作人員便知機封泄漏。此時需通過補充潤滑油來緩解漏油問題，并要定期補充潤滑油，丁辛醇裝置高速泵的密封油罐內(nèi)的壓力值設(shè)置為0.1 MPa，一旦低于此值就需補液。不僅增加成本，也解決不了根本問題，臨末只能是介質(zhì)與密封液及齒輪箱潤滑油全部流入腔內(nèi)通過油杯顯示，這樣不僅導(dǎo)致介質(zhì)大量泄露，而且還會使密封油罐內(nèi)的壓力過高，導(dǎo)致密封系統(tǒng)嚴重磨損。在正常運轉(zhuǎn)時，機械密封動環(huán)與連接軸同步轉(zhuǎn)動，不發(fā)生相對運動。軸與軸套及動環(huán)與軸套之間的密封主要靠O形圈實現(xiàn)靜密封。而軸套的磨損則說明密封油罐內(nèi)的壓力過高，使得動環(huán)與軸套之間發(fā)生了相對運動，導(dǎo)致機械密封泄露［2］。

丁辛醇的高速泵轉(zhuǎn)速達7 000 r/min。在較高轉(zhuǎn)速下，易造成端面較大的相對滑動，并產(chǎn)生大量摩擦熱量，使介質(zhì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。如果氣蝕量過大，對泵殼內(nèi)造成嚴重損傷，還會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)振動，對高速泵機械密封也會造成損傷，如果機械密封的動靜環(huán)磨損嚴重，將直接導(dǎo)致介質(zhì)泄漏。

2.尾液泵機封泄漏的問題

丁辛醇裝置高速泵的機械密封由3組動靜環(huán)之間配合密封，其中葉輪側(cè)機械密封是2個靜環(huán)共用1個動環(huán)，密封腔內(nèi)用白油進行密封，而齒輪箱側(cè)用1組動靜環(huán)對齒輪箱側(cè)潤滑油進行密封。理論上，密封面產(chǎn)生的所有承載能力應(yīng)用于負荷微凸體機械接觸承載與流體膜承載。因此，在高速泵正常運轉(zhuǎn)時，后兩者的產(chǎn)生的承載力應(yīng)與前者的承載力相等。然而，根據(jù)對高速泵軸套的磨損情況進行分析與計算，對于造成高速泵機械密封泄露的原因判斷中，可歸結(jié)為尾液泵在運行過程中由于外置密封油罐內(nèi)白油壓力過大導(dǎo)致葉輪側(cè)動靜環(huán)之間磨損嚴重，造成尾液泵的機封泄漏。還有1種可能是密封O型圈是丁苯橡膠材質(zhì)，不耐油，造成O型圈膨脹，是動靜環(huán)之間承受來自O(shè)型圈的膨脹壓力，導(dǎo)致機封泄漏。

3.尾液泵機封的改造

通過對高速泵機械密封泄露原因的分析，結(jié)合高速泵實際裝配、使用情況，總結(jié)出消除高速泵機封泄露現(xiàn)象關(guān)鍵要降低高速泵泵體中機封面的載荷，而增加磨損軸套裝配間隙的方法有效。

3.1 靜環(huán)和O型圈的改造

大多數(shù)機械密封的靜環(huán)選用樹脂石墨，而石墨環(huán)在高速泵高轉(zhuǎn)速運作過程中發(fā)生磨損產(chǎn)生的粉末會隨著軸承運動聚集在O型圈處，尤其是當(dāng)粉末聚集在聚四氟乙烯刃形的密封處，不但會使密封刃產(chǎn)生壓痕，嚴重時還將影響補償環(huán)作用的發(fā)揮。在改造過程中，靜環(huán)選用了強度高耐高溫以及摩擦性能較好的浸銀石墨環(huán)，以保障高速泵運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

保證O型圈彈性對保障高速泵的機械密封性能極為關(guān)鍵。根據(jù)對O型圈膨脹原因的分析可知，丁苯橡膠不耐白油，需要將O型圈的密封材質(zhì)更換為耐油的全氟醚橡膠。丁辛醇裝置高速泵密封圈的數(shù)量非常多，多次泄漏的原因均源于O型圈，因此選擇O型圈時要考慮所接觸的介質(zhì)，需有效保障O形圈密封效果，提高機械密封的可靠性。

3.2 51D及51C動環(huán)的改造

對于丁辛醇裝置高速泵機封（51D及51C）而言，其端面比壓值具有密封端面2側(cè)的壓力為零的特點，所以若是高速泵機械密封的端面比壓值較大，反而會使機械密封磨損加劇。因此對于高速泵機械密封的改造應(yīng)在保持原有的端面比壓不變的基礎(chǔ)上對動環(huán)進行重新設(shè)計，采取新的變動環(huán)的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)。動環(huán)的材質(zhì)可選用硬質(zhì)的合金材料，軸套選用314材質(zhì)，同時需加大動環(huán)厚度［4］。

3.3 尾液泵的吸入側(cè)改造

丁辛醇裝置高速泵入口處一般未設(shè)置Y形過濾器，導(dǎo)致大量的雜質(zhì)就會從入口進入到高速泵的內(nèi)部，導(dǎo)致其機械密封的泄露的進一步嚴重化。因此，在對高速泵進行安裝時必須?介質(zhì)的入口處安裝1個Y形過濾器，以便達到過濾大量顆粒雜塵，改善丁辛醇裝置此類高速泵的工作環(huán)境。

（4）靜環(huán)補償元件的設(shè)計改造

丁辛醇裝置的高速泵整體泵腔的尺寸無法調(diào)整，一般通過增加補償元件的補償量來改善效果。必須注意的是，一般的補償元件采用多彈簧的形式。使用彈簧的缺點是如果增大彈簧的補償量，時間過長將會導(dǎo)致彈簧失效［5］。

除此之外，由于丁辛醇的高速泵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速可達10 275 r/min，因此，此類高速泵在高速運作時導(dǎo)致的高速振動，也是高速泵發(fā)生機械密封泄露的因素之一。所以為改善尾液泵機封泄露的情況，需要對補償元件進行進一步的改造或選型。鑒于此，可供使用的具體方法就是在不對軸向尺寸進行調(diào)整的前提下，調(diào)整、改變靜環(huán)彈性元件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)。往往補償元件采用波紋管的形式會更優(yōu)于彈簧的形式，較好發(fā)揮密封的補償性能，更加有效的降低補償機構(gòu)的摩擦力，進而改善了靜環(huán)的隨意性。此外，相對與多彈簧機構(gòu)，金屬波紋管能夠有效的彌補尾液泵高速旋轉(zhuǎn)彈性補償?shù)牟蛔?。同時，在加上對靜環(huán)及動環(huán)的大力的改造創(chuàng)新下，大大延長了丁辛醇裝置此類高速泵機封的使用壽命，提高了工作效率。

4.結(jié)束語

某石化丁辛醇裝置在高速泵長期頻繁的檢修過程中，經(jīng)過一系列的泄露原因分析，總結(jié)經(jīng)驗，在機械密封改造上取得重大突破，不僅提高了工作效率，避免不必要的切換停車時間，節(jié)省了檢修人員的用工成本，同時降低了生產(chǎn)成本，確保了生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)長效。

來源：《煉油與化工》

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