浅议轻烃蒸馏装置工艺流程泵机械密封形式与损坏原因分析

姜 晔

新疆华澳能源化工股份有限公司，克拉玛依 834000

浅议轻烃蒸馏装置工艺流程泵机械密封形式与损坏原因分析

姜 晔

新疆华澳能源化工股份有限公司，克拉玛依 834000

轻烃蒸馏装置工艺流程泵的可靠性在很大程度上取决于机械密封密封性能，在轻烃蒸馏装置中，所加工的流体介质大多易燃易爆液体，机械密封的密封效果将直接影响装置生产正常运行，一旦机械密封损坏泄漏，不仅污染环境、影响操作员工身体健康，而且还会导致火灾、爆炸等重大安全事故。我们主要从轻烃蒸馏装置工艺流程泵用机械密封不同工况下密封结构入手，降低密封使用故障率，提高机械密封使用可靠性。

机械密封；损坏原因；热裂

前言

轻烃蒸馏装置生产中工艺流程泵比较常见的机械密封形式主要有接触式轴向端面机械密封和非接触式可控间隙密封。接触式轴向端面机械封装就是在密封微凸体接触的密封。这种接触式密封状态一般为混合摩擦和边界摩擦,普通机械密封一般都是接触式密封。非接触式接卸密封就是指密封面微凸体不接触的机械密封。这种密封面面的间隙一般可分为静压密封和动压密封。这种非接触式机械密封的摩擦状态一般为流体摩擦、弹性流体动力润滑。

1 机械密封的原理及要求

封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与工艺流程泵的其它零部件一起组合起来运行的，同时通过其基本原理可以看出，机械密封的正常运行是有条件的，例如：泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；机械密封处的工艺流程泵轴不能有太大的挠度，否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想的密封效果。并且在实际应用过程中,必须有一对以上垂直于旋转轴线的端面,这种端面在流体压力和补偿机械外弹力的作用,其会使密封得到有效的配合,同时也会与另一端保持一种相对滑动的状态,进而防止流体泄露。

机械密封之所以在轻烃蒸馏装置工艺流程泵中广泛使用,是因为其具有泄露性小、密封可靠、摩擦功耗低、使用周期长和对轴磨损小等优势,能更好的满足不同工况需求。

2 轻烃蒸馏装置生产中机械密封损坏原因分析

2.1 压力引起的机械密封损坏，在机械密封中如果密封压力腔中的压力超过一定范围,那么其密封端面比压,不能是液膜更好的形成,甚至使其端面出现严重的磨损,同时也会使发热量变多,也会使密封零件发生变形。当工作压力出现波动,会给弹性形变量和密封效果带来一定影响,泄漏量随着压力的变化而出下相应变化。在这种情况下是需要使用摩擦副来缓解压力波动的;真空条件也会产生密封干摩擦或是泄露现象。相关实践结果显示半湿摩擦时,摩擦系数一般为百分之几,而半干摩擦和干摩擦时,其则为十分之几。在实际应用过程中,干摩擦释放的能量一般是润滑时的十几倍甚至更多。在这种情况下,会使密封件磨损更加严重。因表面受到损失,再加上表面温度升高和材料性能的变化,使得其磨损程度更加严重,磨损速度加快,使得密封环热烈或烧损,最终使设备不能正常工作。

为了使这个问题得到更好的解决,就应该在其双端面进行继续加密并注入封液以保证润滑性能和密封性性能,将气相密封转化成液相密封。

2.2 高温引起的机械密封损坏，在轻烃蒸馏装置生产中,特别是在塔底油生产加工中,常会因温度过高而引起摩擦变形磨损或是引起热裂。具体来说,密封环表面在热应力较大的情况下,会出现径向裂纹,也就是热裂。这种热裂一般是在短时间内会机械应力或是热负荷作用下出现的,热烈时会加剧密封环磨损甚至加剧漏量。对于热裂来说,其一般是因干摩擦、冷却系统堵塞或是突然中断、端面比压不均匀或是过大而引起的。在实际生产过程中, 轻烃蒸馏装置因水循环系统故障,使得冲洗流量不足,而引起水环式压缩机密封剂密封摩擦副过热损坏。当摩擦副采用树脂浸渍石墨环材料的时候,一旦端面过热,温度超过标准温度,树脂就可能与石墨环分离,其耐磨性就会下降。在氧化介质中,一旦其温度超过氧化端面,石墨环就有可能与氧化物发生化学反应,析出一氧化碳气体,使端面更加粗糙,进而使其耐磨性下降。

2.3 介质腐蚀引起的机械密封损坏，正常情况下,介质引起的密封损坏主要表现为介质自身较强的腐蚀性引起的和介质中含有的固体颗粒引起的机械密封损坏。当介质的腐蚀性比较强,摩擦副表面就会产生腐蚀,一旦腐蚀就会使接触面更加粗糙,进而引起大量泄漏,最终出现密封损坏状况。

当介质中含有大量颗粒杂质的时候,特别是在密封装置高速运转的时候,这些杂质很可能会进入封断面。一旦流体内部有高温现象出现,就会使密封面划伤或使液膜的连续性遭到破坏,甚至使密封效果降低。同时杂质很可能对补偿环的浮动产生阻碍作用,使密封效果得不到有效发挥。

3 结语

机械密封作为轴转装置,其转动轴在机械设备内外能使轴和设备之间存在一个圆周空隙,而设备中的介质很可能会通过其中的间隙向外泄露。当机械设备外部压力小于内部压力时,流体就会向内部泄露。为了避免泄露的流体污染空气,减少其对人们生命健康的损害,就应该设置一种能避免流体泄露的轴封装置。但是在使用这种密封装置的情况下,不可避免的会出现密封装置故障,而引起故障的因素相对较多。

在这种情况下, 增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识，尽可能配备完善的机械密封辅助系统，以提高密封效果。为了确保密封装置发挥其应有的作用,就应该对轻烃蒸馏装置生产中的密封形式和损坏原因进行分析,以便在此基础上采取有效的方式对密封装置进行维修。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.041