切焦水提升泵密封泄漏的原因分析与改造

2014-12-25辛根源

设备管理与维修 2014年12期

关键词：焦粉轴套端面

辛根源严政周现

（中国石油克拉玛依石化公司新疆克拉玛依）

一、问题

切焦水提升泵是年产150万t延迟焦化装置除焦水单元中的重要设备，作用是从焦池中提升除焦水到切焦水罐，该泵投入运行后密封泄漏严重，维修频繁，故障率较高。

二、原因分析

1.设备简介

切焦水提升泵选用SWB270/35-55型自吸式单级离心泵，流量270 m3/h，扬程35 m，允许吸上高度6 m，转速1480 r/min，功率55 kW，效率85%，工作介质除焦水（含有大量的杂志和焦粉颗粒），介质温度10～40℃，液体沿轴向吸入，水平方向排出，蜗壳材料为铸铁，密封采用填料密封形式，间歇式操作方式，系统设计配置2台，1开1备，工艺位号P2131/1，P2131/2。

2.密封泄漏分析

（1）切焦水提升泵改进前密封状况。泵改进前轴封为传统的填料密封，主要由填料压盖、填料腔、填料盘根、轴套等组成，如图1所示。轴为2Cr13材料，轴套为304材料，密封是填料腔内壁与轴套表面之间填塞填料盘根，利用其弹性变形，在填料压盖压力的作用下，产生足够的径向压力和轴向压力，以堵塞间隙，给流体外泄造成极大的阻力，当径向压力大于等于介质的压力时，达到密封的目的。泵运行以来轴封泄漏量较大，使用周期一般都在1个月左右，而且轴套磨损严重，需频繁的停泵更换填料，造成切焦水泵故障率较高，影响除焦水单元的正常运行。

图 1 填料密封结构示意图

（2）密封泄漏原因。对密封失效泵解体后检查，分析影响填料密封寿命与造成泄漏的主要原因有：①填料密封的压盖轴向挤压而使填料产生径向扩张力，造成填料与轴套之间存在较大的摩擦，轴套磨损导致密封泄漏。②除焦水中含有大量的杂质和焦粉颗粒，为了不污染周边环境，尽量减少泄漏，填料时预紧力比较大，填料和轴套就贴合得比较紧密，当泵运转时，填料以很快的速度被磨损掉，这时介质内的颗粒附着在填料和轴套表面，加速了轴套和填料的磨损。③自吸式离心泵抽真空系统抽力较小，填料泄漏将影响泵的抽吸能力，处于半抽空状态的泵振动加剧、轴晃动增加，会使轴、轴套和填料磨损加快，密封使用寿命缩短。④测量叶轮口环与泵体口环的间隙分别为1.4 mm和1.52 mm，标准间隙为0.6～0.7 mm，最大值为1.0 mm。口环间隙超标，起不到封水节流的作用，出口介质大量回流，造成泵的效率下降和泵入口密封腔压力变大，导致除焦水从密封腔中漏出，缩短了密封使用寿命。⑤填料盘根选择和安装的方法不合适，造成填料磨损加快，产生泄漏。

三、密封改造

切焦水提升泵填料密封泄漏的主要原因是填料密封方式落后，填料密封与轴套磨损所致，为了保证生产的稳定运行，把填料密封改为带冲洗水的机械密封。

1.机械密封的选型

根据切焦水提升泵的性能参数，选用内置式多弹簧单端面密封。由于工艺介质除焦水中含有大量的杂质和焦粉颗粒，密封工况恶劣，增加了密封冲洗水系统。密封采用目前比较先进的窄端面、小端面比压设计，其优点是多个小弹簧，端面比压均匀，端面摩擦力小，密封冲洗阻止颗粒进入密封面。弹簧机械密封结构及安装尺寸如图2所示。

密封端面比压是密封设计制造所要考虑的重要指标和性能参数，选择合理的端面比压是保证机械密封长期运行的重要因素。端面比压要大于密封端面间的液膜压力，使密封端面良好的贴合，避免机泵运行时密封开启，保证机泵机械密封在工作中的稳定性，但端面比压过大也会加剧动静环磨损，破坏动静环间的液膜，因此密封端面比压需在使用范围内，符合使用要求。