30万吨/年聚丙烯轴流泵机械密封的国产化改进

2015-12-22位志兴大庆炼化公司聚丙烯厂黑龙江大庆163411

化工管理 2015年27期

关键词：轴流泵密封环国产化

位志兴（大庆炼化公司聚丙烯厂，黑龙江大庆 163411）

轴流泵是聚丙烯装置重点关键设备之一，其正常稳定的工作对整个装置来说极其重要。而轴流泵机械密封又是轴流泵的心脏部件，若其损坏势必造成装置停车。所以，轴流泵机械密封的稳定运行，是聚丙烯装置生产的基本保障。

1 原P200轴流泵机械密封结构分析

1.1 P200泵简介

大庆炼化公司的P200轴流泵由ENSIVAL-MORTE公司设计制造(参数如表1)。

表1 轴流泵参数表

1.2 原密封结构特点与使用情况:

1.2.1 P200轴流泵原进口密封采用双端面机械密封结构，要求密封液压力必须高于介质压力，其冲洗方案采用PLAN32+53C。

1.2.2 大气侧采用硬质合金和浸锑石墨的摩擦副配对，承受3.8MPa的高压；

1.2.3 原密封的大气侧密封在高压、发热的工况下使用时，泄漏量达到30-40mL/h，过大的泄漏量造成密封失效，使用寿命更不到一年，严重影响轴流泵的正常工作。

2 P200轴流泵机械密封国产化改进:

2.1 原密封存在的问题分析:

密封环在工艺介质压力作用下以及端面摩擦热、搅拌热的作用下，破坏了端面摩擦副密封面的平面度和两端面的平行性，产生各种流体静、动压效应，使密封面承载能力过大而被打开，或承载能力过小而严重磨损，造成密封失效。

2.2 国产化过程

2.2.1 原大气侧静环由固装结构改为浮装结构，浮装结构静环与固装结构静环相比，具有更能消除外界的不垂直度等干扰因素，能与动环紧密配合，具有更好的浮动性和追随性。

2.2.2 大气侧动环结构参数的优化设计。大气侧动环工作在高压和较高温度的工况条件下，温度与力的作用都将造成密封环变形，其变形是非常复杂的。

2.2.2.1 密封环变形的理论分析

为了改善机械密封的性能，尽可能保持密封面平直，因此对机械密封摩擦副环的变形有个充分的估计或计算，是减少泄漏量和延长寿命可采取有利的措施。

2.2.2.2 利用ANSYS有限元分析软件进行计算

在进行结构优化时，采用了有限元计算方法，问题的求解分两部进行:首先建立密封环的热传导模型并进行传热分析，以获得密封环温度分布；其次建立密封动静环的受力分析模型，依据传热分析获得的温度分布及密封环受力和约束边界条件计算密封环的变形。由于石墨环的弹性模量小，为2.1×104MPa不到静环SIC弹性模量的1/10。因此，摩擦副的优化主要针对石墨环。

结构优化以动环端面轴向变形最小为优化目标，对密封反复优化后，我们对P200轴流泵机械密封大气侧做出了结构改进。