高速泵机封冲洗方案PLAN54 的应用问题

2020-03-24王玉萍

设备管理与维修 2020年2期

王玉萍

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州 253000）

0 引言

随着机械密封技术的快速发展、集装式机械密封的不断完善及新材料的不断应用，密封寿命大幅延长，泄漏量大幅减少。但要满足API610 要求机械密封连续运转周期达到3 年以上还是有些困难。据统计，密封引起的故障占全部泵机故障的40%以上。造成这一现象的原因，一是泵机组中动密封所处的工作条件、所起的作用所决定；二是许多国内设计单位以及工程公司（包括用户）认为密封选用是泵厂和密封厂的事情，往往对机械密封的选用参数、类型、结构和原理以及管路系统了解不深，难以参与机械密封的选用工作，造成密封的选型不当。机封选型主要参数：输送介质的物理化学性质，如腐蚀性、固体颗粒含量和大小、密度、黏度、汽化压力，介质中的气体含量，以及介质是否易结晶等。选用机封不当，或者计算、加工、隔离液等选择有问题，在设备试车、运行过程中将很快暴露出问题。

1 机封冲洗情况分析

山东华鲁恒升化工股份有限公司新建乙二醇加氢装置有高速泵14 台，机封冲洗方案为PLAN54，面对面双端面机封布置。14 台高速泵并联共用一套密封水站。

在机组试车过程中，由于现场仪表条件没达到，开始试车时候未投用流量计，采用旁路调节，也没有投用密封腔远传压力变送器，现场在密封液进泵入口管道只设置了一块进口压力表。

现场试泵时候，由制造厂售后服务人员进行指导开车，根据设计测算，一二级密封腔之间的压力=入口压力+0.45，泵组正常运行期间，入口压力0.35 MPaG，则一二级密封压力0.8 MPaG，机泵单体试车期间，入口压力仅为0.1 MPaG，故此时密封腔压力应为0.55 MPaG。根据流程图可知，入口阀用于调整密封液流量，出口阀用于调整密封腔压力。但在正常试车时候，售后人员将出口阀全部打开，用进口阀门调整的入口压力为0.55 MPaG，显然此时密封腔压力是远远小于0.55 MPaG。试车过程中B 线7 台泵中有3 台出现此现象，A 线也开始出现，且向密封液站内部泄漏，导致液位明显上涨。可以判断，外机封没有向外泄漏，PLAN54 方案为带压冲洗，内封泄漏也应向泵腔内漏，此时却出现向密封站内漏的情况，只能是泵出口高压液体回流至密封腔。向厂家建议此时密封腔压力应该低于0.55 MPaG，用出口阀门调节，采纳建议后投入流量计，同时密封腔压力调整为0.75～0.8 MPaG，入口0.85～0.9 MPaG，开泵过程中有的泵泄漏量很大，20 min 上涨几个液位，有的泵泄漏不明显，30 min 只上涨半个液位，另外还有泵不再泄漏。

通过与厂家沟通，采取如下措施：拆检机泵检查机封，发现机封静环出现损坏，更换动静环再次试车，保持密封腔压力0.8 MPaG，仍有微量泄漏（图1）。

图1 机封更换动静环后仍有微量泄漏

拆检后可见泵壳和叶轮后泵盖上各对应有3 孔，泄漏孔位置处于一级密封前，在泵壳外部此孔已全部封堵，怀疑是否会有高压液体泄漏。根据厂家设计人员建议，测量此处压力，按其设计计算，此处压力应接近入口压力，重新开泵，加压力表，此压力开泵达1.27 MPaG，远远超出设计值，且密封水泵最高压力只能输出1.2 MPaG.

从装配图可以看出，测量压力如此高，导致泵出口介质泄漏有4 个原因：①叶轮环顶部与泵壳间隙过大；②叶轮环与轴头配合间隙过大；③叶轮平衡孔设计过小，不能有效减压；④厂家售后认为出口所开阀门过小，有憋压（其设计最小流量管线DN50，现场为DN40，但现场保证了出口压力）。

2 问题分析

为了检查开始试车时正常泵的情况，再次启动泵，竟然出现了内漏情况，即密封液向泵内泄漏。重新拆检，第一道机封静环同样出现小坑。制造厂家更换了叶轮环：同原先密封环做的改进是叶轮环外径增大（由Φ173.9 mm 增大到Φ175.7 mm，叶轮环内孔由Φ78.6 mm 减小到Φ78.44 mm），中间开槽并加了O 形圈，台阶外圆加O 形圈，重新试泵，阀门开大，在不超电流时，第一道密封压力最大降到0.8 MPaG，改造效果不明显。

为使第一道密封前介质压力降到原设计水平（约入口压力+0.1 MPaG，将第一道密封原预留PLAN11 孔直接排地沟进行机泵试车，继续试车时压力降为0.6 MPaG（正式开车泵入口压力为0.35 MPaG，可知第一道密封前压力仍为0.95 MPaG，已大于密封腔设计压力），仍比设计值高；为了验证改造后叶轮环外径O 形圈密封的作用，将O 形圈拆下试车，此时第一道密封前压力为0.95 MPaG，证明该O 形圈已起到了节流降压作用。