烷基化装置循环泵机封内漏原因分析及处理

2020-05-01迟增强王明都

设备管理与维修 2020年5期

迟增强，王明都

（江苏斯尔邦石化有限公司，江苏连云港 222002）

1 设备介绍

烷基化装置釜底萃取液循环泵是EOD 装置关键设备之一，由意大利福斯制造，为单级双吸离心泵。泵机械密封泄漏频繁，每2～4 h 需要补液一次，甚至刚更换的新机械密封运行时也会出现微漏。有时机封压力会瞬间掉压0.2 MPa，触发连锁造成装置停车。尽管采取了一些措施，但实际作用并不明显。密封及系统工况参数见表1。改造前每次安装的新机封在起始阶段正常，但到了第二阶段的聚合，机封就开始内漏，改造前机封压力曲线见图1。

2 机械密封内漏原因分析

2.1 机械密封系统简介

公司EOD 装置大循环泵机械密封采用美国福斯机封，型号4.375/4.625-QBW/QBQW，动环材料为碳化硅（SiC），静环材料为石墨。介质侧机械密封动环及静环辅助密封圈材料为聚四氟乙烯（PTFE），大气侧机械密封动环及静环辅助密封圈材料为聚四氟乙烯和氟橡胶。机械密封本体材料均为316 不锈钢。

表1 密封及系统工况参数

图1 改造前机封压力曲线

机封冲洗方案为53B+61，由外部管道系统为密封腔提供液体。预加压的囊式蓄能器提供压力给循环系统。

内部泵送环随轴套转动使密封液保持流动，将机封产生的热量带到换热器进行换热降温后返回密封腔，达到降温效果。本方案用于不允许输送介质泄漏到大气中的情况，适用于高温、脏污、腐蚀或易聚合性介质。

2.2 机械密封内漏原因分析

通过对失效机械密封的拆检解剖分析，发现引起该机械密封泄漏的原因主要有4 个方面。

（1）介质特性造成机械密封泄漏。该泵输送的过饱和溶液，随着温度变化，极易发生结晶现象。生产工艺为间歇式生产模式，停泵之后附着在摩擦副上的介质结晶，再运行时，结晶体以不规则表面将摩擦副顶开，密封液漏入介质中，有时瞬间大幅掉压0.2 MPa，触发压力报警，造成停车。

（2）机械设计阶段密封失效。端面比压与机械密封泄漏之间存在着较为密切的联系。机封泄漏后，打开检查发现动静环密封面及密封件并无明显损伤。在端面比压偏小的情况下，机械密封也会出现泄漏失效的现象。弹簧元件在机械密封中发挥着补偿和缓冲的作用。弹簧的弹力及其在高温环境下稳定性对端面密封比压的大小有着直接影响。如果弹簧在高温作用下表现出弹力降低，机械密封的密封性能也会明显降低。

（3）安装不当造成机械密封泄漏。安装机械密封时压缩量控制过大，导致大气侧摩擦副端面压力增高，动环辅助密封圈与轴套配合过紧，弹簧无法调整动环的轴向窜动量，造成介质侧摩擦副端面比压不足，导致机械密封泄漏。

（4）不当操作影响机械密封。泵操作人员未按照操作规程要求进行作业，泵启动前灌泵不充分或出口阀未关闭等，致使摩擦副密封面出现损伤，导致机械密封失效泄漏。

3 机械密封改进措施

3.1 改造机封结构

对机封的应力补偿机构进行改造。将原机封中间固定动环座改造成为浮动状态，并增加弹簧的弹力，从而提高了机封密封面的端面比压，同时也解决了因安装失误造成介质侧和大气侧机封压力比不同的状况。

改造后的机封内部结构是将以前中部有固定座改为现在的多弹簧浮动状态，并增加弹簧的补偿力。

3.2 改进密封材料

O 形圈全部改成全氟化橡胶（FFPM），具有最佳耐热特性和优异的抗化学特性；动环改为浸树脂石墨，具有良好的耐高温性、润滑性和可塑性；静环改为SiC 材料，碳化硅陶瓷具有耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系数小，且耐高温；挡环为聚四氟乙烯材料，具有良好的化学稳定性、热稳定性、减磨性和自润滑性。