職稱論文(機械密封)

易燃易爆介質泵機械密封及沖洗方案的改造姓名：張志剛單位：盤錦中潤特塑有限公司專業(yè)：化工機械2014年8月易燃易爆介質泵機械密封及沖洗方案的改造摘要：針對精細化工廠萃取精餾裝置結晶釜底部萃取液輸送泵的機械密封壽命短、泄露頻繁、檢修率高的問題，文章分析了導致該泵機械密封泄漏的原因，分別對該泵機械密封的選型，機械密封沖洗方案以及輔助密封材質方面進行了改造。改造之后顯著延長了機械密封的使用壽命，達到長周期運行的要求，節(jié)約了相當可觀的人、財等資源。關鍵詞：離心泵、機械密封、摩擦副、結晶、改造。引言：結晶釜底部萃取液輸送泵是我廠萃取精餾裝置的關鍵設備之一，我廠該泵為一開一備，由大連耐酸泵廠制造。該泵為單級單吸懸臂式離心泵，其型號為PC50-2250-25；流量為30m3/h；揚程：20m；入口壓力為常壓；出口壓力0.19Mpa。輸送介質為丙酮、二苯砜以及少量氟化鈉、介質溫度56℃，采用串聯(lián)雙機械密封設計，沖洗方案為Plan52，不加壓冷卻方式。該泵機械密封泄漏情況頻繁，每次更換新機械密封時運行狀態(tài)良好，但是在停泵之后再開泵時即發(fā)現介質側的第一套機械密封有滲漏情況發(fā)生，泵內介質竄入到泵上部緩沖罐中，不得不停泵拆檢，更換機械密封。盡管采取了一些措施，但是實際作用并不是很明顯。由于頻繁的更換機械密封，給我廠帶來了較大的經濟損失，占用了較多的維修資源。一、機械密封系統(tǒng)失效原因分析1.1、機械密封系統(tǒng)簡介我廠該流程泵機械密封采用串聯(lián)雙機械密封形式，如圖1.1所示，該機械密封兩套動環(huán)材質為碳化硅（SiC），兩套靜環(huán)材質為石墨，第一套機械密封（介質側）動環(huán)及靜環(huán)輔助密封圈材質為聚四氟乙烯（PTFE），第二套機械密封（大氣側）動環(huán)及靜環(huán)輔助密封圈材質為聚四氟乙烯（PTFE）和氟橡膠。機械密封其余材料均為316不銹鋼。圖1.1機械密封的輔助密封系統(tǒng)采用了Plan52不加壓冷卻方式的沖洗方案，緩沖液為常溫的脫鹽水，循環(huán)方式以熱動力為主，軸套上加工出螺旋狀泵送環(huán)為緩沖液循環(huán)提供輔助動力。緩沖罐內設不銹鋼盤管外接循環(huán)水冷卻，如圖1.2所示。利用壓力為常壓的緩沖流體，注入隔離室中。由于緩沖流體的壓力小于工藝流體壓力，少量工藝流體泄漏至阻隔流體中，被阻隔流體出密封室，到密封系統(tǒng)中進行處理，第一套機械密封失效之后由后邊第二套機械密封作為主密封阻隔介質，從而避免工藝流體的直接排放大氣和環(huán)境的污染。圖1.21.2、機械密封失效原因分析通過對失效機械密封的拆檢解剖分析，發(fā)現引起該機械密封失效泄漏的原因主要為以下兩個方面：1.2.1、工藝介質的特殊性造成機械密封泄漏該泵輸送介質為二苯砜在丙酮中的過飽和溶液，隨著溫度的變化，極易發(fā)生結晶現象。由于緩沖罐內不帶壓的原因，靠近介質側的第一套機封摩擦副表面的液膜為泵輸送的介質。同時由于工藝原因，該泵為間斷運行。這就導致在停泵之后第一套機械密封摩擦副表面的液膜隨著溫度降低有結晶現象發(fā)生，摩擦副貼合程度無法達到密封要求。再度開泵時介質漏入緩沖罐內，觸發(fā)壓力報警，由于機封損壞頻繁，維修部門將緩沖罐排放管線堵死，讓外側第二套機械密封作為主密封來增加機械密封的使用時間。但由于易結晶的介質進入到密封腔中，第二套機械密封動環(huán)和靜環(huán)的輔助密封材質為氟橡膠，抗丙酮溶脹能力比較差。并且再次停泵時仍然出現與第一套機械密封失效原因相同的情況。導致第二套機械密封使用不了多久也隨之失效。1.2.2、安裝不當造成機械密封泄漏安裝機械密封時壓縮量控制的過大，導致摩擦副端面壓力增高，摩擦副擦傷、磨損嚴重；動環(huán)輔助密封圈與軸套配合過緊，彈簧無法調整動環(huán)的軸向竄動量，進而在轉動時動環(huán)無法自由竄動，導致機械密封泄漏；靜環(huán)密封面過松，當泵轉動，動環(huán)軸向竄動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座，介質從靜環(huán)的靜密封點泄漏。二、機械密封改造方案2.1雙端面集裝機械密封結構及工作原理通過查找美國石油協(xié)會關于機封配置及沖洗方案的標準以及相關資料得出以下結論：PLAN52方案適用于輕組分含量較高的工況，但對介質純凈度要求比較高。而PLAN53A方案則適用于介質中含少量雜質的工況中?？紤]到我廠結晶釜內介質為含有二苯砜晶體的過飽和溶液的特殊情況，遂決定將該泵機械密封由串聯(lián)雙封改為雙端面背靠背模式，材質與原串聯(lián)雙機械密封大部分相同，細微差別就是將兩套機械密封動靜環(huán)的輔助密封圈材質全部更換為聚四氟乙烯（PTFE）。所謂雙端面背靠背模式即靠近介質側的機械密封安裝方向與原相反，也就是說兩套機械密封的動環(huán)相對安裝，共用同一個動環(huán)座。這種安裝方式是由隔離腔壓力大于介質側壓力的特性所決定的，如圖2.1所示。圖2.1沖洗方案為Plan53A，如圖2.2所示。通過外部的儲罐來給隔離腔提供脫鹽水。隔離罐頂部外接氮氣壓力源，壓力高于介質壓力0.14MPa~0-.7MPa，保證工藝介質零排放。隔離罐內置盤管冷卻，并設有壓力、液位報警指示裝置。隔離液的循環(huán)方式與PLAN52的原理同為熱虹吸，主要靠冷熱介質比重的不同來形成循環(huán)。為了節(jié)省氮氣，相關標準要求隔離腔中的氮氣壓力源要在停泵之后緩慢降為0，但是考慮到該泵介質的特殊情況，考慮到如此操作第一套機械密封摩擦副處在停泵之后可能仍然會出現結晶現象。遂要求在實際操作過程中停泵之后仍然讓隔離罐內保持微正壓，以保證摩擦副潤滑液的潔凈程度要求，不受泵體內介質結晶的影響。由此導致的微滲入系統(tǒng)中的少量脫鹽水并不會對工藝介質造成影響。這樣就從根本上解決了由于頻繁停車導致的介質側機械密封摩擦副液膜結晶現象。圖2.22.2雙端面集裝機械密封及輔助密封沖洗系統(tǒng)的相較之前的優(yōu)點與之前沖洗方案為Plan52的串聯(lián)雙機械密封相比，沖洗方案為Plan53A的集裝雙端面背靠背機械密封的優(yōu)點有以下幾個方面：（1）安裝簡單。由于采用集裝模式，大大的簡化了維修部門安裝機械密封的過程，從而避免了由于安裝過程中的失誤導致機械密封使用壽命過短的情況發(fā)生。（2）不受介質特性影響。由于隔離罐中的壓力高于介質側，介質側機械密封的摩擦副潤滑液為罐內的脫鹽水，并且在停泵時罐內也保持足夠的壓力，以確保摩擦副接觸面不會結晶，保證機械密封的可靠性。（3）安全環(huán)保。在第一套機械密封失效時，隔離罐內隔離液進入系統(tǒng)，觸發(fā)壓力、液位報警裝置，提醒操作及維修人員及時處理。降低了危險介質泄漏到大氣中的風險。三、結論實施上述改造之后，萃取裝置萃取液輸送泵運行狀況良好，即便多次開停泵，機械密封仍然處于穩(wěn)定狀態(tài)，并能有效杜絕易燃易爆介質泄漏的危險隱患。機泵連續(xù)運轉的可靠性得到了明顯提升（