Fuid Transport and Refining Technology Special輛送及癌化技術(shù)專題聚丙烯裝置丙烯泵密封泄漏分析與改進中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司《遼寧葫蘆島25001)劉愛南、前言二、運行情況聚丙烯裝置丙烯進料泵為丙烯泵具體工作參數(shù)為:轉(zhuǎn)速Goulds Pumps生產(chǎn)的進口單級離心300min,介質(zhì)溫度41℃,流量泵。由于輸送介質(zhì)為液態(tài)丙烯井帶340m/h,泵入口壓力為28MPa有懸浮顆粒,極易汽化及泄漏,故出口壓力為347MPa,電動機功率采用雙端面集裝式密封,外部加配為8lkW.此泵原來采用雙端面機一套單獨的封液系統(tǒng)對密封進行沖械密封,如圖1所示,葉輪端和電洗冷卻。原廠密封工作一段時間后動機端均采用平衡型、多彈簧、內(nèi)頻繁出現(xiàn)封液泄漏情況,給裝置穩(wěn)流、旋轉(zhuǎn)式機封。兩套機封背靠背定生產(chǎn)埋下設(shè)備隱患安裝,它們處于相同的封液壓力作【摘要】針對錦西石化分公司聚丙烯裝置丙烯進桿泵密封頻繁緩沖液入出口出現(xiàn)泄漏問題,進行了原因分析與設(shè)計改造,通過對集裝密封整體結(jié)構(gòu)進行分析和改進,有效地將泄漏量控制在允許范圍內(nèi),保證了聚丙烯裝置的穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)?！娟P(guān)鍵詞】變形傳遞端面比壓預緊力丙烯泵泄漏改進中國煤化工CNMHG38M國用們ww.ttX. net2012年第2期用下,封液采用福斯流體設(shè)備有限在排除了安裝問題和材料選用D—平衡直徑;公司生產(chǎn)的水冷PLAN53B封液系合理性問題后,對集裝機械密封的λ—液膜反壓系數(shù);統(tǒng),其設(shè)定操作壓力3.5MPa,低壓具體工況和整體結(jié)構(gòu)尺寸做了分析A—內(nèi)外側(cè)介質(zhì)壓差。報警設(shè)定值為31MPa,操作溫度后發(fā)現(xiàn)原廠機封在以下幾個方面存原機封相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸如下:40℃,它可對摩擦副起滑潤和冷卻在泄漏問題動環(huán)端面外徑D=79.5mm;作用,同時由于其壓力高于設(shè)定工1)從工藝角度判斷應為介質(zhì)動環(huán)端面內(nèi)徑D=70.5mm作介質(zhì)壓力,也可起封堵作用,防帶料嚴重沿軸間對摩擦副長期磨研平衡直徑D=75mm止工作介質(zhì)泄漏造成摩擦副失效過快為內(nèi)側(cè)機械密已知密封腔壓力p1=3MPa封泄漏過快的主要原因,但正常情根據(jù)設(shè)計手冊推薦值取彈簧比壓三,機封失效情況及原況下封液壓力比出口壓力略高005=020-025因分析0.I0MPa,在封液作用下懸浮顆端面比壓計算如下機泵投入運行一段時間后,粒應無法影響到摩擦副。后從生產(chǎn)載荷系數(shù)頻繁發(fā)生密封泄漏,具體表現(xiàn)為封車間了解到,由于工藝要求,該泵K=(D2-D2)(D2液罐液位下降較快和封液沿軸間外實際入口壓力為3MPa,出口壓D=055(2)漏,對機封拆檢后發(fā)現(xiàn)靠介質(zhì)側(cè)密力達到了3.8MPa,一直高于設(shè)計壓液膜反壓系數(shù)封摩擦副磨損嚴重,機封內(nèi)部并伴力工作,而封液壓力仍按照設(shè)定的A=(2D2+D)B(D2+D1)有大量聚丙烯懸浮顆粒,如圖2,35MPa,這樣就造成了封液壓力實=0.51(3)圖3所示際低于出口壓力,懸浮顆粒能夠靠端面比壓近井對摩擦副產(chǎn)生不利影響最終導Pc=ps+(K-A)1=0.2175致摩擦副過快失效0.2675MPa2)介質(zhì)側(cè)靜環(huán)座過薄,僅為通過上述計算可發(fā)現(xiàn)端面比4mm,且靜環(huán)與靜環(huán)座軸向剛性壓遠遠小于通常的范圍(0.5接觸,靜環(huán)密封O形圈位于靜環(huán)徑07MPa),主要原因為設(shè)計選用載向,通過對機械密封進行打壓試驗荷系數(shù)K偏小,僅為0515,而內(nèi)流發(fā)現(xiàn),在腔內(nèi)壓力為3.5MP時,臺平衡式K般為055-085,K值過小面易發(fā)生變形,在壓力高于3MPa導致介質(zhì)壓力作用在密封端面上的后,變形情況更加明顯。靜環(huán)座變軸向載荷過小,易使端面被液膜壓形易傳遞給靜環(huán)造成內(nèi)側(cè)靜環(huán)也隨力等推開而增大泄漏量造成密封失圖2機械密封外側(cè)粉料維積情況之變形,導致內(nèi)側(cè)摩擦副配合不嚴效為大氣側(cè)密封泄漏的主要原因。發(fā)生泄漏為內(nèi)側(cè)密封泄漏的主要原4)軸套緊固螺釘預緊力不足。因原機封輔向遍布6個M8的緊固螺釘3)大氣側(cè)密封除存在上述尺在封液腔為35MPa的情況下緊力不液寸問題外,還存在密封面端面比壓足,易松動,導致機械密封整體壓不足的情況:縮量發(fā)生變化,影響密封效果由機械設(shè)計手冊知,端面比壓R3+(K-A)p(1)四、改進措施式中P彈簧比壓針對上述問題,對機械密封K載荷系數(shù)v凵中國煤化工々進,改進后結(jié)構(gòu)D—動環(huán)端面外徑CNMHG具體措施如下圖3機械密封腔體內(nèi)粉料堆積情況D——動環(huán)端面p1丿具作中采用適當提升cM圈用2012年第2期 wiw.yjx. net39Puid Transport and Refining Technology Special輸送及化技術(shù)專題封液壓力的方法進行封堵。封液系緩沖液入出口NPTI統(tǒng)的設(shè)計壓力為40MPa,測試壓力為50MPa,工作時將封液壓力提升至381~3.82MPa并實時調(diào)整,保證封液壓力略高于泵出口壓力,從而達到隔離介質(zhì)內(nèi)的懸浮顆粒,實現(xiàn)對摩擦副的最大限度保護,最大程度確保內(nèi)側(cè)摩擦副所處環(huán)境的清潔度,延長機封的使用壽命的目的。2)對介質(zhì)側(cè)靜環(huán)座進行加圖4改造后機封機構(gòu)厚,在軸向尺寸允許的情況下加厚由上可看出改動后端面比壓大大增加至理想范圍內(nèi),保證了摩擦副的至l0mm,保證了端蓋在高壓下的穩(wěn)定性。同時對內(nèi)側(cè)靜環(huán)也做了加嚴密貼合。厚處理,并對靜環(huán)與靜環(huán)座的配合4)將軸套緊固螺釘由6個增加至12個(區(qū)域三),增加頂環(huán)預緊力保障壓縮量的穩(wěn)定。密封改進后機泵運行平穩(wěn),封液壓力、液位穩(wěn)定,實方式做了改進,將原剛性直接接觸現(xiàn)無泄漏運行,現(xiàn)場運行如圖5,圖6所示。改為間接接觸(區(qū)域一),O形圈除作密封外還可起緩沖作用,減弱變形傳遞對靜環(huán)的影響,最大限度地保障了內(nèi)側(cè)密封摩擦副的穩(wěn)定可靠。改造后靜環(huán)座與靜環(huán)可保持在40MPa的工況下穩(wěn)定不變形3)除對大氣側(cè)靜環(huán)與靜環(huán)座軸向尺寸做加厚處理外,適當增加圖5設(shè)備現(xiàn)場運行(-)了端面比壓。通過重新設(shè)計動環(huán)尺寸(區(qū)域二),改變載荷系數(shù)K,進而增加了端面比壓。經(jīng)過多次試算和比較,并結(jié)合機械密封軸套機械密封座等部件的結(jié)構(gòu)尺寸,最終確定動環(huán)端面尺寸為:D2=80.5mm,D1=72.3mm圖6設(shè)備現(xiàn)場運行(二)D=75mm。核算如下:載荷系五、結(jié)語K=(D2-D02)(D2-丙烯泵集裝密封的改進,消除了設(shè)備的安全隱患,解決了生產(chǎn)中的實D2)=068際困難,保證了裝置的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。液膜反壓系數(shù)A=(2D2+D1)B(D2+D1)參考文獻王汝美實用機械密封技術(shù)問答M]北京:中國石化出版社,1995.端面比壓2]成大先機械設(shè)計手冊M北京:化學工業(yè)出版社,2002Pc=ps+(K-Ap1=0.7953]王顯偉,宋巍機中國煤化工寧化工,200.,30.845MPa,CNMHG期:201201)40cM畫用額ww. Jx,met2012年第2期