渣油泵机械密封失效分析及技术改进

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

渣油泵机械密封失效分析及技术改进关键字：渣油泵 　　1基本情况：　　该泵为单吸悬臂卧式离心泵，主要技术参数如下表：介质介质温度介质粘度流量扬程吸入/排出压力轴功率电机转数渣油170℃7.15mm2/s8.9m3/h76m0.091MPa/0.785MPa15KW2950r/m　　介质介质温度介质粘度流量扬程吸入/排出压力轴功率电机转数　　渣油170℃7.15mm2/s8.9m3/h76m0.091MPa/0.785MPa15KW2950r/m　　其损坏情况如下：　　(1)动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞　　(2)动环和静环有环状磨损痕迹　　(3)密封腔内有粘稠状聚合物、焦状颗粒等杂质　　(4)弹簧锈蚀严重，被杂质和聚合物卡涩，弹性不足　　2失效分析：　　一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料与介质不相容，以及制造和安装问题等。端面比压是机械密封的重要性能参数，端面比压要在设计的范围之内(内装式机械密封一般为0.4 MPa～0.7 MPa),以保证机械密封端面良好配合，使密封面间形成有效液膜。　　端面比压的计算公式为：　　Pb＝Pt＋Pp-Pm　　Pb＝Pt＋(K-λ)P　　其中: d2＝72mm d1＝37mm d2＝34mm　　弹簧比压Pt＝Ft(弹簧力)／［π／4(d22-d02)］＝0.45MPa(厂家设计值)　　载荷系数K＝(d22-d02)／(d22-d12)＝1.056　　膜压系数λ=0.742　　密封腔内介质压力P＝(入口压力+出口压力)/2=0.438MPa　　可以计算出原8B1-P型机械密封端面比压Pb为0.586 MPa,是符合设计规范的,在正常工作条件下是能够满足生产要求的。这和实际情况相吻合,在使用初期机械密封并不泄漏,那导致其失效的原因又是什么呢?这就必须从机械密封的工作环境入手,进行综合分析。　　E-GA103泵冲洗液来自该泵出口，经过滤器后注入E-GA103泵。在实际生产过程中，由于渣油粘度比较大，流动性差，并且渣油介质中含有粒状和粉沫状结焦物，在摩擦副周围不可避免地存在着结焦物，这对摩擦副的危害相当大。通过对冲洗系统彻底检查，发现冲洗液管严重结焦阻塞。由于该泵处于气提塔底部，管道和设备的锈蚀物以及杂质和重组份聚合物都沉积在塔底,进入泵体内的渣油含有大量的杂质和聚合物，同时由于冲洗量不足，使这些杂质和聚合物不可避免地沉积于密封腔内，造成使动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞，导致动环在轴向的动作不灵活甚至被卡死，弹簧被卡涩，不能提供原设计0.586MPa的端面比压，导致密封面不能良好地贴和,液膜平衡被破坏,这时密封就会出现微漏，随着聚合物和杂质颗粒进入摩擦副端面，密封面逐渐被磨损，再加上动环轴向补偿不灵，造成密封泄漏量增加，最终导致密封彻底失效。　　3改进措施　　根据密封的失效原因，我们有针对性地从以下几个方面进行了技术改造：　　3.1改变密封结构形式　　根据该泵的具体工况条件，我们选用了艾志318型卡式单端面机械密封(集装式)，其主要特点如下:　　l 通过自动锁紧环实现精确定心。　　l 可调节式压盖可直接配合常用螺栓使用,集装式结构安装方便。　　l 弹簧位于辅助密封圈外侧，与介质完全隔开，避免了弹簧的卡涩。　　l 动环采用的是整体浮动式非镶嵌，静环是通过计算机分析，设计的Z形，其优点是散热好，热量不宜积聚。 　　3.2用柴油组分作冲洗液　　由于渣油组分过重并含有较多的杂质和聚合物，使冲洗管线堵死而造成机械密封损坏，所以必须选用合适的冲洗液。按照乙烯工艺流程，E-DA103塔内的混合柴油组分将与渣油混合，生成最终产品，我们认为用混合柴油作为冲洗液比较合适，原因如下：　　(1) 混合柴油组分清洁，并与渣油相容性好。　　(2) 混合柴油组分的压力和温度都适合渣油泵工况。混合柴油组分为300℃以上的馏分，而渣油的工作温度为170℃，混合柴油作冲洗液不会汽化，有效地避免了泵的汽蚀。E-DA103的塔底循环泵E-GA105泵出口压力为0.54MPa,出口温度80℃。E-GA103泵其密封腔中的压力可由以下公式估算:　　P＝(入口压力+出口压力)/2=0.438MPa　　冲洗液压力比密封腔中的压力大0.1 MPa左右,是非常合适的,直接从E-GA105泵出口引入密封腔即可。　　(3) 用混合柴油组分作冲洗液是最经济的，几乎没用增加任何投入，因为这部分柴油组分最终还是要与渣油混合。　　E-GA103两台泵自2001年1月开始使用卡式机械密封，从现场情况来看密封效果非常好，运行至今仍没有任何泄漏迹象，使用寿命达到了2年以上。原8B1-P机封每套价格为960元，卡式机械密封每套2500元,两年内仅机封备件费就节约1万余元，通过去除密封冲洗,提高了泵的有效流量,经济效益是显而易见的。　　4结束语　　通过对渣油泵机械密封结构的改造，并合理选用冲洗液，提高了机械密封的使用性能，解决了机械密封频繁泄漏的问题，降低了设备维护和维修费用，保证了装置的连续稳定生产。