乙烯裝置盤油泵機械密封失效原因分析及處理

乙烯裝置盤油泵機械密封失效原因分析及處理 乙烯裝置盤油泵機械密封失效原因分析及處理 摘 要：E-GA153A/B盤油循環(huán)泵是乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備，工作介質(zhì)為盤油，溫度169，出口壓力1.028Mpa，在開車期間屢次出現(xiàn)大氣側(cè)機械密封泄漏，導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定，制約著乙烯裝置的開車運行；文章對其機械密封失效原因進行了分析，并提出了解決方法，收到了良好的效果。 關(guān)鍵詞：盤油循環(huán)泵；機械密封；失效 1 概述 中沙石化乙烯裝置盤油循環(huán)泵E-GA153由美國ITT公司制造，BB2型雙支撐雙吸離心泵，其為急冷油塔DA151塔中部中質(zhì)油回流泵；工藝作用是調(diào)節(jié)DA151急冷油塔塔頂、塔釜溫度，其熱量由工藝水系統(tǒng)換熱帶走；此外，盤油系統(tǒng)還肩負著為急冷系統(tǒng)提供沖洗油的作用。在乙烯裝置試車期間，因其機械密封泄漏問題停車維修累計達6次，導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定，嚴重制約著乙烯裝置的開車運行。 2 E-GA153盤油循環(huán)泵機械密封使用情況 2.1 E-GA153盤油泵設(shè)計參數(shù) 介質(zhì)條件：盤油 介質(zhì)溫度：169 比重：0.863 吸入口壓力：正常0.31MpaG，最大0.75 MpaG 吐出口壓力：1.03 MpaG 額定流量：3067m3 泵轉(zhuǎn)速：1490rpm 2.2 E-GA153盤油泵機械密封使用情況 E-GA153盤油泵軸封選用的是約翰克蘭公司604型雙端面機械密封，即兩套單端面波紋管機械密封"背靠背"組成，密封室把泵內(nèi)介質(zhì)和大氣隔開，動環(huán)材料為碳化硅，靜環(huán)為金屬波紋管，輔助密封沖洗方案PLAN53A，緩沖液使用15#白油，緩沖罐氮氣密封壓力145PSI。此種雙端面機械密封的兩道密封摩擦副產(chǎn)生的熱量全部由機封內(nèi)部泵送環(huán)循環(huán)輸送的密封液來進行沖洗冷卻。其主要特點是低摩擦，高傳熱、符合API 610和API 682標準、平衡性較好，實現(xiàn)雙補償，可適應(yīng)系統(tǒng)壓力的驟升驟降。但操作程序較復(fù)雜，其必須先建立密封液位，加壓，在進行灌泵，否那么易造成系統(tǒng)反壓，損壞機械密封波紋管。 E-GA153盤油循環(huán)泵在乙烯裝置試車期間屢次出現(xiàn)大氣側(cè)機械密封泄漏，造成設(shè)備停機檢修，導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 3 機械密封失效的原因分析 3.1 E-GA153盤油循環(huán)泵運行過程中機械密封情況監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1： 介質(zhì)溫度：100 軸承振動均在2.8mm/s以內(nèi)。 注：以上測量點均為不銹鋼材質(zhì)，測量均存在誤差。 由表內(nèi)數(shù)據(jù)可以看出：機械密封壓蓋溫度到達78，白油回流管道溫度到達97；機械密封非驅(qū)動端溫度比驅(qū)動端溫度要高近20。 結(jié)合現(xiàn)場實際情況，我們認為白油罐冷卻水盤管換熱效果差，進水回水溫差??；冷卻水線進水共4路，其中2路冷卻軸承箱，2路冷卻白油罐，且軸承箱冷卻水線為直段翅片管，壓降較小，白油罐冷卻水線為盤管，進出白油罐的水線有一段縮徑管，壓降較大，導(dǎo)致進水直接從軸承箱冷卻水線回水，白油罐進水壓力較低，具體表現(xiàn)為白油罐油溫過高。 3.2 損壞的機械密封解體檢查情況 我們對損壞的機械密封進行了解體檢查，解體檢查情況見附圖；從解體檢查情況看，波紋管組件等未見損傷，從圖3、4看密封面磨損輕微，但有結(jié)焦的現(xiàn)象發(fā)生，結(jié)焦物易對滑動件發(fā)生阻擾，并阻止密封面磨損時的隨動，密封的輕微外漏應(yīng)該與結(jié)焦有關(guān)。 3.3 機械密封的失效原因分析 E-GA153盤油循環(huán)泵輸送介質(zhì)溫度較高，到達169，密封沖洗方案選用的又僅是PLAN53A沖洗方案，導(dǎo)致機械密封運行過程中溫度過高，沖洗回油管線溫度最高到達92，溫度升高，使密封端面間液膜易汽化，磨損加??；溫度升高使動靜環(huán)產(chǎn)生熱變形，密封泄漏量增大。同時，在拆檢機械密封過程中，發(fā)現(xiàn)大氣側(cè)機封動環(huán)兩側(cè)結(jié)有大量的硬質(zhì)焦，這些結(jié)焦物是由于輸送急冷油溫度高，機械密封在運行過程中緩沖液溫度到達80，高溫白油遇大氣發(fā)生結(jié)焦積炭，這些堅硬的焦粒會隨著設(shè)備運行時間的增長而在大氣側(cè)機封動環(huán)密封面累積，逐漸損壞密封面，最終造成大氣側(cè)機封泄泄漏。由于原設(shè)計中沒有PLAN62沖洗方案，沒有預(yù)留口，無法使用氮氣沖洗隔離，白油結(jié)焦和壓蓋溫度高的問題無法得到緩解，屢次由于大氣側(cè)機械密封外漏嚴重造成停車檢修，現(xiàn)場被迫采用臨時措施，從公用工程接氮氣膠管至密封處進行冷吹。 4 E-GA153盤油循環(huán)泵機械密封的改造 為保證盤油系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，我們決定對 E-GA153盤油循環(huán)泵機械密封進行技術(shù)改造，以消除盤油循環(huán)泵運行過程中存在的隱患。我們與約翰克蘭科技進行合作改造，共同探討E-GA153盤油循環(huán)泵機械密封的技術(shù)改造放案。 通過上述的分析，以及實際運行中存在的問題，我們認為應(yīng)將E-GA153盤油循環(huán)泵機械密封沖洗方案由現(xiàn)在的PLAN53A方案改為PLAN53A+PLAN62方案。經(jīng)過核實原機械密封設(shè)計圖發(fā)現(xiàn)，原機械密封設(shè)計在結(jié)構(gòu)上沒有預(yù)留PLAN62接口，無法直接配管接氮氣沖洗，要在原根底上增加PLAN62方案需重新加工機械密封壓蓋，更換機械密封軸套，現(xiàn)場從公用工程站配制氮氣管線引至機械密封壓蓋，使用氮氣來隔離大氣，冷卻機封；同時，對原冷卻管線進行改造，使其流通通暢。按此改造思路，對原機械密封的部件由翰克蘭科技進行重新設(shè)計并加工制造，改造后，利用檢修時機，進行了現(xiàn)場實際應(yīng)用。 5 改造效果 2021年6月，我們將加工改造后的機械密封安裝在E-GA153A盤油循環(huán)泵上試運行，經(jīng)過改造的機械密封使用正式的氮氣吹掃，防止了大氣側(cè)機械密封因白油結(jié)焦損壞，同時，通過冷卻管線的改造，降低了機械密封的運行溫度。E-GA153A盤油循環(huán)泵從改造后開車至今已經(jīng)運行一年多了，機械密封始終處于良好的運行狀態(tài)，保證了乙烯裝置盤油系統(tǒng)的穩(wěn)定，為乙烯裝置的平安、穩(wěn)定、長周期運行提供了堅實的保障。 另外，通過改造，大大降低了E-GA153盤油泵的維修本錢，此種集裝式雙端面機械密封為美國進口，價格昂貴，每套達幾十萬元人民幣，改造后，運行周期大大延長，節(jié)省了大量的維修費用，收到了良好的效果。 參考文獻 【1】胡國楨.化工密封技術(shù)M.化學(xué)工業(yè)出版社，1990，9. 【2】顧永泉.機械端面密封M.石油大學(xué)出版社，1994，12. 【3】顧永泉.流體動密封M.中國石化出版社，1990，8. 張清蘊，現(xiàn)任設(shè)備管理部區(qū)域經(jīng)理，主要從事乙烯裝置設(shè)備管理工作。