油浆泵密封失效的原因分析及措施

齐浩+李艳松

摘要：2011年大检修前，油浆泵P1209在运行过程中， 曾多次因機械密封失效而造成停泵紧急抢修，本文分析了运行工况对密封件寿命的影响，并对机械密封的结构和运行环境作了相应的改善，降低了机泵检修率，使该泵能长周期平稳运行。

关键词：油浆泵；机械密封；冲洗方案；失效；分析；措施

P1209为2#催化裂化装置油浆泵，泵型号为300ZPY650NL，悬臂式单级离心泵，电机型号为YB450S2-4W，功率355KW，电压6000V，主要作用是为分馏塔T1201底油浆循环及外甩提供动力。

1 原密封结构形式及辅助系统

1.1 原密封结构形式

机封此前采用的波纹管是双波波纹管，一般情况下，双波波纹管应用于高压，在P1209A＼C上，可能存在载荷系数的问题，厂家专门针对此问题设计了新波纹管并使用，原机械密封形式为波纹管集装式机械密封，该机封静环材质为碳化硅（SiC），动环材质为石墨，动环辅助密封圈材质为柔性石墨，其余各材料为不锈钢。

1.2 原机械密封的辅助系统

该泵的机械密封采用外冲洗方案（Plan32），冲洗液（≤80℃柴油，冲洗液压力为0.3Mpa左右）经机封压盖进入密封腔，对着密封端面冲洗，带走摩擦热，隔断油浆进入密封腔，改善端面摩擦状态。该泵的辅助冲洗方案为Plan62，蒸汽消耗量为2.5m3/h。

2 P1209原密封形式及冲洗方案多次出现问题的原因分析和措施

2.1机械密封的改造

P1209改造前多次出现机械密封泄漏而造成停泵抢修，通过检查损坏机封密封面，发现机封密封环为石墨环，检查石墨环发现有鱼尾纹和点脱离，说明有气蚀产生，同时催化剂颗粒有可能进入，因此该机泵机械密封失效的主要原因为磨料（主要为催化剂颗粒）磨损。磨料颗粒尺寸为0.3～3μm时，磨损最为严重。针对磨料磨损，防止外来磨料进入密封和从密封流体中分离出固体磨粒是非常重要的措施。此外，正确选用耐磨材料和采用硬-硬材料组合也是很有效的措施，例如采用碳化硅浸石墨+硬质合金材料，改装后，问题得到了解决。

2.2冲洗方案改为Plan32+53B

2.2.1 Plan32方案改进措施

Plan32方案（如图一）是采用温度、压力、粘度适宜的清洁封油从外部引入介质侧密封腔，可降低密封腔的温度，带走密封的摩擦热，同时使密封腔保持清洁，为密封提供一个良好的工作环境，延长密封使用寿命，与我装置P1209以前使用的机封形式相同。不过冲洗通道要在外界冲洗系统不变的情况下，将冲洗通道孔径由原Φ5扩大至Φ8。一方面冲洗液不致于流速过大，使磨擦副受到侵蚀磨损；另一方面可使冲洗液流动更畅通，避免催化剂颗粒粘结堵塞通道，及时带走摩擦热，防止端面过热。改变封油压力，将冲洗液压力提高至0.5Mpa，使冲洗液与油浆压差维持在0.2-0.3Mpa。这样冲洗液在入口压力波动情况下依然能进入密封腔中，隔断油浆进入密封腔，冷却摩擦副，改善运行工况。

2.2.2 由Plan62方案改为Plan53B方案

Plan53B是在介质侧密封后再串联一套密封，介质侧密封和大气侧密封间形成一个密封腔，外部设有蓄能器加压，管路中设冷却器，其压力高于介质侧密封腔，装入常温、与泵送介质相融的无毒无害的清洁白油，介质侧密封的作用是防止白油进入到密封腔，密封腔内有泵效环对白油进行循环、冷却，白油系统中配置压力开关、压力表和温度计，对密封运行情况进行实时监控，安全可靠。当介质侧或大气侧密封失效时，系统中的压力降低，压力开关报警。

若泵送介质粘度高、有磨蚀性颗粒，当工艺波动导致Plan32的封油冲不到密封腔时，密封腔中的介质将是泵送介质，细小的磨蚀性颗粒将进入介质侧密封面，加大密封的泄漏直至密封损坏。为防止上述现象发生，需要使用Plan53B，为此P1209A＼C选用Plan53B。当内侧密封失效，低液位开关报警，低报压力开关报警，压力表显示值与泵腔介质压力接近一致；当外侧密封失效，低液位开关报警，低报压力开关报警，压力表显示值低于泵腔介质压力值。实时报警性强，为密封提供了二次保护，安全系数更高。

密封系统的日常维护

（1）该机泵操作应该注意白油罐压力，机泵正常运行时，压力在0.55-0.7MPa之间，若低于0.5MPa，结合趋势图，较短时间内下降即可判断为密封内漏或密封外漏，现场检查可进一步确认问题出处。

（2）正常开泵除热泵一般需注意问题外，还需注意检查Plan53B系统是否正常，检查白油压力在正常范围0.55-0.7MPa内，封油压力在0.3-0.5MPa内，封油流量合适，检查密封系统无外漏，各阀位正常。

（3）若P1209A＼C长期运行导致白油罐压力缓慢下降后，应补充白油：开手摇补液泵出管线小手阀，向补液泵油箱内加油并补压，期间注意可短时内略微开白油罐顶放空阀排放，以放除白油罐内空气，至罐内压力在正常范围0.55-0.7MPa之间停止，关闭补液泵出管线小手阀，补液完成。该过程注意避免空泵补液，以避免空气压入白油系统。若P1209A＼C检修需泄放密封系统压力时，注意关闭蓄能器去白油罐手阀，以保持蓄能器内压力，避免空气进入。

（4）日常巡检注意机封温度不高于85℃，白油回油温度不高于75℃，白油冷却良好，白油罐压力在正常范围内，机封无泄露，机泵振动、温度正常。

3 效果及结论

3.1效果

改造前该机泵有效运行时间仅为15天左右。最长运行一个月，最短仅为一个星期的时间。此次改造后，连续运行最长累积可达7500小时。期间经过长周期高负荷运行和频繁的切换运行而无泄漏故障，可见，此次改造措施大大延长了机封的使用寿命。

3.2结论

通过对本装置油浆泵运行环境的分析和对已损坏机封部件的观察，简单了解了造成该泵机械密封频繁失效的原因，并采取有效的改进措施，确保了油浆泵的安全平稳长周期运行。

（1）将摩擦副材质改为硬质合金，即“硬对硬”的形式。增加了摩擦副的耐磨性，避免摩擦副间混入少量杂质而受到划伤损坏；动静环硬度不同，避免两者同时损坏，达到延长机械密封使用周期的目的。

（2）在不改变原来Plan32冲洗方案的前提下，将机封压盖上的冲洗孔孔径适当加大，适当提高封油压力等，使得催化剂颗粒不易粘结堵塞冲洗通道。

（3）将Plan62冲洗方案改为更适合本装置油浆泵的Plan53B冲洗方案，它具有实时报警性强，提供二次保护，安全系数更高等优点。

作者简介：

齐浩（出生年1989），性别 男，籍贯（辽宁锦州），学历 本科，职称 助理工程师。研究方向：化工设备。

李艳松（出生年1983），性别 男，籍贯（河南开封），学历 本科，职称 助理工程师。研究方向：化工设备。endprint