高速泵機封沖洗方案PLAN54 的應用問題

王玉萍

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

0 引言

隨著機械密封技術的快速發展、集裝式機械密封的不斷完善及新材料的不斷應用，密封壽命大幅延長，泄漏量大幅減少。但要滿足API610 要求機械密封連續運轉周期達到3 年以上還是有些困難。據統計，密封引起的故障占全部泵機故障的40%以上。造成這一現象的原因，一是泵機組中動密封所處的工作條件、所起的作用所決定；二是許多國內設計單位以及工程公司（包括用戶）認為密封選用是泵廠和密封廠的事情，往往對機械密封的選用參數、類型、結構和原理以及管路系統了解不深，難以參與機械密封的選用工作，造成密封的選型不當。機封選型主要參數：輸送介質的物理化學性質，如腐蝕性、固體顆粒含量和大小、密度、黏度、汽化壓力，介質中的氣體含量，以及介質是否易結晶等。選用機封不當，或者計算、加工、隔離液等選擇有問題，在設備試車、運行過程中將很快暴露出問題。

1 機封沖洗情況分析

山東華魯恒升化工股份有限公司新建乙二醇加氫裝置有高速泵14 臺，機封沖洗方案為PLAN54，面對面雙端面機封布置。14 臺高速泵并聯共用一套密封水站。

在機組試車過程中，由于現場儀表條件沒達到，開始試車時候未投用流量計，采用旁路調節，也沒有投用密封腔遠傳壓力變送器，現場在密封液進泵入口管道只設置了一塊進口壓力表。

現場試泵時候，由制造廠售后服務人員進行指導開車，根據設計測算，一二級密封腔之間的壓力=入口壓力+0.45，泵組正常運行期間，入口壓力0.35 MPaG，則一二級密封壓力0.8 MPaG，機泵單體試車期間，入口壓力僅為0.1 MPaG，故此時密封腔壓力應為0.55 MPaG。根據流程圖可知，入口閥用于調整密封液流量，出口閥用于調整密封腔壓力。但在正常試車時候，售后人員將出口閥全部打開，用進口閥門調整的入口壓力為0.55 MPaG，顯然此時密封腔壓力是遠遠小于0.55 MPaG。試車過程中B 線7 臺泵中有3 臺出現此現象，A 線也開始出現，且向密封液站內部泄漏，導致液位明顯上漲。可以判斷，外機封沒有向外泄漏，PLAN54 方案為帶壓沖洗，內封泄漏也應向泵腔內漏，此時卻出現向密封站內漏的情況，只能是泵出口高壓液體回流至密封腔。向廠家建議此時密封腔壓力應該低于0.55 MPaG，用出口閥門調節，采納建議后投入流量計，同時密封腔壓力調整為0.75～0.8 MPaG，入口0.85～0.9 MPaG，開泵過程中有的泵泄漏量很大，20 min 上漲幾個液位，有的泵泄漏不明顯，30 min 只上漲半個液位，另外還有泵不再泄漏。

通過與廠家溝通，采取如下措施：拆檢機泵檢查機封，發現機封靜環出現損壞，更換動靜環再次試車，保持密封腔壓力0.8 MPaG，仍有微量泄漏（圖1）。

圖1 機封更換動靜環后仍有微量泄漏

拆檢后可見泵殼和葉輪后泵蓋上各對應有3 孔，泄漏孔位置處于一級密封前，在泵殼外部此孔已全部封堵，懷疑是否會有高壓液體泄漏。根據廠家設計人員建議，測量此處壓力，按其設計計算，此處壓力應接近入口壓力，重新開泵，加壓力表，此壓力開泵達1.27 MPaG，遠遠超出設計值，且密封水泵最高壓力只能輸出1.2 MPaG.

從裝配圖可以看出，測量壓力如此高，導致泵出口介質泄漏有4 個原因：①葉輪環頂部與泵殼間隙過大；②葉輪環與軸頭配合間隙過大；③葉輪平衡孔設計過小，不能有效減壓；④廠家售后認為出口所開閥門過小，有憋壓（其設計最小流量管線DN50，現場為DN40，但現場保證了出口壓力）。

2 問題分析

為了檢查開始試車時正常泵的情況，再次啟動泵，竟然出現了內漏情況，即密封液向泵內泄漏。重新拆檢，第一道機封靜環同樣出現小坑。制造廠家更換了葉輪環：同原先密封環做的改進是葉輪環外徑增大（由Φ173.9 mm 增大到Φ175.7 mm，葉輪環內孔由Φ78.6 mm 減小到Φ78.44 mm），中間開槽并加了O 形圈，臺階外圓加O 形圈，重新試泵，閥門開大，在不超電流時，第一道密封壓力最大降到0.8 MPaG，改造效果不明顯。

為使第一道密封前介質壓力降到原設計水平（約入口壓力+0.1 MPaG，將第一道密封原預留PLAN11 孔直接排地溝進行機泵試車，繼續試車時壓力降為0.6 MPaG（正式開車泵入口壓力為0.35 MPaG，可知第一道密封前壓力仍為0.95 MPaG，已大于密封腔設計壓力），仍比設計值高；為了驗證改造后葉輪環外徑O 形圈密封的作用，將O 形圈拆下試車，此時第一道密封前壓力為0.95 MPaG，證明該O 形圈已起到了節流降壓作用。

3 解決方案

最終改造方案：①保留葉輪環改造，即葉輪環2 個外端面全部增加開槽及O 形圈；②增加PLAN13 方案，在進口管路上開孔，介質由入口經機封實現液體的循環流動。改造完成后，水試效果良好。

4 結語

通過泵機泄漏問題的分析與解決得出，在設計給出機封形式、機封沖洗方案后，制造廠必須進行有經驗的機封配套設計，精確計算并控制加工精度。在制造廠內部根據相關標準進行機封打壓試驗和機封裝配好的機械運轉試驗，將問題解決在出廠之前，避免設備在現場出現機封泄漏現象。