烷基化裝置循環(huán)泵機(jī)封內(nèi)漏原因分析及處理

遲增強(qiáng)，王明都

（江蘇斯?fàn)柊钍邢薰荆K連云港 222002）

1 設(shè)備介紹

烷基化裝置釜底萃取液循環(huán)泵是EOD 裝置關(guān)鍵設(shè)備之一，由意大利福斯制造，為單級(jí)雙吸離心泵。泵機(jī)械密封泄漏頻繁，每2～4 h 需要補(bǔ)液一次，甚至剛更換的新機(jī)械密封運(yùn)行時(shí)也會(huì)出現(xiàn)微漏。有時(shí)機(jī)封壓力會(huì)瞬間掉壓0.2 MPa，觸發(fā)連鎖造成裝置停車。盡管采取了一些措施，但實(shí)際作用并不明顯。密封及系統(tǒng)工況參數(shù)見表1。改造前每次安裝的新機(jī)封在起始階段正常，但到了第二階段的聚合，機(jī)封就開始內(nèi)漏，改造前機(jī)封壓力曲線見圖1。

2 機(jī)械密封內(nèi)漏原因分析

2.1 機(jī)械密封系統(tǒng)簡介

公司EOD 裝置大循環(huán)泵機(jī)械密封采用美國福斯機(jī)封，型號(hào)4.375/4.625-QBW/QBQW，動(dòng)環(huán)材料為碳化硅（SiC），靜環(huán)材料為石墨。介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)及靜環(huán)輔助密封圈材料為聚四氟乙烯（PTFE），大氣側(cè)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)及靜環(huán)輔助密封圈材料為聚四氟乙烯和氟橡膠。機(jī)械密封本體材料均為316 不銹鋼。

表1 密封及系統(tǒng)工況參數(shù)

圖1 改造前機(jī)封壓力曲線

機(jī)封沖洗方案為53B+61，由外部管道系統(tǒng)為密封腔提供液體。預(yù)加壓的囊式蓄能器提供壓力給循環(huán)系統(tǒng)。

內(nèi)部泵送環(huán)隨軸套轉(zhuǎn)動(dòng)使密封液保持流動(dòng)，將機(jī)封產(chǎn)生的熱量帶到換熱器進(jìn)行換熱降溫后返回密封腔，達(dá)到降溫效果。本方案用于不允許輸送介質(zhì)泄漏到大氣中的情況，適用于高溫、臟污、腐蝕或易聚合性介質(zhì)。

2.2 機(jī)械密封內(nèi)漏原因分析

通過對失效機(jī)械密封的拆檢解剖分析，發(fā)現(xiàn)引起該機(jī)械密封泄漏的原因主要有4 個(gè)方面。

（1）介質(zhì)特性造成機(jī)械密封泄漏。該泵輸送的過飽和溶液，隨著溫度變化，極易發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。生產(chǎn)工藝為間歇式生產(chǎn)模式，停泵之后附著在摩擦副上的介質(zhì)結(jié)晶，再運(yùn)行時(shí)，結(jié)晶體以不規(guī)則表面將摩擦副頂開，密封液漏入介質(zhì)中，有時(shí)瞬間大幅掉壓0.2 MPa，觸發(fā)壓力報(bào)警，造成停車。

（2）機(jī)械設(shè)計(jì)階段密封失效。端面比壓與機(jī)械密封泄漏之間存在著較為密切的聯(lián)系。機(jī)封泄漏后，打開檢查發(fā)現(xiàn)動(dòng)靜環(huán)密封面及密封件并無明顯損傷。在端面比壓偏小的情況下，機(jī)械密封也會(huì)出現(xiàn)泄漏失效的現(xiàn)象。彈簧元件在機(jī)械密封中發(fā)揮著補(bǔ)償和緩沖的作用。彈簧的彈力及其在高溫環(huán)境下穩(wěn)定性對端面密封比壓的大小有著直接影響。如果彈簧在高溫作用下表現(xiàn)出彈力降低，機(jī)械密封的密封性能也會(huì)明顯降低。

（3）安裝不當(dāng)造成機(jī)械密封泄漏。安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量控制過大，導(dǎo)致大氣側(cè)摩擦副端面壓力增高，動(dòng)環(huán)輔助密封圈與軸套配合過緊，彈簧無法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向竄動(dòng)量，造成介質(zhì)側(cè)摩擦副端面比壓不足，導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏。

（4）不當(dāng)操作影響機(jī)械密封。泵操作人員未按照操作規(guī)程要求進(jìn)行作業(yè)，泵啟動(dòng)前灌泵不充分或出口閥未關(guān)閉等，致使摩擦副密封面出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致機(jī)械密封失效泄漏。

3 機(jī)械密封改進(jìn)措施

3.1 改造機(jī)封結(jié)構(gòu)

對機(jī)封的應(yīng)力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。將原機(jī)封中間固定動(dòng)環(huán)座改造成為浮動(dòng)狀態(tài)，并增加彈簧的彈力，從而提高了機(jī)封密封面的端面比壓，同時(shí)也解決了因安裝失誤造成介質(zhì)側(cè)和大氣側(cè)機(jī)封壓力比不同的狀況。

改造后的機(jī)封內(nèi)部結(jié)構(gòu)是將以前中部有固定座改為現(xiàn)在的多彈簧浮動(dòng)狀態(tài)，并增加彈簧的補(bǔ)償力。

3.2 改進(jìn)密封材料

O 形圈全部改成全氟化橡膠（FFPM），具有最佳耐熱特性和優(yōu)異的抗化學(xué)特性；動(dòng)環(huán)改為浸樹脂石墨，具有良好的耐高溫性、潤滑性和可塑性；靜環(huán)改為SiC 材料，碳化硅陶瓷具有耐化學(xué)腐蝕性好、強(qiáng)度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數(shù)小，且耐高溫；擋環(huán)為聚四氟乙烯材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、減磨性和自潤滑性。

3.3 做好開機(jī)前的檢查

泵啟動(dòng)前，需檢查機(jī)械密封附屬裝置，冷卻潤滑系統(tǒng)是否暢通。物料管線是否清洗干凈，以防鐵銹雜質(zhì)進(jìn)入密封面。手動(dòng)盤泵檢查轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，如果盤動(dòng)很重，需檢查有關(guān)安裝尺寸是否正確。需進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，檢查密封端面、密封圈處和密封端蓋處的密封效果，應(yīng)保持密封腔內(nèi)充滿液體。

4 機(jī)械密封改造后效果

密封液在設(shè)備改造前，只要泵運(yùn)行，機(jī)封就開始微漏，密封液要2～4 h 添加一次，改造后密封液添加變?yōu)槊? 個(gè)月添加一次。改造后機(jī)封壓力曲線見圖2，從起始階段到中和階段一直保持壓力恒定不變。

圖2 改造后機(jī)封壓力曲線

5 結(jié)束語

找出機(jī)封內(nèi)漏原因，采取針對性措施，是保證機(jī)械密封正常使用的基本條件。通過對機(jī)械密封的端面比壓重新設(shè)計(jì)，更換密封材料，以及改進(jìn)安裝及操作方式，從根本上解決機(jī)封內(nèi)漏給生產(chǎn)造成的影響。