高危介※質泵機械密封及密封沖洗方案的改造

2019-10-03 孟 亮 中油青海油田格爾木煉油廠

  針對●煉油廠催化裂化裝置分餾塔底循環油漿泵的機械密封壽命短、泄漏頻繁、檢修率高的問題。文章分析了導致油漿泵機械密封泄漏的原因,分別對油漿泵機械密『封的選型、機械密封沖洗方案進行了改造,改造後ㄨ延長了機械密封的使用壽命,達到了長周期△運行。

  催化分餾塔底油漿循環泵是煉油廠催化裂化裝置的關鍵設備,我廠油漿泵為開一←備一,由嘉利特荏原泵業有限公司制造。該泵為單級單吸懸臂式離心泵,其◤泵的型號為200ZPY450;流量為376m3/h,揚程為150 m;入口壓力0.2 MPa,出口壓力2.0 MPa,介質為油ξ 漿;溫度340 ℃,采用波紋管式機↑械密封。 油漿泵輸送介質溫度高,密度大(840~1 010 kg/m3),含有較高濃度的催化劑(Al2O3及SiO2)等固體顆粒,最高濃『度可達25 g/L,這些固體顆粒吸附性強,粘附在機封波紋管上,使波紋管波谷內沈積大量的催化劑顆粒,從而使波紋管失彈,導致機械密∞封頻繁泄漏,給裝置的長周期運行造成了很大的隱患。

1、機械密封系統失效原因分析

  1.1、機械密︼封系統簡介

  我廠油漿泵機械密封采用單端面波紋管式,如圖1 所示,該■機械密封靜環材質為碳化矽(SiC),動環材質為石墨,動※環輔助密封圈材質為柔性石墨,其余材♀料均為不銹鋼。

波紋管集裝式機械密封結構組裝圖》

圖1 波紋管集裝式機械密封結構組裝圖

1-軸封圈;5-動環密封圈;6-金屬波紋管;7-靜環;11-水封;12-恰簧; 16-動環輔助密封圈

  機械密封的輔助系統采用了外沖洗結構(PLAN32 方案),密封沖洗液為30 ℃催化↓自產柴油,壓力為0.6 MPa,沖洗液經機封壓蓋進▅入密封腔,密封沖洗液溫度較低,能及時帶走摩擦熱,防止動靜環以及波紋管結焦,同時十大星域沖走密封腔內的雜質及結焦物,保證密封腔潔凈及潤滑摩擦副。此外該機械密封還采╱用了低壓蒸汽冷卻系統,冷卻蒸汽既起到冷卻的作用,同時又能防止密封腔內液體進入彈性元件腔,從而使波紋管機械密封在更加潔凈的條件下㊣ 運行。

  1.2、機械密〒封失效原因分析

  通過對失效機械密封的拆修解剖分析,發現引起機械密封失效⌒ 泄漏的原因主要有→以下幾個方面:

  1.2.1、工藝操作★造成機械密封失效

  在日常開停工過程中,由於操作原因造成油漿泵入口壓力波動較大時,使油』漿泵反生抽空、汽蝕及憋壓等異常現象,引起較大的軸向ξ力,使動、靜環接觸面分離,從而造成↓機封泄漏;日常操作〖中油漿泵輸送介質中含有催化劑顆粒狀物〓質,運轉過程中進入摩擦副端面起研磨作用,造成機封波紋管內側結︽焦、積碳及含固體催化劑顆粒使波紋管失彈及密封面發生劇烈磨損而ζ 失效。

  1.2.2、設備安裝運行過程中造成機械密封失效

  機械密封動聯手一擊給擊成重創靜環密封端面間的摩擦工況,是影響機封密封壽命的主要因素。油漿泵安裝∏運行期間,機封密封存在以下幾種失效:

  (1)安裝不當造成機Ψ械密封泄漏

  安裝機械密封時壓縮量過大,導致摩擦副端面嚴重磨○損、擦傷;動環密封▲圈過緊,彈簧無法調整動環的軸向浮動量;靜環密封面過松,當動環軸向◣浮動時,靜環脫離在這個地方隱藏了多少年了靜環座。

  (2)由於密封端面失去【潤滑油膜而造成機械密煉制了這件能夠隔絕你和仙府聯系封泄漏

  因端面密封載荷的存看著這五級仙帝在,在密封腔缺乏液體時啟動泵而發生幹摩擦,造成↓機封泄漏;介質壓力低於飽和蒸汽壓力,使得密封端面液膜發生閃蒸,喪失潤滑,造成機封泄漏。

  (3)機封沖※洗造成機械密封泄漏

  油漿泵機械密封輔助沖洗系〓統要保障機封冷卻系統沖洗液持續供給,防止端面沖洗液中斷,油漿泵№運行過程中沖洗液中斷,使密▆封端面溫度升高,潤滑膜閃蒸而降低密封端面的潤滑,從而加劇磨損,造成機械密封泄漏。

2、機械密封改造卐方案

  2.1、串聯式機械密封結構及工作原理

  將油漿泵機械密封由單端面╲改為雙端面,該方案為兩級機械密封(即串后退幾步聯機封),如圖2 所示。第一級密封介質為①柴油。兩級密封之◇間設蓄能罐,帶壓氣囊蓄能器加入隔離液(封液)作為二級密封的密封↑介質。當第一級密封泄漏後,蓄能器將隔離介質壓入ω 密封腔內,使泵送介質無法泄漏到大氣,同時蓄能器上的壓力開關報警。

串聯機械⌒密封結構

圖2 串聯機械⌒密封結構

1-彈簧盒組件;2-軸套;3-動環Ⅰ;4-泵端蓋;5-靜環Ⅰ;6-靜環座;7-壓蓋;8-傳動環; 9-轉動圈;10-泵軸;11-靜環Ⅱ;12-動環Ⅱ;13-彈簧;14-泵送環;15-O 形圈

  與單端面◆機械密封相比,串聯機封具有以下有點:

  (1)適用於有毒有◎害等高危介質,可Ψ 實現介質的零溢出,降低了危險介質泄漏到大氣中的風險。

  (2)雙重保護作用,主密∑ 封失效,二級密封可以短時間起到主密封的作用。

  (3)通︾過壓力開關,液位開關可以實時監測密封的失效情況。

  2.2、API 32+53B 密封沖洗方案工而后更沒想到作原理及特點

  API 32+53B 方案工作原理:外⊙部管道系統為加壓串聯密封的二級密封提供隔離液卐,預先加了壓的氣囊蓄能罐提供壓力給循環系統,如圖3 所示。蓄能器為有壓的雙端面密封提供隔離液(封液),采用換熱器對隔離液∞進行降溫。

密封沖洗方案API 32+53B

圖3 密封沖洗方案API 32+53B

  它的主要優①點有:適用於高溫◤工況,區別於自沖洗,從外部引入潔凈沖洗液;帶走他可謂是暴怒無比密封端面處的雜質顆粒,對密封起到清♀潔作用;封液壓力高於介質壓力,保證工藝介質△零排放;系統配有壓力報警開關,可及時發現密封失效情況;當一級密封失效時二級密封實現主密封功能,提高設Ψ備運行安全安級。

3、結論

  實施上述改造後,催化裂化裝ぷ置分餾塔底油漿泵P208 運行狀況良好,機械密封←處於穩定狀態,有效杜絕高危機泵密封泄漏的危險介質排放至大氣的是嗎隱患,與此同時為機泵密封維修提供預警,機泵連續〖運轉的可靠性得到了明顯提升(我廠油漿泵至今已經累計運行8 600 h 無故障),降低了機修車間維修工作【量,減少了維修成本。總結上述改造,得出以下結論:

  (1)機械密封為雙端面波紋管密¤封,在一級密封失效時二級密封實現主密封功能,與單端面密封相比⌒ ,雙重非承壓密封能降低回路泄漏風險,提高設備運行安全等↓級;

  (2)機械密封輔助系統的功能在於采用沖洗、循環、熱對流的工作方式,控制機械密封的溫度、潤滑等式況■參數,建立較理想的機械密封的工作環境,提高機械密封的可靠性,延長使用壽命;有效地改善了機械密封的運行狀況,為高危介質泵機械ω密封長周期運行提供了重要保障。