摘 要：茂名高密度裝置反應(yīng)器軸流泵機(jī)械密封出現(xiàn)損壞，進(jìn)行查找原因，確認(rèn)是機(jī)械密封存在沖洗死區(qū)，沖洗異丁烷氣化后進(jìn)入密封油系統(tǒng)，污染密封油，造成密封損壞。對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行改造，消除沖洗死區(qū)。

關(guān)鍵詞：軸流泵 初級(jí)密封 軸承 沖洗死區(qū)

中圖分類號(hào)：TH3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）11（a）-0058-01

茂名35萬(wàn)噸/年高密度裝置的心臟設(shè)備P-4001勞倫斯泵，是目前世界上用于環(huán)管反應(yīng)器的最大的軸流泵[1～2]。2006年8月投用后，在2008年至2009年期間先后多次出現(xiàn)機(jī)械密封損壞故障。為徹底解決問(wèn)題，我們進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，查找原因，確定對(duì)策，最終通過(guò)對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行改造，解決了問(wèn)題。

1 反應(yīng)器軸流泵簡(jiǎn)介

高密度裝置使用環(huán)管反應(yīng)器[3]，高密度裝置軸流泵安裝在環(huán)管反應(yīng)器下部，用于推動(dòng)反應(yīng)物料高速定向循環(huán)流動(dòng)。軸流泵基本結(jié)構(gòu)包括一彎管結(jié)構(gòu)殼體、葉輪、主軸、軸承箱和機(jī)械密封。該泵由美國(guó)勞倫斯泵公司生產(chǎn)，工藝介質(zhì)為聚乙烯漿液，電機(jī)功率3002 kW，電機(jī)轉(zhuǎn)速1492 RPM，增速機(jī)轉(zhuǎn)速1804 RPM；入口壓力4.4 MPaG，出口壓力：4.77 MpaG；介質(zhì)溫度90°C～115 °C。

2 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)

環(huán)管反應(yīng)器中的物料不允許泄漏到軸流泵外，因此用一套串級(jí)機(jī)械密封[1，4]來(lái)保證其密封性，使用初級(jí)密封、安全密封和處于兩者之間的中間密封。初級(jí)密封前端通過(guò)唇型密封隔離環(huán)管反應(yīng)器，后端與中間密封之間充滿高壓密封油，初級(jí)密封中有一個(gè)雙列滾子軸承，型號(hào)為SKF23034 CC/W33VW532。為阻擋反應(yīng)器內(nèi)顆粒狀聚集物進(jìn)入機(jī)械密封，同時(shí)及時(shí)帶走密封內(nèi)產(chǎn)生的熱量，外接壓力比環(huán)管反應(yīng)器內(nèi)壓力高0.1～0.2 MPaG的純凈異丁烷液體對(duì)其進(jìn)行循環(huán)沖洗。

3 存在問(wèn)題

2006年8月開(kāi)車后，機(jī)械密封使用壽命短，從2006年8月28日開(kāi)始投入運(yùn)行，到2008年12月份，該泵因機(jī)械密封故障共檢修了8次。最短使用壽命只有2個(gè)月，最長(zhǎng)也只有12個(gè)月。機(jī)械密封損壞時(shí)，出現(xiàn)過(guò)初級(jí)密封、中間密封封同時(shí)損壞，也出現(xiàn)過(guò)只有初級(jí)密封損壞。

4 問(wèn)題排查

（1）機(jī)械密封材質(zhì)需要改進(jìn)。

2008年12月后投用的兩套機(jī)械密封，安全密封主密封補(bǔ)償環(huán)由原來(lái)的合成材料改用純SiC，機(jī)械密封的使用壽命有所改善，但未完全解決壽命短的問(wèn)題。

（2）對(duì)異丁烷沖洗孔數(shù)少進(jìn)行優(yōu)化。

異丁烷沖洗孔最初設(shè)計(jì)為孔數(shù)為一個(gè)，沖洗異丁烷在節(jié)流環(huán)和唇封處的分布不均勻，發(fā)現(xiàn)有聚乙烯粉料在唇封處積聚。為了使沖洗異丁烷分布更加均勻，沖洗效果更好，2008年12月后改為4個(gè)，該項(xiàng)改進(jìn)并未完全解決密封損壞問(wèn)題。

（3）增加異丁烷沖洗流量。

異丁烷沖洗流量設(shè)定從460 kg/h增加到900 kg/h，減少聚乙烯粉料在唇封處積聚。該項(xiàng)改進(jìn)也未能完全解決密封損壞問(wèn)題。

（4）初級(jí)密封中軸承損壞應(yīng)該是機(jī)械密封損壞的主要原因。

每次機(jī)械密封損壞，有時(shí)密封動(dòng)靜環(huán)、軸套等會(huì)出現(xiàn)損壞，但是每一次初級(jí)密封中軸承都出現(xiàn)損壞，因此初步判斷密封失效的源頭應(yīng)該是機(jī)密封中的軸承先損壞，磨損的金屬屑進(jìn)入密封油系統(tǒng)造成密封失效。

5 消除機(jī)械密封沖洗[5～6]死區(qū)改造

2008年12月，采集密封油系統(tǒng)中的油樣進(jìn)行分析，密封油中異丁烷含量高達(dá)3000 PPM，對(duì)油造成嚴(yán)重污染。通過(guò)每天在線置換油兩的方法（該方法為在線將密封油放出約10 L，再補(bǔ)進(jìn)10 L新鮮油），也只能將密封油異丁烷含量控制在300 PPM左右。通過(guò)每天在線置換油的方法，這套密封維持使用了1年時(shí)間?？梢源_定異丁烷漏入密封油中是造成密封損壞的原因。為了徹底解決問(wèn)題，決定對(duì)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

異丁烷為什么會(huì)漏入到密封油中，經(jīng)過(guò)分析，對(duì)現(xiàn)有軸流泵的機(jī)械密封進(jìn)行沖洗時(shí)，如圖1所示，密封座2上節(jié)流環(huán)1右側(cè)設(shè)有沖洗通道8，沖洗液從沖洗通道8進(jìn)入初級(jí)密封，后從節(jié)流環(huán)1與軸套5之間間隙7再經(jīng)唇形密封6流出初級(jí)密封流入環(huán)管反應(yīng)器。上述沖洗過(guò)程，易在由密封座2、動(dòng)環(huán)3、靜環(huán)4、軸套3組成的腔體9的右端，即動(dòng)、靜環(huán)下側(cè)，形成一沖洗死區(qū)。沖洗液進(jìn)入該死區(qū)后，會(huì)積存在該死區(qū)處，不能繼續(xù)循環(huán)，溫度升高氣化后，會(huì)進(jìn)入密封油系統(tǒng)，污染密封油，導(dǎo)致密封的使用壽命縮短。

為了避免存在沖洗死區(qū)，我們對(duì)初級(jí)密封進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，消除沖洗死區(qū)設(shè)計(jì)的其特征在于：在密封座2上設(shè)有入口連通沖洗通道8、出口傾斜向下的沖向所述腔體9沖洗死區(qū)的斜沖洗通道10，連續(xù)的沖洗該處的異丁烷，使丁烷從間隙7流入反應(yīng)器，而不在該處停留。

6 結(jié)論

2010年2月1日投用改造的機(jī)封后，密封油中異丁烷的含量在30～60 PPM之間波動(dòng)，對(duì)機(jī)械密封沒(méi)有影響，到2012年7月，該泵已連續(xù)運(yùn)行29個(gè)月，創(chuàng)該型號(hào)機(jī)泵世界最長(zhǎng)運(yùn)行周期。該泵的機(jī)械密封改造獲得圓滿成功。

參考文獻(xiàn)

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