闞金峰 張清蘊(yùn)

摘 要：E-GA153A/B盤油循環(huán)泵是乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備，工作介質(zhì)為盤油，溫度169℃，出口壓力1.028Mpa，在開(kāi)車期間多次出現(xiàn)大氣側(cè)機(jī)械密封泄漏，導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定，制約著乙烯裝置的開(kāi)車運(yùn)行；文章對(duì)其機(jī)械密封失效原因進(jìn)行了分析，并提出了解決辦法，收到了良好的效果。

關(guān)鍵詞：盤油循環(huán)泵；機(jī)械密封；失效

1 概述

中沙（天津）石化有限公司乙烯裝置盤油循環(huán)泵E-GA153（型號(hào)：3620 18x20-24-X）由美國(guó)ITT公司制造，BB2型雙支撐雙吸離心泵，其為急冷油塔DA151塔中部中質(zhì)油回流泵；工藝作用是調(diào)節(jié)DA151急冷油塔塔頂、塔釜溫度，其熱量由工藝水系統(tǒng)換熱帶走；此外，盤油系統(tǒng)還肩負(fù)著為急冷系統(tǒng)提供沖洗油的作用。在乙烯裝置試車期間，因其機(jī)械密封泄漏問(wèn)題停車維修累計(jì)達(dá)6次，導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重制約著乙烯裝置的開(kāi)車運(yùn)行。

2 E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封使用情況

2.1 E-GA153盤油泵設(shè)計(jì)參數(shù)

介質(zhì)條件：盤油

介質(zhì)溫度：169℃

比重：0.863

吸入口壓力：正常0.31MpaG，最大0.75 MpaG

吐出口壓力：1.03 MpaG

額定流量：3067m3

泵轉(zhuǎn)速：1490rpm

2.2 E-GA153盤油泵機(jī)械密封使用情況

E-GA153盤油泵軸封選用的是約翰克蘭公司604型雙端面機(jī)械密封，即兩套單端面波紋管機(jī)械密封"背靠背"組成，密封室把泵內(nèi)介質(zhì)和大氣隔開(kāi)，動(dòng)環(huán)材料為碳化硅，靜環(huán)為金屬波紋管，輔助密封沖洗方案PLAN53A，緩沖液使用15#白油，緩沖罐氮?dú)饷芊鈮毫?45PSI。此種雙端面機(jī)械密封的兩道密封摩擦副產(chǎn)生的熱量全部由機(jī)封內(nèi)部泵送環(huán)循環(huán)輸送的密封液來(lái)進(jìn)行沖洗冷卻。其主要特點(diǎn)是低摩擦，高傳熱、符合API 610和API 682標(biāo)準(zhǔn)、平衡性較好，實(shí)現(xiàn)雙補(bǔ)償，可適應(yīng)系統(tǒng)壓力的驟升驟降。但操作程序較復(fù)雜，其必須先建立密封液位，加壓，在進(jìn)行灌泵，否則易造成系統(tǒng)反壓，損壞機(jī)械密封波紋管。

E-GA153盤油循環(huán)泵在乙烯裝置試車期間多次出現(xiàn)大氣側(cè)機(jī)械密封泄漏，造成設(shè)備停機(jī)檢修，導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

3 機(jī)械密封失效的原因分析

3.1 E-GA153盤油循環(huán)泵運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械密封情況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1：

介質(zhì)溫度：100℃ 軸承振動(dòng)均在2.8mm/s以內(nèi)。

注：以上測(cè)量點(diǎn)均為不銹鋼材質(zhì)，測(cè)量均存在誤差。

由表內(nèi)數(shù)據(jù)可以看出：機(jī)械密封壓蓋溫度達(dá)到78℃，白油回流管道溫度達(dá)到97℃；機(jī)械密封非驅(qū)動(dòng)端溫度比驅(qū)動(dòng)端溫度要高近20℃。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們認(rèn)為白油罐冷卻水盤管換熱效果差，進(jìn)水回水溫差??；冷卻水線進(jìn)水共4路，其中2路冷卻軸承箱，2路冷卻白油罐，且軸承箱冷卻水線為直段翅片管，壓降較小，白油罐冷卻水線為盤管，進(jìn)出白油罐的水線有一段縮徑管，壓降較大，導(dǎo)致進(jìn)水直接從軸承箱冷卻水線回水，白油罐進(jìn)水壓力較低，具體表現(xiàn)為白油罐油溫過(guò)高。

3.2 損壞的機(jī)械密封解體檢查情況

我們對(duì)損壞的機(jī)械密封進(jìn)行了解體檢查，解體檢查情況見(jiàn)附圖；從解體檢查情況看，波紋管組件等未見(jiàn)損傷，從圖3、4看密封面磨損輕微，但有結(jié)焦的現(xiàn)象發(fā)生，結(jié)焦物易對(duì)滑動(dòng)件發(fā)生阻擾，并阻止密封面磨損時(shí)的隨動(dòng)，密封的輕微外漏應(yīng)該與結(jié)焦有關(guān)。

3.3 機(jī)械密封的失效原因分析

E-GA153盤油循環(huán)泵輸送介質(zhì)溫度較高，達(dá)到169℃，密封沖洗方案選用的又僅是PLAN53A沖洗方案，導(dǎo)致機(jī)械密封運(yùn)行過(guò)程中溫度過(guò)高，沖洗回油管線溫度最高達(dá)到92℃，溫度升高，使密封端面間液膜易汽化，磨損加劇；溫度升高使動(dòng)靜環(huán)產(chǎn)生熱變形，密封泄漏量增大。同時(shí)，在拆檢機(jī)械密封過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)大氣側(cè)機(jī)封動(dòng)環(huán)兩側(cè)結(jié)有大量的硬質(zhì)焦，這些結(jié)焦物是由于輸送急冷油溫度高，機(jī)械密封在運(yùn)行過(guò)程中緩沖液（白油）溫度達(dá)到80℃，高溫白油遇大氣發(fā)生結(jié)焦積炭，這些堅(jiān)硬的焦粒會(huì)隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而在大氣側(cè)機(jī)封動(dòng)環(huán)密封面累積，逐漸損壞密封面，最終造成大氣側(cè)機(jī)封泄泄漏。由于原設(shè)計(jì)中沒(méi)有PLAN62沖洗方案，沒(méi)有預(yù)留口，無(wú)法使用氮?dú)鉀_洗隔離，白油結(jié)焦和壓蓋溫度高的問(wèn)題無(wú)法得到緩解，多次由于大氣側(cè)機(jī)械密封外漏嚴(yán)重造成停車檢修，現(xiàn)場(chǎng)被迫采用臨時(shí)措施，從公用工程接氮?dú)饽z管至密封處進(jìn)行冷吹。

4 E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封的改造

為保證盤油系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，我們決定對(duì) E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封進(jìn)行技術(shù)改造，以消除盤油循環(huán)泵運(yùn)行過(guò)程中存在的隱患。我們與約翰克蘭（天津）科技有限公司進(jìn)行合作改造，共同探討E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封的技術(shù)改造放案。

通過(guò)上述的分析，以及實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題，我們認(rèn)為應(yīng)將E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封沖洗方案由現(xiàn)在的PLAN53A方案改為PLAN53A+PLAN62方案。經(jīng)過(guò)核實(shí)原機(jī)械密封設(shè)計(jì)圖發(fā)現(xiàn)，原機(jī)械密封設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有預(yù)留PLAN62接口，無(wú)法直接配管接氮?dú)鉀_洗，要在原基礎(chǔ)上增加PLAN62方案需重新加工機(jī)械密封壓蓋，更換機(jī)械密封軸套，現(xiàn)場(chǎng)從公用工程站配制氮?dú)夤芫€引至機(jī)械密封壓蓋，使用氮?dú)鈦?lái)隔離大氣，冷卻機(jī)封；同時(shí)，對(duì)原冷卻管線進(jìn)行改造，使其流通通暢。按此改造思路，對(duì)原機(jī)械密封的部件由翰克蘭（天津）科技有限公司進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并加工制造，改造后，利用檢修機(jī)會(huì)，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用。

5 改造效果

2010年6月，我們將加工改造后的機(jī)械密封安裝在E-GA153A盤油循環(huán)泵上試運(yùn)行，經(jīng)過(guò)改造的機(jī)械密封使用正式的氮?dú)獯祾?，避免了大氣?cè)機(jī)械密封因白油結(jié)焦損壞，同時(shí)，通過(guò)冷卻管線的改造，降低了機(jī)械密封的運(yùn)行溫度。E-GA153A盤油循環(huán)泵從改造后開(kāi)車至今已經(jīng)運(yùn)行一年多了，機(jī)械密封始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，保證了乙烯裝置盤油系統(tǒng)的穩(wěn)定，為乙烯裝置的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

另外，通過(guò)改造，大大降低了E-GA153盤油泵的維修成本，此種集裝式雙端面機(jī)械密封為美國(guó)進(jìn)口，價(jià)格昂貴，每套達(dá)幾十萬(wàn)元人民幣，改造后，運(yùn)行周期大大延長(zhǎng)，節(jié)省了大量的維修費(fèi)用，收到了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：闞金峰（1981-），現(xiàn)任設(shè)備管理部區(qū)域經(jīng)理，主要從事設(shè)備管理工作。

張清蘊(yùn)（1973-），現(xiàn)任設(shè)備管理部區(qū)域經(jīng)理，主要從事乙烯裝置設(shè)備管理工作。