辛根源 嚴 政 周 現(xiàn)

（中國石油克拉瑪依石化公司 新疆克拉瑪依）

一、問題

切焦水提升泵是年產(chǎn)150萬t延遲焦化裝置除焦水單元中的重要設備，作用是從焦池中提升除焦水到切焦水罐，該泵投入運行后密封泄漏嚴重，維修頻繁，故障率較高。

二、原因分析

1.設備簡介

切焦水提升泵選用SWB270/35-55型自吸式單級離心泵，流量270 m3/h，揚程35 m，允許吸上高度6 m，轉(zhuǎn)速1480 r/min，功率55 kW，效率85%，工作介質(zhì)除焦水（含有大量的雜志和焦粉顆粒），介質(zhì)溫度10～40℃，液體沿軸向吸入，水平方向排出，蝸殼材料為鑄鐵，密封采用填料密封形式，間歇式操作方式，系統(tǒng)設計配置2臺，1開1備，工藝位號P2131/1，P2131/2。

2.密封泄漏分析

（1）切焦水提升泵改進前密封狀況。泵改進前軸封為傳統(tǒng)的填料密封，主要由填料壓蓋、填料腔、填料盤根、軸套等組成，如圖1所示。軸為2Cr13材料，軸套為304材料，密封是填料腔內(nèi)壁與軸套表面之間填塞填料盤根，利用其彈性變形，在填料壓蓋壓力的作用下，產(chǎn)生足夠的徑向壓力和軸向壓力，以堵塞間隙，給流體外泄造成極大的阻力，當徑向壓力大于等于介質(zhì)的壓力時，達到密封的目的。泵運行以來軸封泄漏量較大，使用周期一般都在1個月左右，而且軸套磨損嚴重，需頻繁的停泵更換填料，造成切焦水泵故障率較高，影響除焦水單元的正常運行。

圖 1 填料密封結(jié)構示意圖

（2）密封泄漏原因。對密封失效泵解體后檢查，分析影響填料密封壽命與造成泄漏的主要原因有：①填料密封的壓蓋軸向擠壓而使填料產(chǎn)生徑向擴張力，造成填料與軸套之間存在較大的摩擦，軸套磨損導致密封泄漏。②除焦水中含有大量的雜質(zhì)和焦粉顆粒，為了不污染周邊環(huán)境，盡量減少泄漏，填料時預緊力比較大，填料和軸套就貼合得比較緊密，當泵運轉(zhuǎn)時，填料以很快的速度被磨損掉，這時介質(zhì)內(nèi)的顆粒附著在填料和軸套表面，加速了軸套和填料的磨損。③自吸式離心泵抽真空系統(tǒng)抽力較小，填料泄漏將影響泵的抽吸能力，處于半抽空狀態(tài)的泵振動加劇、軸晃動增加，會使軸、軸套和填料磨損加快，密封使用壽命縮短。④測量葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)的間隙分別為1.4 mm和1.52 mm，標準間隙為0.6～0.7 mm，最大值為1.0 mm?？诃h(huán)間隙超標，起不到封水節(jié)流的作用，出口介質(zhì)大量回流，造成泵的效率下降和泵入口密封腔壓力變大，導致除焦水從密封腔中漏出，縮短了密封使用壽命。⑤填料盤根選擇和安裝的方法不合適，造成填料磨損加快，產(chǎn)生泄漏。

三、密封改造

切焦水提升泵填料密封泄漏的主要原因是填料密封方式落后，填料密封與軸套磨損所致，為了保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，把填料密封改為帶沖洗水的機械密封。

1.機械密封的選型

根據(jù)切焦水提升泵的性能參數(shù)，選用內(nèi)置式多彈簧單端面密封。由于工藝介質(zhì)除焦水中含有大量的雜質(zhì)和焦粉顆粒，密封工況惡劣，增加了密封沖洗水系統(tǒng)。密封采用目前比較先進的窄端面、小端面比壓設計，其優(yōu)點是多個小彈簧，端面比壓均勻，端面摩擦力小，密封沖洗阻止顆粒進入密封面。彈簧機械密封結(jié)構及安裝尺寸如圖2所示。

密封端面比壓是密封設計制造所要考慮的重要指標和性能參數(shù)，選擇合理的端面比壓是保證機械密封長期運行的重要因素。端面比壓要大于密封端面間的液膜壓力，使密封端面良好的貼合，避免機泵運行時密封開啟，保證機泵機械密封在工作中的穩(wěn)定性，但端面比壓過大也會加劇動靜環(huán)磨損，破壞動靜環(huán)間的液膜，因此密封端面比壓需在使用范圍內(nèi)，符合使用要求。

2.機械密封安裝調(diào)整

（1）改造泵頭填料密封腔部分，使其適合安裝機械密封，且密封沖洗系統(tǒng)接口位置有利于現(xiàn)場安裝配管，泵其他部位不改動。

（2）機械密封動環(huán)及動環(huán)密封圈可直接安裝在軸套上，調(diào)整好密封彈簧的壓縮量并固定好緊定螺釘。靜環(huán)座安裝時應保證受力均勻，沒有歪斜現(xiàn)象，并注意壓蓋與泵座結(jié)合處的密封。

（3）機械密封安裝到位后，需對密封沖洗系統(tǒng)進行配管，選用的沖洗水為新水，壓力0.3～0.4 MPa，配管完成后，進行沖洗，干凈后方可連接接頭。運行前投注沖洗水，防止顆粒雜質(zhì)進入密封面內(nèi)。

圖 2 機械密封結(jié)構示意

（4）調(diào)整間隙。將磨損的泵體口環(huán)和葉輪口環(huán)更換，間隙調(diào)整至0.6～0.7 mm標準范圍內(nèi)。

3.密封改造后使用情況

泵密封改造后運行的1年期間，發(fā)生過一次泄漏，對泄漏的密封進行拆檢發(fā)現(xiàn)，機械密封彈簧內(nèi)有焦粉顆粒，造成密封彈簧補償力變差，使密封失效，造成泄漏。拆檢維修后，加大了機封沖洗水的注入量和壓力，使密封沖洗水能及時沖走進入密封腔的焦粉顆粒雜質(zhì)，再次使用后運行穩(wěn)定，未出現(xiàn)過泄漏現(xiàn)象。

四、改造效果

密封改造后，1年可節(jié)省盤根費用13 700元，維修費用（包括軸承、人工、潤滑油、清洗劑、工具等）20 084元。每臺泵節(jié)省費用合計33 784元（填料費用+總的維修費用），在完成相同工作量的情況下，平均每臺泵每天運行時間比改造前縮短2 h，1年可節(jié)電54 750 kW·h。