楊 林，劉博強，趙興國

(中國石油西南油氣田川東北作業(yè)分公司，四川 成都 610000)

高壓甲銨泵是尿素裝置的關鍵設備之一，能將中壓吸收塔回收的甲銨液送到高壓系統(tǒng)，維持尿素合成塔反應水碳比平衡，保證尿素高壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。某石化公司將高壓甲銨泵由原柱塞式改為離心式，采用的離心泵為國內廠家生產制造的8級中速筒形離心泵，型號為SDT-100-120。其主要設計參數(shù)見表1。

表1 高壓甲銨泵技術參數(shù)

高壓甲銨泵組的主要設備有高壓甲銨泵、前置泵、增速機、電動機、泵組潤滑油系統(tǒng)、泵組機封沖洗水系統(tǒng)、泵組自動控制和監(jiān)控設備等。高壓甲銨泵結構見圖1，其主要結構特點如下：①內殼體為軸向剖分中心對稱雙蝸殼形式，流量小、揚程高、流道狹窄、鑄造難度大；②轉子為雙支撐結構，8級葉輪背對背對稱布置，軸向力自平衡；③采用軸向剖分內殼體和口環(huán)，轉子動平衡后可整體安裝；④采用雙殼體結構，適宜輸送高溫、高壓的危險性介質；⑤徑向軸承采用可傾瓦結構，推力軸承采用菲舍爾結構。

1 高壓甲銨泵機械密封

高壓甲銨泵機械密封采用國內廠家制造的單端面集裝式機械密封，型號為CM02B-100-C082。機械密封輔助沖洗系統(tǒng)采用API682 PLAN32(見圖2)，為甲銨泵和前置泵提供脫鹽水，并對各個機封進行冷卻沖洗。沖洗水系統(tǒng)包括機封沖洗水泵(一用一備)、沖洗水箱、過濾器、控制閥門、控制儀表等。沖洗水壓力為2.55MPa(g)，流量為20L/min。

圖1 甲銨泵結構示意

圖2 PLAN32 示意注：FI—流量計；PI—壓力計；TI—溫度計

2 甲銨泵運行狀況

該泵安裝完成并進行單試和運行期間，機械密封及其沖洗系統(tǒng)有下列問題。

(1)甲銨泵用蒸汽冷凝液進行單試，運行前沖洗水壓力為1.0 MPa(g)，前置泵入口壓力為0.40 MPa(g)，在啟動運行5min后，因主泵的驅動側機械密封出現(xiàn)較大泄漏，手動緊急停泵。 經(jīng)拆檢機械密封發(fā)現(xiàn)：機械密封的密封面有輕微的磨損；補償彈簧均有斷裂的現(xiàn)象(見圖3)；靜環(huán)的防轉銷有不同程度的磨損且斷裂了兩根；解體泵體發(fā)現(xiàn)低壓側節(jié)流套與軸套黏死(見圖3)，主軸處損傷，各級葉輪口環(huán)均磨損，遂決定更換主軸及各級密封環(huán)，返廠進行維修安裝。

圖3 機械密封和泵軸上零部件損壞情況

(2)甲銨泵密封水系統(tǒng)泵自啟動試驗正常，但啟動后由于出口單向閥卡澀，造成密封水系統(tǒng)無法運行，更換出口單向閥后再投用。

(3)密封水泵自啟動聯(lián)鎖不動作，經(jīng)儀表人員整改后，運行正常。

(4)密封水系統(tǒng)各個法蘭密封墊不符合規(guī)格，啟動前逐個進行了更換。

(5)密封水泵為柱塞泵，出口壓力波動大時易造成壓力表損壞，單向閥組件使用周期短，每臺水泵運行兩周后必須對單向閥進行拆檢。

3 原因分析

(1)通過拆檢驅動端機械密封發(fā)現(xiàn)，機械密封動環(huán)由定位銷直接固定在軸套上。經(jīng)分析認為，機械密封材質是碳化硅，屬于易碎材質，不能承受太大作用力，泵在高速旋轉中，此時定位銷處產生的離心力直接作用在機械密封動環(huán)上，使動環(huán)定位銷處產生裂紋，隨著裂紋的發(fā)展擴大，最終造成動環(huán)破碎。通過查閱甲銨泵設計圖紙，平衡轂與節(jié)流套之間間隙為0.40mm，機械密封摩擦副靠近節(jié)流套，動環(huán)破碎使整個密封腔體磨損抱死，造成節(jié)流套、各級葉輪口環(huán)的磨損，甚至導致泵軸損壞。

(2)密封沖洗水系統(tǒng)是廠家外購配套設備，其質量差會造成密封水系統(tǒng)運行中出現(xiàn)諸多小問題。

4 處理措施

(1)針對機械密封摩擦副損壞的問題，進行動環(huán)定位改造。通過對機械密封損壞原因進行分析，發(fā)現(xiàn)引起動環(huán)損壞的原因是因為定位銷直接作用在動環(huán)上，而動環(huán)材質碳化硅屬于易碎性材質。因此，對動環(huán)定位進行改造，避免動環(huán)發(fā)生破碎，從而避免因機械密封摩擦副破裂造成泵體振動、泵軸偏離中心位置造成轉子件和定子件磨損等問題。

采取將動環(huán)鑲嵌在鋼座內，動環(huán)與鋼座之間為三面接觸，通過鋼座與定位銷連接，從而避免定位銷直接作用在動環(huán)上，這樣就成功將動環(huán)所受定位銷的作用力由點擴散成面，使動環(huán)受力均勻，不會因為某一點受力較大而造成碳化硅碎裂。動環(huán)定位改造前后對比見圖4。

圖4 動環(huán)定位改造前后對比示意

(2)針對密封沖洗水系統(tǒng)質量差產生的小問題，通過廠家和平時整改解決。

(3)針對密封水泵出口壓力波動大造成壓力表、單向閥損壞的問題，決定擇機更換密封水泵，由柱塞泵更換為離心式泵，延長該泵運行時間。

5 結語

通過對機械密封和沖洗水系統(tǒng)的改造，高壓甲銨泵在運行中沒有再發(fā)生因機封泄漏而引發(fā)的次生事故，高壓甲銨泵能夠滿足生產的需要，本次解決問題的成功經(jīng)驗也能為同類型離心泵提供借鑒。