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高速泵机械密封泄漏原因分析及改造
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油封, 骨架油封, 石墨填料环, 汽封, 轴封, ...
乙烯装置丙烯外送泵(位号E-GA301A/B)为下游聚丙烯装置提供原料,该泵对于整个聚丙烯装置具有极其重要的作用,反应所用的液态丙烯全部都由它来供给,所以一旦该泵出现问题,则将导致整个乙烯、聚丙烯装置停车,该泵自2001年4月投用以来,两台泵曾多次发生润滑油、密封液和丙烯泄漏故障。虽经多次检修,更换新的机械密封部件,但效果甚微。该泵频繁故障,不但损耗了大量丙烯,增加了检修费用,而且还给整个聚丙烯装置的稳定生产带来了很大的隐患。我们通过分析其泄漏的原因,有针对性地进行了综合改造,受到了良好效果。

一、基本情况:

E-GA301泵为型号为GSB的立式高速泵,航天工业总公司第十一研究所制造。由电机、增速器、泵体、强制润滑系统、密封液循环系统等部分组成。

增速器为二级齿轮增速,输入轴转速即电动机转速为2950r/m,输出轴转速为10275r/m,两轴封采用了不同的形式。上轴封(即输入轴轴封)为唇形密封(橡胶骨架唇封),下轴封(即输出轴轴封)为机械密封,其代号为:60C,增速器内装有润滑油,由强制润滑系统进行循环,对下部机封进行润滑、冷却。

泵体部分的轴封为两套串联的机械密封,上部机械密封代号为60B,下部机械密封代号为60A。两套机械密封之间的密封腔充满密封油,在密封液补给循环系统内(包括一个密封油罐)进行循环,对机械密封进行润滑、冷却。

这三套机械密封都由如下部件组成:动环、静环、推环、弹簧、弹簧座、辅助密封圈、卡环等。椎环、弹簧、弹簧座以及卡环,辅助密封圈有“O”形橡胶圈和PTFE楔形环,静环材料都为石墨(M106K)。其动环材料有所不同,60A和60C的动环都是由硬质合金YG6制成的,而60B的动环,其基体材质为oCrl8N112M02Ti,在其密封端面上堆焊有一层厚度为1.5mm的硬质合金。

二、机械密封泄漏分析:

高速泵增速器与泵体之间有一空腔,泄漏的润滑油和密封油都积聚在这里,经排油孔引至泵体外的油杯中。该泵自投用以后,就有油漏出流到油杯里,每隔3—5天就需要给泵增速器油箱补加润滑油。在运转1—2个月后,机械密封密封性能开始恶化,密封油向外泄漏,油杯及密封油罐内油的颜色变为黑色,并开始有丙烯窜至密封腔进入密封油罐和油杯中,泵体振动加大,最后丙烯大量泄漏,导致密封油罐压力高报警而停车。对高速泵进行解体检查,发现机械密封60B静环密封端面已破损,动环端面上粘有一圈黑色石墨粉,60A磨损比较严重,60C仅有轻微磨痕。

三、改造方案:

1、60A静环和辅助密封圈的改造

60A摩擦副的静环为浸树脂石墨,在介质为轻烃类、高速的情况下,浸树脂石墨材料工作性能较好。但是,浸树脂石墨环在工作的过程中,磨损粉末如果聚集在辅助密封圈处,特别是聚四氟乙烯刃形密封处,会使密封刃产生压痕,甚至还会阻碍补偿环的补偿作用。在改造中,选用了强度高、摩擦性能和耐温性较好的浸银石墨环。保持系统操作的稳定性。

要保证密封性能,辅助密封圈应具有良好的弹性。基于以上辅助密封圈的失效分析,将辅助密封圈由聚四氟乙烯楔形圈改为氟橡胶0形圈,同时安装一个矩形截面的填充聚四氟乙烯垫圈,垫圈的内径与密封体接触部位紧密贴合,防止固体颗粒进入密封圈密封面。另外,由于介质压力较高,该垫圈还可以起到防止橡胶圈被挤出的作用。此外,0形密封圈采用轴向浮动安装结构,由于弹簧力通过矩形推环直接作用在补偿环上,当补偿环补偿移动时,0形圈上的移动点有两个。这样做既保证了补偿环的补偿作用,又保证了辅助0形圈的密封作用,从而提高密封的可靠性。由于橡胶密封圈的摩擦力大,也可以增大补偿环在非正常操作时的缓冲作用,保护摩擦端面。

2、60B动环改造

增速器侧机械密封60B的端面比压值虽然偏小,但是其密封端面两侧压力为零,泵转速又很高,因此采用大的端面比压值反而会加剧其磨损。因此,采取了不改变端面比压,只改变动环的材质、结构,将原来的动环重新设计。

经改造后的密封,自2001年11月投入运行后运转至今,运转状况良好,累计正常运行时间超过2年,至今未发生泄漏,密封效果非常好。仅配件和安装方面的经济效益就非常著。

四、结束语:

针对高速泵机械密封泄漏的原因,通过对3套密封采用综合改造,延长了高速泵的维修周期,彻底消除了这一不安全的隐患,很好地解决了问题。这种方法对解决工况相似的设备泄漏问题,有一定的参考价值。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (10/27/2010)
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