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1、2005年第2期·41·高速泵机械密封泄漏原因分析及改造庄永福(天津石化公司,天津300271)摘要乙烯装置丙烯外送泵为GSB型高速泵,密封频繁泄漏,通过对其机械密封端面比压的核算与分析,并对其机械密封动环材料及结构的分析找到了密封失效的原因,有针对性地对其进行综合改造,收到良好效果。关键词高速泵机械密封泄漏分析改造天津石化公司乙烯装置丙烯外送泵为下游聚丙环、推环、弹簧、弹簧座、辅助密封圈、卡环等。推环、烯装置提供原料,该泵对于整个聚丙烯装置极为重弹簧、弹簧座、以及卡环,辅助密封圈有“O”形橡胶要,反应所用的液态丙烯全部都由它来供给。该泵自
2、圈和PTFE楔形环,静环材料都为石墨(M106K)。2001年4月投用以来,两台泵曾多次发生润滑油、密其动环材料有所不同,60A和60C的动环都是由硬封液和丙烯泄漏故障。虽经多次检修,更换新的机械质合金YG6制成的,而60B的动环,其基体材质为密封部件,但效果甚微。我们通过分析其泄漏的原0Cr18Ni12M02Ti,在其密封端面上堆焊一层厚度为因,有针对性地进行了综合改造,收到了良好效果。1.5mm的硬质合金。1基本情况2机械密封泄漏分析丙烯外送泵为立式高速泵,其型号为GSB,由高速泵增速器与泵体之间有一空腔,泄漏的润航天工业总公司第十一研
3、究所研制。该泵由电机、滑油和密封油都积聚在这里,经排油孔引至泵体外增速器、泵体、强制润滑系统、密封液循环系统等部的油杯中。该泵自投用以后,就有油漏出流到油杯分组成。其性能参数如表1。里,每隔3～5天就需要给泵增速器油箱补加润滑表1油。在运转1～2个月后,机械密封密封性能开始恶输送介质丙烯介质密度540kg/m3化,密封油向外泄漏,油杯及密封油罐内油的颜色变电机转速2950r/min泵转速10275r/min为黑色。这说明丙烯液已窜至密封腔,并进入密封进口压力(表)1.8MPa出口压力(表)4.3MPa油罐和油杯中,泵体振动加大,最后丙烯大量
4、泄漏,进口温度32℃出口温度34℃流量50m3/h电机功率90kW导致密封油罐压力过高而停车。对高速泵进行解体增速器为二级齿轮增速,输入轴转速(即电动机检查后发现,机械密封60B静环密封端面已破损,转速)为2950r/min,输出轴转速为10275r/min,两动环端面上粘有一圈黑色石墨粉,60A磨损比较严轴封采用了不同的形式。上轴封(即输入轴轴封)为重,60C仅有轻微磨痕。唇形密封(橡胶骨架唇封)。下轴封(即输出轴轴封)2.1机械密封端面比压核算机械密封的技术参数如表2所示。为机械密封,其代号为60℃。增速器内装有润滑表2机械密封的技术参
5、数油,由强制润滑系统进行循环,对下部机封进行润项目60A60B60C滑、冷却。外径D1mm343842泵体部分的轴封为两套串联的机械密封,上部外径D2mm394645机械密封代号为60B,下部机械密封代号为60A。平衡直径D3mm36.0540.2441.2两套机械密封之间的密封腔充满密封油,在密封液密封腔压力P1MPa0.40.40.4密封外侧压力P2MPa30.40.4补给循环系统内(包括一个密封油罐)进行循环,对弹簧比压PmMPa0.350.280.12机械密封进行润滑、冷却。载荷系数K1/K20.58/0.420.71/0.230.
6、81/0.2这三套机械密封都由如下部件组成:动环、静膜压系数λ0.50.50.5©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.化工设备与管道第42卷·42·[1]根据端面比压的计算公式;3改造方案P=Pm+P1(K1-λ)+P2(K2-λ)3.160A静环和辅助密封圈的改造计算出:60A、60B、60C的端面比压为0.58MPa、0.360A摩擦副的静环为浸树脂石墨,在介质为轻MPa、0.12MPa。通常,离心泵用机械密封的端面烃类、高速的情况下,树脂浸渍石墨材
7、料工作性能较比压值一般在0.3～0.6MPa之间。从以上核算可好。但是石墨环在工作的过程中,磨损粉末如果聚以看出,泵体侧机械密封60A的端面比压值为0.58集在辅助密封圈处,特别是聚四氟乙烯刃形密封处,MPa,在该范围之内。实际上,该机封在刚投用时,会使密封刃产生压痕,甚至还会阻碍补偿环的补偿是不漏丙烯的,说明其端面比压值是合适的。至于作用。在改造中,选用了强度高、摩擦性能和耐温性运转到后期出现泄漏,这主要是由于60B静环端面较好的浸银石墨环。保持系统操作的稳定性。损坏、动环失去平衡,导致泵轴振动,从而加剧了要保证密封性能,辅助密封圈应具有
8、良好的弹60A的磨损,造成了丙烯的泄漏。增速器侧机械密性。基于以上辅助密封圈的失效分析,将辅助密封封60B的端面比压值为0.3MPa,其端面比压值有圈由聚四氟乙烯楔形圈改为氟橡胶
