Flowserve主输油泵高压机械密封国产化改造.pdf

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1、l18化工机械2011年Flowserve主输油泵高压机械密封国产化改造朱应韶’(惠州市大亚湾华德石化有限公司)擒要针对主输油泵Flowserve高压机械密封在使用中出现的问题，从动静环结构、紧固机构、材料选择等方面提出国产化改造的解决方案。并分析了改造后的应用情况。关键词高压机械密封输油泵动静环紧固机构改造中围分类号TQ051．2l文献标识码B文章编号0254-6094(201I)Ol-0118-05某公司有6台大型进口Flowserve输油泵，其中NPl02—1、NPl02-2两台主输油泵于2005年7月投入

2、运行。该泵型号为12／14LPLD20，为中剖双吸式单级离心泵，排量1400m’／h，设计人口压力3．8MPa，出口压力6．1MPa。泵的轴封采用Flowserve原装进口机械密封，该机械密封为集装式、单端面、平衡型高压机械密封。1存在的主要问题该泵机械密封的工作条件为：设计介质压力6．4MPa。轴径97ram，转速2980r／min，介质为原油，介质温度0—50℃。Flowserve机械密封存在的主要问题有：a．该主输油泵在投产初期运行正常，但随着时间的推移机械密封开始渗漏，运行4000h渗漏较大，达到线状，而

3、更换密封原件以后每4000h又出现同样的现象，表明该机械密封运行寿命较低；b．传动轴套紧定螺钉紧固力不够可靠，长周期运行后轴套易产生打滑现象，导致机械密封不能正常运行；c．Flowserve机械密封进口费用昂贵，且供货周期长。2技术分析图1为Floeserve公司的主输泵机械密封，该密封属于普通的旋转式平衡型密封。图1原Flowserve机械密封在几次机械密封故障的检修中发现：a．SiC动环表层局部剥落、同时出现裂纹，防转止口处也出现局部剥落，如图2—4所示。这种故障现象在渗漏的机械密封中都普遍存在。·朱应韶，男

4、，1977年9月生，助理工程师。广东省惠州市，516081。图2动环防转止口剥落第38卷第1期化工机械l19图3动环表层剥落图4动环表层裂纹b．传动轴套出现过移位，其原因为紧定螺钉抱轴力度不够，使轴套产生滑移，致使动静环贴死。所幸的是这次事件发生在停泵时，停泵后盘车发现盘车不动，再进一步检查发现了该故障。分析Flowserve机械密封的结构，并结合上述问题，有以下几个问题值得思考：a．在高压下，除端面摩擦功率大之外，搅拌功率也大，紧定螺钉容易打滑。b．普通密封零件容易产生力变形和热变形。c．旋转零件过多，易产生振

5、动和液力冲击，密封工作状态不平稳。同时，也会产生较大的搅拌热。弹簧在旋转过程中弹力不易得到保证，密封端面比压不稳定。d．密封摩擦副端面未采取任何强制润滑措施。密封端面润滑不良．会导致过快磨损而失效。o．传动机构太薄弱．特别是传动环的紧定螺钉。非常容易打滑。3基本参数确定主输油泵机械密封工作时，其pV值计算如下：设计介质压力P6．4MPa轴转速n2980r／min密封面均径D。130mm平均周速y20．3m／spV值pV129．9MPa·m／s在如此高的pV值情况下，若按常规密封设计，将导致端面比压和P。V值增高，

6、密封端面的液膜将形成汽化，加剧磨损，最终导致密封的破坏。根据上述工况，结合APl682密封标准要求，确定国产化改造的机械密封技术参数如下：机封冲洗方案API682PLAN31弹簧比压P．0．2MPa载荷系数K0．72反压系数A0．5介质压力P6．4MPa端面比压P．1．6MPa密封使用寿命不小于8000h4关键技术问题的解决4．1动环防转止口剥落问题原Flowserve机械密封动静环均采用SiC材料。SiC具有耐磨、摩擦系数小、重量轻的优良特性，但脆性却是它最大的缺点，特别是棱角部位受冲击载荷影响易裂。考虑到机封

7、工作压力较高，线速度及pV值高，运行时特别是启停泵时受到的冲击力较大，决定采用YG6硬质合金作为动环。YC,6硬质合金同样具有非常耐磨的优点，同时。它的抗弯强度是SiC陶瓷的几倍。对于静环，仍采用SiC。这样，动环硬质合金与静环SiC组对，一方面能充分发挥SiC的摩擦系数小、有一定的自润滑性的特性，又能保证动环具有足够的抗冲击性，防止剥落与裂纹，同时能有效避免动静环在高py值下的粘结损坏。静环使用SiC还有另外一个原因，因SiC有重量轻的优点．对于大轴径上的静环采用SiC，可使静环与压盖密封处的0形圈受静环自重力

8、的影响最小。如果使用重量大的材料，在长期的使用过程中，有可能使O形圈的下部受静环压迫而逐步变形，导致静环下移，可能使0形圈的上部过于松驰．而使用轻质的SiC则可使这种影响变120化工机械2011年得最小。另外，原Flowserve动环组件设计过于复杂，传动旋转组件较多，如图5所示，这样复杂的设计易产生振动和液力冲击，密封工作状态不平稳。同时，也会产生较大的搅拌热。为此，将