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1、乙烯裝置盤油泵機(jī)械密封失效原因分析及處理
乙烯裝置盤油泵機(jī)械密封失效原因分析及處理
摘 要:E-GA153A/B盤油循環(huán)泵是乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備,工作介質(zhì)為盤油,溫度169℃,出口壓力1.028Mpa,在開車期間屢次出現(xiàn)大氣側(cè)機(jī)械密封泄漏,導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定,制約著乙烯裝置的開車運(yùn)行;文章對其機(jī)械密封失效原因進(jìn)行了分析,并提出了解決方法,收到了良好的效果。
關(guān)鍵詞:盤油循環(huán)泵;機(jī)械密封;失效
1 概述
中沙石化乙烯裝置盤油循環(huán)泵E-GA153由美國ITT公司制造,BB2型雙支撐雙吸離心泵,其為急冷油塔DA151塔中部中質(zhì)油
2、回流泵;工藝作用是調(diào)節(jié)DA151急冷油塔塔頂、塔釜溫度,其熱量由工藝水系統(tǒng)換熱帶走;此外,盤油系統(tǒng)還肩負(fù)著為急冷系統(tǒng)提供沖洗油的作用。在乙烯裝置試車期間,因其機(jī)械密封泄漏問題停車維修累計達(dá)6次,導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定,嚴(yán)重制約著乙烯裝置的開車運(yùn)行。
2 E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封使用情況
2.1 E-GA153盤油泵設(shè)計參數(shù)
介質(zhì)條件:盤油
介質(zhì)溫度:169℃
比重:0.863
吸入口壓力:正常0.31MpaG,最大0.75 MpaG
吐出口壓力:1.03 MpaG
額定流量:3067m3
泵轉(zhuǎn)速:1490rpm
3、
2.2 E-GA153盤油泵機(jī)械密封使用情況
E-GA153盤油泵軸封選用的是約翰克蘭公司604型雙端面機(jī)械密封,即兩套單端面波紋管機(jī)械密封"背靠背"組成,密封室把泵內(nèi)介質(zhì)和大氣隔開,動環(huán)材料為碳化硅,靜環(huán)為金屬波紋管,輔助密封沖洗方案PLAN53A,緩沖液使用15#白油,緩沖罐氮?dú)饷芊鈮毫?45PSI。此種雙端面機(jī)械密封的兩道密封摩擦副產(chǎn)生的熱量全部由機(jī)封內(nèi)部泵送環(huán)循環(huán)輸送的密封液來進(jìn)行沖洗冷卻。其主要特點(diǎn)是低摩擦,高傳熱、符合API 610和API 682標(biāo)準(zhǔn)、平衡性較好,實現(xiàn)雙補(bǔ)償,可適應(yīng)系統(tǒng)壓力的驟升驟降。但操作程序較復(fù)雜,其必須先建立密封液位,加壓,在進(jìn)行灌泵,否那么易造
4、成系統(tǒng)反壓,損壞機(jī)械密封波紋管。
E-GA153盤油循環(huán)泵在乙烯裝置試車期間屢次出現(xiàn)大氣側(cè)機(jī)械密封泄漏,造成設(shè)備停機(jī)檢修,導(dǎo)致盤油系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
3 機(jī)械密封失效的原因分析
3.1 E-GA153盤油循環(huán)泵運(yùn)行過程中機(jī)械密封情況監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1:
介質(zhì)溫度:100℃ 軸承振動均在2.8mm/s以內(nèi)。
注:以上測量點(diǎn)均為不銹鋼材質(zhì),測量均存在誤差。
由表內(nèi)數(shù)據(jù)可以看出:機(jī)械密封壓蓋溫度到達(dá)78℃,白油回流管道溫度到達(dá)97℃;機(jī)械密封非驅(qū)動端溫度比驅(qū)動端溫度要高近20℃。
結(jié)合現(xiàn)場實際情況,我們認(rèn)為白油罐冷卻水盤管換熱效果差,進(jìn)水回水溫差??;冷
5、卻水線進(jìn)水共4路,其中2路冷卻軸承箱,2路冷卻白油罐,且軸承箱冷卻水線為直段翅片管,壓降較小,白油罐冷卻水線為盤管,進(jìn)出白油罐的水線有一段縮徑管,壓降較大,導(dǎo)致進(jìn)水直接從軸承箱冷卻水線回水,白油罐進(jìn)水壓力較低,具體表現(xiàn)為白油罐油溫過高。
3.2 損壞的機(jī)械密封解體檢查情況
我們對損壞的機(jī)械密封進(jìn)行了解體檢查,解體檢查情況見附圖;從解體檢查情況看,波紋管組件等未見損傷,從圖3、4看密封面磨損輕微,但有結(jié)焦的現(xiàn)象發(fā)生,結(jié)焦物易對滑動件發(fā)生阻擾,并阻止密封面磨損時的隨動,密封的輕微外漏應(yīng)該與結(jié)焦有關(guān)。
3.3 機(jī)械密封的失效原因分析
E-GA153盤油循環(huán)泵輸送介質(zhì)溫
6、度較高,到達(dá)169℃,密封沖洗方案選用的又僅是PLAN53A沖洗方案,導(dǎo)致機(jī)械密封運(yùn)行過程中溫度過高,沖洗回油管線溫度最高到達(dá)92℃,溫度升高,使密封端面間液膜易汽化,磨損加劇;溫度升高使動靜環(huán)產(chǎn)生熱變形,密封泄漏量增大。同時,在拆檢機(jī)械密封過程中,發(fā)現(xiàn)大氣側(cè)機(jī)封動環(huán)兩側(cè)結(jié)有大量的硬質(zhì)焦,這些結(jié)焦物是由于輸送急冷油溫度高,機(jī)械密封在運(yùn)行過程中緩沖液溫度到達(dá)80℃,高溫白油遇大氣發(fā)生結(jié)焦積炭,這些堅硬的焦粒會隨著設(shè)備運(yùn)行時間的增長而在大氣側(cè)機(jī)封動環(huán)密封面累積,逐漸損壞密封面,最終造成大氣側(cè)機(jī)封泄泄漏。由于原設(shè)計中沒有PLAN62沖洗方案,沒有預(yù)留口,無法使用氮?dú)鉀_洗隔離,白油結(jié)焦和壓蓋溫度高的問
7、題無法得到緩解,屢次由于大氣側(cè)機(jī)械密封外漏嚴(yán)重造成停車檢修,現(xiàn)場被迫采用臨時措施,從公用工程接氮?dú)饽z管至密封處進(jìn)行冷吹。
4 E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封的改造
為保證盤油系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,我們決定對 E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封進(jìn)行技術(shù)改造,以消除盤油循環(huán)泵運(yùn)行過程中存在的隱患。我們與約翰克蘭科技進(jìn)行合作改造,共同探討E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封的技術(shù)改造放案。
通過上述的分析,以及實際運(yùn)行中存在的問題,我們認(rèn)為應(yīng)將E-GA153盤油循環(huán)泵機(jī)械密封沖洗方案由現(xiàn)在的PLAN53A方案改為PLAN53A+PLAN62方案。經(jīng)過核實原機(jī)械密封設(shè)計圖發(fā)現(xiàn),原機(jī)械密封
8、設(shè)計在結(jié)構(gòu)上沒有預(yù)留PLAN62接口,無法直接配管接氮?dú)鉀_洗,要在原根底上增加PLAN62方案需重新加工機(jī)械密封壓蓋,更換機(jī)械密封軸套,現(xiàn)場從公用工程站配制氮?dú)夤芫€引至機(jī)械密封壓蓋,使用氮?dú)鈦砀綦x大氣,冷卻機(jī)封;同時,對原冷卻管線進(jìn)行改造,使其流通通暢。按此改造思路,對原機(jī)械密封的部件由翰克蘭科技進(jìn)行重新設(shè)計并加工制造,改造后,利用檢修時機(jī),進(jìn)行了現(xiàn)場實際應(yīng)用。
5 改造效果
2021年6月,我們將加工改造后的機(jī)械密封安裝在E-GA153A盤油循環(huán)泵上試運(yùn)行,經(jīng)過改造的機(jī)械密封使用正式的氮?dú)獯祾?,防止了大氣?cè)機(jī)械密封因白油結(jié)焦損壞,同時,通過冷卻管線的改造,降低了機(jī)械密封的運(yùn)行
9、溫度。E-GA153A盤油循環(huán)泵從改造后開車至今已經(jīng)運(yùn)行一年多了,機(jī)械密封始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài),保證了乙烯裝置盤油系統(tǒng)的穩(wěn)定,為乙烯裝置的平安、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行提供了堅實的保障。
另外,通過改造,大大降低了E-GA153盤油泵的維修本錢,此種集裝式雙端面機(jī)械密封為美國進(jìn)口,價格昂貴,每套達(dá)幾十萬元人民幣,改造后,運(yùn)行周期大大延長,節(jié)省了大量的維修費(fèi)用,收到了良好的效果。
參考文獻(xiàn)
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張清蘊(yùn),現(xiàn)任設(shè)備管理部區(qū)域經(jīng)理,主要從事乙烯裝置設(shè)備管理工作。