苯乙烯GA210泵機械密封失效分析及解決方案

莫才頌，王崗罡，吳海智

( 1.廣東石油化工學院機電工程學院，廣東 茂名 525000；2.中國人民解放軍駐211廠軍事代表室，北京 100076；3.茂名石油化工公司，廣東 茂名 525000)

1 苯乙烯GA210泵簡介

GA210是一臺離心泵，輸送的介質(zhì)是DA204多乙苯塔反應(yīng)之后的殘油，含苯成分較高。軸封采用端面機械密封，機械密封的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 機械密封結(jié)構(gòu)示意圖

該泵在實際運行中，機械密封時常發(fā)生泄漏，尤其是系統(tǒng)不穩(wěn)定、裝置開停車期間，機械密封在安裝運行1周左右開始微漏，1～2個月內(nèi)泄漏量增大，無法繼續(xù)使用，嚴重影響了裝置的環(huán)保達標和長期穩(wěn)定運行，導致了工藝車間倒泵比較頻繁，造成系統(tǒng)不穩(wěn)，增加工藝操作難度。檢修比較頻繁，檢修工的勞動強度增大，檢修造成零部件成本大大提高，增大了安全事故發(fā)生系數(shù)，嚴重影響裝置的正常生產(chǎn)，同時也造成環(huán)境的污染。本文著重就機封泄漏的現(xiàn)象進行分析，并采取相應(yīng)的有效改進措施，以確保該泵的運行質(zhì)量，提高泵的運行周期。

2 機械密封失效原因分析

其故障原因進行了分析，對機械密封失效因素的確定，并繪制了因果分析圖如圖2所示。

圖2 GA210泵機械密封失效分析圖

2.1 操作溫度高

2012年5月，苯乙烯裝置為了提高苯乙烯的收益，對操作工藝參數(shù)進行了改變，DA204多乙苯塔的操作溫度由原來的139℃上升至289℃，GA210泵輸送的介質(zhì)溫度原來的139℃上升至289℃。溫度改變后，GA210泵機械密封頻繁出現(xiàn)故障，由原來6～9個月的使用壽命降到10～20d，介質(zhì)溫度高嚴重影響機械密封的壽命。

2.2 密封圈不耐高溫

工藝改變后每次檢修檢查發(fā)現(xiàn)機械密封的靜環(huán)磨損嚴重，動環(huán)有燒損的痕跡，密封圈嚴重老化，斷裂；機械密封的彈簧及密封腔內(nèi)結(jié)焦嚴重。工藝改變前后的檢修出現(xiàn)情況統(tǒng)計對照見表1。由表1結(jié)果可見，溫度對機械密封圈的使用壽命影響很大。

為了找出GA210泵機械密封壽命短的原因，對

表1 GA210動靜環(huán)密封圈損壞情況統(tǒng)計表

2.3 端面潤滑冷卻不良，加劇機械密封靜環(huán)磨損

因為該機封為單端面機械密封，是靠輸送的介質(zhì)本身在摩擦副間形成油膜而潤滑，但介質(zhì)的溫度由139℃升至289℃，無法在摩擦副之間形成油膜潤滑，所以加劇了機械密封靜環(huán)的磨損。并且由于密封腔內(nèi)結(jié)焦嚴重，彈簧失效，在摩擦副間夾進雜質(zhì)之后靜環(huán)端面就產(chǎn)生較深的溝痕，統(tǒng)計情況見表2。由此說明了介質(zhì)的溫度也是影響了泵的正常運轉(zhuǎn)的原因。

表2 GA210泵機械密封損壞對比表

2.4 檢修人員培訓不夠

參與檢修的人員都是經(jīng)過培訓取得上崗資格的。因此，檢修人員培訓不夠不是主要原因。

3 改進措施

針對機械密封換效的原因，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，進行分析研究，提出解決GA210乙苯泵故障頻繁的方案。

3.1 在機械密封處加沖洗冷卻管，保持密封腔內(nèi)冷卻循環(huán)液暢通

針對密封腔內(nèi)結(jié)焦以及含固體顆粒等情況，通過增加沖洗水，在一定程度上起到了較好的作用。如圖3所示，在機封的靜環(huán)座上加工出沖洗水眼，引入0.7MPa的工藝冷凝液，阻止工藝介質(zhì)中的顆粒雜物進入機封密封腔內(nèi)，同時防止工藝介質(zhì)的結(jié)晶，改善機封密封腔內(nèi)介質(zhì)環(huán)境，使機封的動靜環(huán)摩擦副工作在干凈的環(huán)境中，確保冷卻水的順暢，消除管路堵塞結(jié)垢，使密封溫度降低，延長機封的使用壽命。

圖3 沖洗冷卻管

3.2 改良密封圈的材料

根據(jù)該泵介質(zhì)含有泥沙等固體顆粒且有一定腐蝕性及高溫的特點，密封副選用硬質(zhì)合金對硬質(zhì)合金，并且密封面帶銳角，防止固體顆粒進人密封面之間。硬質(zhì)合金具有高硬度、耐磨損、耐高溫、線膨脹系數(shù)小、摩擦系數(shù)低等一系列綜合優(yōu)點，完全可以滿足介質(zhì)要求，其余各部件選奧氏體不銹鋼。

3.3 改善潤滑條件

正確選用潤滑油，使用高質(zhì)量的耐高溫潤滑油并加強冷卻的潤滑措施，潤滑冷卻液充足，及時帶走密封產(chǎn)生的摩擦熱和泵送熱流體傳導的熱量，保證潤滑冷卻液流過機械密封的溫升不能過高。

3.4 效果檢查

GA210多乙苯塔底泵自2012年8月23日試車之后一直運行，已經(jīng)運行了300多天都沒有出故障，能滿足工藝生產(chǎn)的要求，設(shè)備狀況良好。

4 結(jié)語

對GA210多乙苯塔底泵機械密封的改進，提高了機械密封的使用性能，解決了機械密封泄露、使用壽命短的問題，降低了設(shè)備維護和維修費用，保證了裝置的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

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