純環(huán)氧乙烷 P—1411 泵機(jī)封結(jié)構(gòu)型式改型

龐武超

摘 要：P-1411原機(jī)封采用的API682標(biāo)準(zhǔn)PLAN53A型機(jī)封，該密封為雙端面背靠背型式，選型存在一定的問題，當(dāng)稍微存在機(jī)封配件問題時(shí)，機(jī)封就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的泄漏，我們希望通過對(duì)機(jī)封結(jié)構(gòu)型式的改型，提高機(jī)封的使用壽命，降低檢修頻率，從而提高生產(chǎn)安全性，減少對(duì)環(huán)境的影響

關(guān)鍵詞：純環(huán)氧乙烷；機(jī)封；結(jié)構(gòu)；改型

中圖分類號(hào)：TQ223.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）11-0015-02

1 設(shè)備概況

我車間（揚(yáng)子石化乙二醇裝置）于2010年對(duì)環(huán)氧裝車系統(tǒng)原裝車泵G-1410泵進(jìn)行改造，更換成P-1411泵。該泵為環(huán)氧乙烷產(chǎn)品外送泵，工作介質(zhì)是環(huán)氧乙烷，該介質(zhì)極易發(fā)生爆炸（爆炸極限3%～100%）并且有毒，入口壓力0.3 MPa，出口壓力1.38 MPa，工作溫度-5 ℃。該泵機(jī)封原始采用的是API682標(biāo)準(zhǔn)中的PLAN11+72+75方案，由成都一通密封有限公司生產(chǎn)的2CW-CS單端面機(jī)封+干氣密封系統(tǒng)，如圖1所示。

投用后不久就出現(xiàn)了泄漏，接著對(duì)機(jī)封型式又進(jìn)行了改進(jìn)改型，于2010年8月改型為API682標(biāo)準(zhǔn)PLAN53A型式的雙端面機(jī)封，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

內(nèi)側(cè)動(dòng)環(huán)O型圈材質(zhì)升級(jí)為進(jìn)口FFKM，避免環(huán)氧乙烷的腐蝕，機(jī)封內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

該機(jī)封于2010年8月投用，一直沿用至今。2015年6月， P-1411A泵更換機(jī)封試車，在運(yùn)行到25 min時(shí)，機(jī)封突然發(fā)生噴射性泄漏。我們首先聯(lián)系廠家和檢維修車間檢修人員進(jìn)行技術(shù)交流，且檢修時(shí)全程參與檢修過程，嚴(yán)格控制拆檢程序，發(fā)現(xiàn)機(jī)封外側(cè)動(dòng)環(huán)O型圈腐蝕脹大，導(dǎo)致破裂失效。我們立即要求廠家技術(shù)人員來我廠進(jìn)行技術(shù)交流，通過交流，最后我們與廠家意見達(dá)成一致，機(jī)封存在一定的技術(shù)缺陷，決定再次進(jìn)行機(jī)封結(jié)構(gòu)型式的改型。

2 原因分析

究其原因，我們認(rèn)為該泵機(jī)封存在改型失誤。該泵采用的是雙端面背對(duì)背型式的機(jī)封，如圖3所示，兩個(gè)動(dòng)環(huán)背對(duì)背固定在軸套上，彈簧安裝在兩個(gè)動(dòng)環(huán)之間，且共用一個(gè)彈簧，彈簧較長。當(dāng)機(jī)封腔內(nèi)壓力與介質(zhì)側(cè)壓力存在壓差波動(dòng)時(shí)，兩個(gè)動(dòng)環(huán)就很容易發(fā)生軸向移動(dòng)的可能，這種現(xiàn)象在開停泵時(shí)趨勢(shì)最大，若O型圈與軸套之間存在制造偏差較大時(shí)，極易出現(xiàn)動(dòng)環(huán)在軸套上鎖死，不能回彈，導(dǎo)致摩擦副失效。

環(huán)氧乙烷介質(zhì)對(duì)常規(guī)的FKM的O型圈存在較大的腐蝕性，該機(jī)封在改造時(shí)，只對(duì)內(nèi)側(cè)動(dòng)環(huán)O型圈進(jìn)行了升級(jí)，其它位置的O型圈均未做材質(zhì)升級(jí)處理。此次檢修拆檢發(fā)現(xiàn)，外側(cè)動(dòng)環(huán)O型圈損壞失效原因是：

停泵時(shí)，泵腔壓力瞬間高于機(jī)封腔壓力，內(nèi)側(cè)動(dòng)環(huán)連同彈簧以及外側(cè)動(dòng)環(huán)整體向外側(cè)軸向位移，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)摩擦副失效泄漏環(huán)氧乙烷至機(jī)封腔內(nèi)，外側(cè)動(dòng)環(huán)O型圈FKM材質(zhì)在環(huán)氧環(huán)境中，被溶脹破壞，最終導(dǎo)致破裂失效。

該密封系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)：

①存在很大的泄漏隱患。

②環(huán)氧乙烷泄漏后該泵會(huì)聯(lián)鎖停泵，影響安全生產(chǎn)。

③泄漏較大的話，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸事故。

④檢修頻次較多，泵體倒空是浪費(fèi)環(huán)氧乙烷介質(zhì)，同時(shí)影響環(huán)境。

3 改型方案的確定和實(shí)施

結(jié)合環(huán)氧乙烷的性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，加上車間原有G-1410A泵的使用經(jīng)驗(yàn)，我們決定將機(jī)封改型為原G-1410泵使用的同種沖洗方案（API682PLAN53A）的串聯(lián)型式，即機(jī)封內(nèi)部型式為兩套摩擦副串聯(lián)安裝在機(jī)封腔內(nèi)，如圖4所示。

改型后的機(jī)封在沖洗形式上與改造前無差別，操作及維護(hù)方法基本一致，只是內(nèi)部結(jié)構(gòu)稍作調(diào)整，但是，為防止O型圈被環(huán)氧乙烷介質(zhì)腐蝕溶脹的再次發(fā)生，將機(jī)封所有O型圈材質(zhì)全部升級(jí)為FFKM，并且跟廠家溝通后決定使用杜邦公司生產(chǎn)的專門耐環(huán)氧乙烷的特定FFKMO型圈。

此次機(jī)封改型，現(xiàn)場(chǎng)不需要增減任何設(shè)備設(shè)施，只需機(jī)封廠家對(duì)其設(shè)計(jì)的原有機(jī)封型式稍作改動(dòng)，并作必要的核算即可，所以，我生產(chǎn)車間不許做任何投資。

4 投用后的實(shí)際運(yùn)行情況

P-1411A于2015年中旬已經(jīng)將改型后的機(jī)封投入使用。經(jīng)過近大半年的實(shí)踐檢驗(yàn)，機(jī)封緩沖液壓力和液位非常穩(wěn)定，未發(fā)生泄漏；改造后密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，操作也相應(yīng)簡(jiǎn)化，不必?fù)?dān)心壓力波動(dòng)對(duì)機(jī)封帶來的失效，極大地提高了該泵的運(yùn)行平穩(wěn)率。

5 結(jié) 語

P-1411A改造至今，機(jī)封緩沖液壓力和液位非常穩(wěn)定，未發(fā)生泄漏，對(duì)該泵的振動(dòng)、溫度、泄露監(jiān)測(cè)也非常平穩(wěn)，完全能夠達(dá)到設(shè)定的檢修周期半年以上的目的。對(duì)該泵的機(jī)封內(nèi)部結(jié)構(gòu)型式的改型獲得成功。

參考文獻(xiàn)：

[1] ANSI API610：2004/ISO13709，石油、石化和天然氣工業(yè)用離心泵（第 10版）[S].

[2] ANSI API682：2004/ISO21049，標(biāo)準(zhǔn)沖洗布置和輔助硬件圖PPT課件 密封標(biāo)準(zhǔn)沖洗方案的解釋（第3版）[S].