泵用干氣密封在頻繁啟停工況下的故障淺析

董新民(中國(guó)石油集團(tuán)烏石化煉油廠鉗工車間， 新疆 烏魯木齊 830019)

泵用干氣密封在頻繁啟停工況下的故障淺析

董新民(中國(guó)石油集團(tuán)烏石化煉油廠鉗工車間， 新疆 烏魯木齊 830019)

干氣密封是一種新型的非接觸式軸封，干氣密封的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的密封觀念，將干氣密封技術(shù)和阻塞密封原理有機(jī)結(jié)合，“用氣封液或氣封氣”的新觀念替代傳統(tǒng)的“液封氣或液封液”觀念，可保證任何密封介質(zhì)實(shí)現(xiàn)零逸出，這就使得干氣密封在泵用軸封領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。下面根據(jù)干氣密封的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例分析，為在一些關(guān)鍵裝置離心泵選擇、使用干氣密封中存在相類似故障的解除提供指導(dǎo)。

干氣密封;氣膜;零泄漏;離心泵

1 前言

干氣密封即“干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封”是將開槽密封技術(shù)用于氣體密封的一種新型軸端密封，屬于非接觸密封。干氣密封與一般機(jī)械密封的平衡型集裝式結(jié)構(gòu)一樣，但端面設(shè)計(jì)有所不同，表面上有幾微米至十幾微米深的溝槽，端面寬度較寬。與一般潤(rùn)滑機(jī)械密封不同，干氣密封在兩個(gè)密封面上產(chǎn)生了一個(gè)穩(wěn)定的氣膜。這個(gè)氣膜具有較強(qiáng)的剛度使兩個(gè)密封端面完全分離，并保持一定的密封間隙，這個(gè)間隙不能太大，一般為幾微米。密封間隙太大，會(huì)導(dǎo)致泄漏量增加，密封效果較差；而密封間隙較小，容易使兩密封面發(fā)生接觸，因?yàn)楦蓺饷芊獾哪Σ翢岵荒芗皶r(shí)散失，端面接觸無潤(rùn)滑，將很快引起密封變形、端面過度發(fā)熱從而導(dǎo)致密封失效。這個(gè)氣膜的存在，既有效地使端面分開又使相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的兩端面得到了冷卻，兩個(gè)端面非接觸，故摩擦、磨損大大減小，使密封具有長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，從而延長(zhǎng)主機(jī)的壽命。

2 泵用干氣密封在頻繁啟停工況下的故障現(xiàn)象

我廠大芳烴P-2556機(jī)泵是大芳烴原料罐區(qū)的一臺(tái)主要供料泵，向裝置輸送混苯。該泵型號(hào)TDL2306.270沈陽天達(dá)泵業(yè)制造，由于介質(zhì)毒性較大需要保證機(jī)泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)零泄漏。該泵采用的是四川日機(jī)的CM08G-065型號(hào)密封，泵用機(jī)械＋干氣組合式密封，密封輔助系統(tǒng)為PL11+PL72+PL75，該密封為介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封和大氣側(cè)干氣密封前后串聯(lián)布置的結(jié)構(gòu)。第一級(jí)的機(jī)械密封為主密封，第二級(jí)干氣密封是作為安全密封來使用的。第一級(jí)機(jī)械密封基本上承受全部的壓差，該密封工作在泵輸送的工藝介質(zhì)中。第二級(jí)干氣密封通常情況在很低的壓差下工作。由于其摩擦副始終保持在非接觸狀態(tài)下運(yùn)行，沒有任何磨損，在一級(jí)機(jī)械密封損壞前能夠一直處于理想的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，故干氣密封是做為安全密封最適合的型式。密封氣體為0.5MP低壓氮?dú)?。?dāng)主密封泄漏時(shí)，泄漏介質(zhì)被抑制密封隔離，從CSD(抑制密封排液口)流向回收系統(tǒng)。

此泵從安裝試泵2010年11月到2011年9月，不到一年時(shí)間，AB兩臺(tái)泵共發(fā)生5次機(jī)械密封泄露故障。解體后發(fā)現(xiàn)都是由于一二級(jí)動(dòng)靜環(huán)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致泄漏發(fā)生。下圖為磨損動(dòng)靜環(huán)檢修時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)照片。(見圖1)

3 設(shè)備故障原因分析

從圖片中我們可以看出，二級(jí)干氣密封磨損相當(dāng)嚴(yán)重，一級(jí)相對(duì)來說要磨損程度較輕。

了解機(jī)泵的工藝參數(shù)：入口加濾網(wǎng)，出口壓力1.2MPa介質(zhì)溫度50℃

圖1 二級(jí)動(dòng)靜環(huán)磨損圖片

工藝狀況對(duì)機(jī)械密封的影響可以忽略不計(jì)，該泵機(jī)械密封泄漏時(shí)一二級(jí)幾乎同時(shí)泄漏，二級(jí)密封并沒有起到安全保護(hù)防止泄露的作用。也就是說該密封一二級(jí)同時(shí)磨損，或二級(jí)先于一級(jí)磨損才會(huì)導(dǎo)致該現(xiàn)象的發(fā)生。

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)記錄調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該泵為間歇性運(yùn)行，運(yùn)行周期短7～12小時(shí)，啟動(dòng)頻繁，平均1次/36小時(shí)左右。而干氣密封必須在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能形成穩(wěn)定的氣膜，開泵和停泵的瞬間是屬于干摩擦狀態(tài)，頻繁的開停泵首先導(dǎo)致干氣密封磨損，磨損后的干氣密封在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無法形成氣膜，致使干氣密封處于干摩擦狀態(tài)，摩擦溫升及顆粒物粉塵導(dǎo)致一級(jí)機(jī)械密封運(yùn)行環(huán)境惡化，一級(jí)也很快磨損，從而導(dǎo)致密封整個(gè)失效。

4 泵用干氣密封改造為串聯(lián)式雙端面機(jī)械密封

2011年10月將該泵的干氣密封改造為串聯(lián)式雙端面機(jī)械密封，采用PL11+PL52(緩沖液+高位罐)的封液方式，也可以做到機(jī)泵零泄漏。改造完到現(xiàn)在4個(gè)多月機(jī)泵運(yùn)行狀況良好。

5 結(jié)語

干氣密封正常工作時(shí)處于非接觸無磨損狀態(tài)，其壽命是機(jī)械密封的很多倍，對(duì)于提高系統(tǒng)安全性的意義不言而喻。但是在工藝要求頻繁啟停的工況下，很可能造成干氣密封系統(tǒng)過早的失效，反而不如串聯(lián)式雙端面機(jī)械密封安全可靠。

[1]JB/T4127.1-1999機(jī)械密封技術(shù)條件[S].

[2]顧永泉.零逸出密封技術(shù)[M].

[3]四川密封技術(shù)研究所.干氣密封原理及應(yīng)用[M].

董新民(1970- ),男，漢族，陜西大荔人，助理工程師，主要從事化工動(dòng)設(shè)備檢維修工作。