儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)石腦油泵機(jī)械密封改造

呂文明，范建波，周洪波，柳念先，馬衛(wèi)偉

(中國石油獨(dú)山子石化公司，新疆 獨(dú)山子 833600)

目前石油化工生產(chǎn)裝置中用量最大的泵是離心泵，據(jù)統(tǒng)計(jì)約占全部用泵的90%左右。而離心泵最常用的軸端密封形式為機(jī)械密封。由于石油、石化工業(yè)中泵送流體大多具有易燃、易爆、劇毒、污染嚴(yán)重等特點(diǎn)，機(jī)封泄漏后的介質(zhì)泄漏，可能造成著火爆炸，人員傷亡，人員中毒等。單端面機(jī)械密封很難達(dá)到目前安全生產(chǎn)的要求，因此單端面機(jī)械密封改成密封性更好、安全性更高的雙端面機(jī)械密封勢(shì)在必行。

某石化公司乙烯儲(chǔ)運(yùn)車間4臺(tái)石腦油泵是單機(jī)離心泵，設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。現(xiàn)場(chǎng)流程設(shè)計(jì)為煉油新區(qū)的石腦油與來自乙烯裂解車間的C5，經(jīng)過管道送入儲(chǔ)罐（55-T-0001A～E）儲(chǔ)存、切水后，通過石腦油泵（55-P-0001A/B/C/D）送至乙烯裂解車間,為3～4臺(tái)裂解爐供應(yīng)裂解原料（表1、圖1）。從工藝作用可以看出石腦油泵能否長(zhǎng)周期安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)乙烯裝置能否平穩(wěn)的運(yùn)行。

表1 4臺(tái)石腦油泵的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)

圖1 石腦油泵工藝流程圖

1 高危泵機(jī)封和系統(tǒng)的選型

根據(jù)設(shè)備的工況參數(shù)：介質(zhì)為石腦油含硫化氫，溫度常溫，壓力見下表2，參考高危泵密封選型方案選用帶壓雙端面串聯(lián)密封。兩套密封芯間的密封腔壓力高于介質(zhì)壓力，有效保證介質(zhì)不會(huì)泄漏到大氣中，提高設(shè)備安全性。

采用 PLAN11+53 的沖洗方案。此種方案適用于不允許輸送介質(zhì)泄漏到大氣中的情況，通過現(xiàn)場(chǎng)壓力源，保證封液壓力始終高于密封腔壓力，阻止密封介質(zhì)的泄漏。

表2 機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)壓力分析

表3 新舊密封沖洗方案性能比較

壓力源有幾種形式：53A 使用現(xiàn)場(chǎng)的氮?dú)庠醋鳛閴毫υ矗?3B 采用蓄能器作為壓力源，53C 采用增壓缸引入介質(zhì)側(cè)壓力作為壓力源。

按照上表2“機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)壓力分析”，考慮氮?dú)庠垂芫€的壓力損失，減壓閥與單向閥的壓降，壓力源一般需要高于封液壓力0．1MPa。位號(hào)55-P-0001ABCD所需的壓力源壓力約為0．7MPa，而儲(chǔ)運(yùn)聯(lián)合車間能提供的氮?dú)庠磯毫ψ罡咧荒苓_(dá)到0．6MPa，因此現(xiàn)場(chǎng)氮?dú)庠床荒軡M足密封使用要求，所以采用53B方案，利用蓄能器為系統(tǒng)提供足夠的壓力。4臺(tái)石腦油泵55-P-0001A/B/C/D密封沖洗方案由原來的PLAN11+65改成PLAN11+53B的沖洗方式。

2 新舊密封沖洗方案的對(duì)比（表3）

3 機(jī)械密封改造

3.1 PLAN53B密封沖洗系統(tǒng)的原理

典型的PLAN53B 密封形式如圖2所示，包括：氣囊式蓄能器、散熱器以及隔離液壓力、溫度測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)。運(yùn)行時(shí)，加壓的隔離液通過泵內(nèi)部的熱虹吸原理進(jìn)行循環(huán)，對(duì)密封副進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑，強(qiáng)制隔離輸送介質(zhì)，確保其不向外泄漏，蓄能器可起到維持隔離液壓力的作用，彌補(bǔ)其輕微泄漏造成的壓降，延長(zhǎng)密封系統(tǒng)的維護(hù)周期。

應(yīng)用API PLAN53B 密封形式的雙端面機(jī)械密封的具體結(jié)構(gòu)形式見圖3。

3.2 機(jī)封、沖洗系統(tǒng)安裝主要技術(shù)要求

圖2 API PLAN53B 典型流程

圖3 API PLAN53B 本次機(jī)封改造流程

（1）安裝密封的軸的表面粗糙度不大于1．6μm，軸向竄動(dòng)允差為0．2。（2）與密封端蓋接觸的泵腔端面與軸的垂直度允差為0．1，表面粗糙度不大于1．6μm。（3）換熱器與蓄能器垂直放置，使密封腔的中心線與換熱器中心線的水平距離小于1100mm并保持換熱器底部至泵水平中心線距離在300～450mm。（4）為了獲得熱虹吸，必須減少封液從密封端蓋至封液罐之間的管路輸送流體的摩擦損失，所用配管尺寸應(yīng)在1/2"或是5/8"以上，回路中使用的彎頭必須使用大半徑彎頭。（5）為了確保管路系統(tǒng)工作正常，增強(qiáng)通過熱虹吸實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)內(nèi)封液的循環(huán)能力，由密封端蓋至封液罐間的連接管應(yīng)該有一個(gè)向上的每2cm/1m傾角。（6）回路中不要安裝任何閥門，因其會(huì)導(dǎo)致流量減少，若隔離需要必須使用，建議采用球閥、閘閥，在系統(tǒng)正常使用過程中必須將這些閥門完全打開。

3.3 封液罐充液注意事項(xiàng)

（1）在往封液系統(tǒng)充隔離液前，打開與外設(shè)壓力源相連的管路，用充氣工具確保膠囊內(nèi)的壓力在封液系統(tǒng)壓力的60%～70%，但應(yīng)小于封液腔的壓力，然后開始注入封液。（2）注封液過程中，將封液罐至密封腔的管路中所有閥門打開，打開換熱器頂部的放氣閥，確保管路充分排氣。當(dāng)封液注滿后用手動(dòng)補(bǔ)液泵繼續(xù)補(bǔ)充，應(yīng)能保證從放氣閥溢出的封液中不含氣體，壓力表指針指示的壓力達(dá)到要求的壓力值后停止補(bǔ)液。然后檢查整個(gè)密封沖洗系統(tǒng)有無泄漏。（3）封液系統(tǒng)壓力調(diào)整好后再灌泵操作。（4）啟泵前應(yīng)將換熱器的冷卻管路介質(zhì)接通。

4 開車調(diào)試

4.1 開車前注意事項(xiàng)

（1）機(jī)泵在試車前，必須對(duì)將運(yùn)行的機(jī)泵進(jìn)行充分熱備，機(jī)泵盤車順暢，特別在冬季試運(yùn)時(shí)尤為重要，盡量減少熱力沖擊和機(jī)械應(yīng)力沖擊。（2）移走所有旁通管路、密封放泄管。（3）確?？刂崎y門、沖洗及急冷口正確、通暢。（4）啟動(dòng)前確保密封腔全排氣并已通入封液。（5）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)前及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)封LBO接口及LBI接口所在管線上的閥門必須全開，嚴(yán)禁密封干運(yùn)轉(zhuǎn)，否則將損壞機(jī)封。

4.2 系統(tǒng)調(diào)試檢查

（1）檢查并確定系統(tǒng)與泵、排氣孔及報(bào)警信號(hào)裝置連接是否得當(dāng)，然后將通向排氣孔或信號(hào)系統(tǒng)的閥門慢慢打開。（2）檢查并確認(rèn)系統(tǒng)與泵和蓄能器壓力源連接是否得當(dāng)，打開封液罐與蓄能器壓力源之間的閥門，用手動(dòng)加壓泵調(diào)整封液罐內(nèi)的壓力，使其高于內(nèi)密封介質(zhì)側(cè)壓力1～2bar。應(yīng)注意緩慢升壓，并檢查系統(tǒng)增壓后的泄漏情況。（3）啟動(dòng)設(shè)備前，確保封液罐內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓力值，并確認(rèn)儀表壓力遠(yuǎn)傳在DCS顯示正常。（4）檢查循環(huán)管路是否暢通。

4.3 試泵運(yùn)行

（1）將泵的入口閥打開，引入介質(zhì)，在有一定靜壓下觀察密封情況。（2）緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)泵軸。觀察密封有無泄漏。如出現(xiàn)較大的泄漏，則可能存在密封安裝或其他方面問題，應(yīng)拆開密封仔細(xì)查找原因，排除后重裝。（3）如果情況良好，即可啟動(dòng)。對(duì)于冬季檢修后的機(jī)泵，需按要求緩慢加溫，待密封腔達(dá)到合適溫度后才可啟動(dòng)。注意打開輔助系統(tǒng)閥門，使輔助系統(tǒng)良好工作。（4）啟動(dòng)泵初期，可能存在微小的滲漏，若滲漏逐漸減少后可正常使用，如果滲漏不斷增加則說明有安裝問題或密封問題，應(yīng)停止運(yùn)行，拆泵查找原因，重新安裝密封。

5 驗(yàn)證

4臺(tái)石腦油泵沖洗方案采用Plan11+53B。投用前將冷卻水線、儲(chǔ)液罐沖洗置換干凈，開機(jī)后連續(xù)72小時(shí)對(duì)機(jī)泵密封系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，機(jī)泵驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封的密封油出入口線溫度穩(wěn)定，儲(chǔ)罐壓力穩(wěn)定在0．61MPa。機(jī)泵運(yùn)行至今，機(jī)泵兩側(cè)機(jī)械密封未出現(xiàn)物料泄漏，密封油系統(tǒng)也未出現(xiàn)跑冒滴漏的現(xiàn)象，機(jī)泵振動(dòng)在2．4mm/s左右，機(jī)泵運(yùn)行穩(wěn)定，機(jī)封改造成功。（圖4、圖5）。

圖4 目前運(yùn)行的55-P-0001B/C泵近期振動(dòng)趨勢(shì)

圖5 改造后新密封沖洗系統(tǒng)

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