高速泵機封沖洗方案PLAN54 的應(yīng)用問題

王玉萍

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

0 引言

隨著機械密封技術(shù)的快速發(fā)展、集裝式機械密封的不斷完善及新材料的不斷應(yīng)用，密封壽命大幅延長，泄漏量大幅減少。但要滿足API610 要求機械密封連續(xù)運轉(zhuǎn)周期達(dá)到3 年以上還是有些困難。據(jù)統(tǒng)計，密封引起的故障占全部泵機故障的40%以上。造成這一現(xiàn)象的原因，一是泵機組中動密封所處的工作條件、所起的作用所決定；二是許多國內(nèi)設(shè)計單位以及工程公司（包括用戶）認(rèn)為密封選用是泵廠和密封廠的事情，往往對機械密封的選用參數(shù)、類型、結(jié)構(gòu)和原理以及管路系統(tǒng)了解不深，難以參與機械密封的選用工作，造成密封的選型不當(dāng)。機封選型主要參數(shù)：輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，如腐蝕性、固體顆粒含量和大小、密度、黏度、汽化壓力，介質(zhì)中的氣體含量，以及介質(zhì)是否易結(jié)晶等。選用機封不當(dāng)，或者計算、加工、隔離液等選擇有問題，在設(shè)備試車、運行過程中將很快暴露出問題。

1 機封沖洗情況分析

山東華魯恒升化工股份有限公司新建乙二醇加氫裝置有高速泵14 臺，機封沖洗方案為PLAN54，面對面雙端面機封布置。14 臺高速泵并聯(lián)共用一套密封水站。

在機組試車過程中，由于現(xiàn)場儀表條件沒達(dá)到，開始試車時候未投用流量計，采用旁路調(diào)節(jié)，也沒有投用密封腔遠(yuǎn)傳壓力變送器，現(xiàn)場在密封液進(jìn)泵入口管道只設(shè)置了一塊進(jìn)口壓力表。

現(xiàn)場試泵時候，由制造廠售后服務(wù)人員進(jìn)行指導(dǎo)開車，根據(jù)設(shè)計測算，一二級密封腔之間的壓力=入口壓力+0.45，泵組正常運行期間，入口壓力0.35 MPaG，則一二級密封壓力0.8 MPaG，機泵單體試車期間，入口壓力僅為0.1 MPaG，故此時密封腔壓力應(yīng)為0.55 MPaG。根據(jù)流程圖可知，入口閥用于調(diào)整密封液流量，出口閥用于調(diào)整密封腔壓力。但在正常試車時候，售后人員將出口閥全部打開，用進(jìn)口閥門調(diào)整的入口壓力為0.55 MPaG，顯然此時密封腔壓力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.55 MPaG。試車過程中B 線7 臺泵中有3 臺出現(xiàn)此現(xiàn)象，A 線也開始出現(xiàn)，且向密封液站內(nèi)部泄漏，導(dǎo)致液位明顯上漲?？梢耘袛?，外機封沒有向外泄漏，PLAN54 方案為帶壓沖洗，內(nèi)封泄漏也應(yīng)向泵腔內(nèi)漏，此時卻出現(xiàn)向密封站內(nèi)漏的情況，只能是泵出口高壓液體回流至密封腔。向廠家建議此時密封腔壓力應(yīng)該低于0.55 MPaG，用出口閥門調(diào)節(jié)，采納建議后投入流量計，同時密封腔壓力調(diào)整為0.75～0.8 MPaG，入口0.85～0.9 MPaG，開泵過程中有的泵泄漏量很大，20 min 上漲幾個液位，有的泵泄漏不明顯，30 min 只上漲半個液位，另外還有泵不再泄漏。

通過與廠家溝通，采取如下措施：拆檢機泵檢查機封，發(fā)現(xiàn)機封靜環(huán)出現(xiàn)損壞，更換動靜環(huán)再次試車，保持密封腔壓力0.8 MPaG，仍有微量泄漏（圖1）。

圖1 機封更換動靜環(huán)后仍有微量泄漏

拆檢后可見泵殼和葉輪后泵蓋上各對應(yīng)有3 孔，泄漏孔位置處于一級密封前，在泵殼外部此孔已全部封堵，懷疑是否會有高壓液體泄漏。根據(jù)廠家設(shè)計人員建議，測量此處壓力，按其設(shè)計計算，此處壓力應(yīng)接近入口壓力，重新開泵，加壓力表，此壓力開泵達(dá)1.27 MPaG，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計值，且密封水泵最高壓力只能輸出1.2 MPaG.

從裝配圖可以看出，測量壓力如此高，導(dǎo)致泵出口介質(zhì)泄漏有4 個原因：①葉輪環(huán)頂部與泵殼間隙過大；②葉輪環(huán)與軸頭配合間隙過大；③葉輪平衡孔設(shè)計過小，不能有效減壓；④廠家售后認(rèn)為出口所開閥門過小，有憋壓（其設(shè)計最小流量管線DN50，現(xiàn)場為DN40，但現(xiàn)場保證了出口壓力）。

2 問題分析

為了檢查開始試車時正常泵的情況，再次啟動泵，竟然出現(xiàn)了內(nèi)漏情況，即密封液向泵內(nèi)泄漏。重新拆檢，第一道機封靜環(huán)同樣出現(xiàn)小坑。制造廠家更換了葉輪環(huán)：同原先密封環(huán)做的改進(jìn)是葉輪環(huán)外徑增大（由Φ173.9 mm 增大到Φ175.7 mm，葉輪環(huán)內(nèi)孔由Φ78.6 mm 減小到Φ78.44 mm），中間開槽并加了O 形圈，臺階外圓加O 形圈，重新試泵，閥門開大，在不超電流時，第一道密封壓力最大降到0.8 MPaG，改造效果不明顯。

為使第一道密封前介質(zhì)壓力降到原設(shè)計水平（約入口壓力+0.1 MPaG，將第一道密封原預(yù)留PLAN11 孔直接排地溝進(jìn)行機泵試車，繼續(xù)試車時壓力降為0.6 MPaG（正式開車泵入口壓力為0.35 MPaG，可知第一道密封前壓力仍為0.95 MPaG，已大于密封腔設(shè)計壓力），仍比設(shè)計值高；為了驗證改造后葉輪環(huán)外徑O 形圈密封的作用，將O 形圈拆下試車，此時第一道密封前壓力為0.95 MPaG，證明該O 形圈已起到了節(jié)流降壓作用。

3 解決方案

最終改造方案：①保留葉輪環(huán)改造，即葉輪環(huán)2 個外端面全部增加開槽及O 形圈；②增加PLAN13 方案，在進(jìn)口管路上開孔，介質(zhì)由入口經(jīng)機封實現(xiàn)液體的循環(huán)流動。改造完成后，水試效果良好。

4 結(jié)語

通過泵機泄漏問題的分析與解決得出，在設(shè)計給出機封形式、機封沖洗方案后，制造廠必須進(jìn)行有經(jīng)驗的機封配套設(shè)計，精確計算并控制加工精度。在制造廠內(nèi)部根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機封打壓試驗和機封裝配好的機械運轉(zhuǎn)試驗，將問題解決在出廠之前，避免設(shè)備在現(xiàn)場出現(xiàn)機封泄漏現(xiàn)象。