汽提塔進料泵機封泄漏原因分析及處理

王長青，曾登林，王彥江，劉光成，戚海軍，王健偉

（獨山子石化公司設備檢修公司，833699）

引言

汽提塔進料泵主要作用是將工藝水送入汽提塔，塔內的低壓蒸汽將工藝水中的酸性物質和油類組分汽提出，余下的較為潔凈的工藝水一部分用急冷油預熱到158℃進入1#稀釋蒸汽發(fā)生罐，一部分去1#爐作急冷介質，一部分去廢汽油洗滌罐作洗滌水。該泵出現(xiàn)故障將影響整個后續(xù)工藝流程的正常運行，因此必須確保該泵安全穩(wěn)定長周期運行。

1 汽提塔進料泵設備及工藝簡介

1.1 汽提塔進料泵主要運行參數(shù)

某車間汽提塔進料泵為單級懸臂式離心泵，工作介質為工藝水。設備其本參數(shù)如表1所示：

表1 汽提塔進料泵主要設備參數(shù)

1.2 氣提塔進料泵工藝簡介

從急冷水中分離出稀釋蒸汽凝液，通過工藝水汽提塔進料泵送往工藝水汽提塔。塔內汽提低壓蒸汽汽提出油類和酸性組分，由塔頂經過換熱器冷卻后返回另一座汽提塔。塔釜合格的工藝水經過稀釋蒸汽發(fā)生器進料泵輸送到蒸汽進料預熱器，一部分工藝水用急冷油預熱到158℃進入1#稀釋蒸汽發(fā)生罐10-V-115/165，一部分工藝水去1#爐10-L-101A作急冷介質，此外還有一部分工藝水去廢汽油洗滌罐10-V-802作洗滌水。

2 設備機封運行狀態(tài)及故障現(xiàn)象

2.1 機封及輔助系統(tǒng)介紹

該泵采用小彈簧非集裝單端面式機械密封,型號為58B-45，摩擦副配對材質為石墨—碳化硅，該組合耐腐蝕性好，導熱性好且具有低的線脹系數(shù)，適用于該泵工況。輔助系統(tǒng)沖洗方案為PLAN11，從泵出口引出介質對密封進行沖洗，沖洗液可增加密封腔壓力和介質汽蝕余量，滿足設備設備密封要求。

2.2 機封故障現(xiàn)象

該泵于2019年3月18日發(fā)現(xiàn)機封泄漏，經與生產車間協(xié)商，3月19對該泵進行檢修。3月22日配合生產車間對該泵進行試車，試車時該泵狀態(tài)良好，運行20分鐘后發(fā)現(xiàn)該泵發(fā)生泄漏，立即進行搶修。

3 機封拆檢情況及泄漏原因分析

3.1 機封拆檢情況

檢修人員于2019年3月19日第一次對該泵進行檢修時，在拆檢過程中發(fā)現(xiàn)該機封動、靜環(huán)O型圈發(fā)生損壞（圖一）。2019年3月22日第二次對該泵進行檢修，在拆檢過程中發(fā)現(xiàn)該機封動、靜環(huán)O型圈發(fā)生溶脹（圖二），動環(huán)出現(xiàn)嚴重碎裂裂紋（圖三）。

圖一 密封圈斷裂

圖二 密封圈溶脹

圖三 機封動環(huán)碎裂

3.2 機封泄漏原因分析

3.2.1 密封圈碎裂原因分析

機封密封圈所用的材質為氟橡膠，該材質具備耐高溫、耐油、耐酸、耐腐蝕以及氣密封性好的性能特征。該泵介質為工藝水，介質溫度85°。由工藝情況可知，該介質中含有油類和酸性組份。正常情況下，氟橡膠材質的密封圈適用于該泵的工況。但是在氟橡膠密封圈加工過程中存在一些異常和難點，其中常見的混煉時出現(xiàn)較少死料、白點、燒邊缺膠、模具污染等。這些產品質量問題，從氟橡膠外表面無法直接觀察出來。而這些問題的存在，會導致介質中的溶劑分子進入到氟橡膠高分子鏈的空隙中，增大了鏈段間的體積，所以氟橡膠的體積因膨脹而溶脹。氟橡膠密封圈溶脹后直徑變大，力學性能會大幅下降，密封效果急劇降低，進而引起機封泄漏。

3.2.2 機封動環(huán)破損原因分析

該機封密封圈材質為氟橡膠，產品質量不合格時容易發(fā)生溶脹現(xiàn)象，在機封座中的氟橡膠密封圈由于受到機封座的限制，無法向外膨脹，只能擠壓機封靜環(huán)，由于靜環(huán)的材質為碳化硅，強度較高，膨脹的密封圈最終把機封靜環(huán)從機封座中擠壓出來，從而造成機封泄漏。

機封動環(huán)密封圈發(fā)生溶脹后同樣會對動環(huán)摩擦副產生擠壓，由于機封動環(huán)摩擦副材料為石墨，材質較軟，在密封圈的強力擠壓下發(fā)生破損，進而造成機封泄漏。

4 故障處理及改進措施

4.1 更換密封圈材料

圖四 杜邦全氟醚密封圈

由于該泵介質中所含的油類和酸性組份容易使氟橡膠發(fā)生溶脹，因此建議更換該機封密封圈的材質。全氟醚密封圈有優(yōu)異的耐化學性能，一般的氟橡膠無法適用的醚類，胺基化合物、酮類、氧化劑、有機溶劑、酸堿等環(huán)境中，全氟醚密封圈都能顯示其卓越的穩(wěn)定性。在溶脹試驗中，全氟醚能耐受多達1800多種化學品的攻擊，在本次檢修中將該機封中的密封圈更換為杜邦kalrez全氟醚密封圈。

4.2 提高裝配質量

設備回裝前認真檢查配件質量并測量相關數(shù)據，經檢查安裝機械密封部位的軸或軸套，表面無銹斑、裂紋等缺陷，粗糙度為Ra1.6。靜環(huán)尾部的防轉槽根部與防轉銷頂部的軸向間隙1.5mm。彈簧自由高度一致，壓縮量符合檢修標準。經檢測，該機封軸套跳動值為0.02mm，該泵聯(lián)軸器型式為膜片式，回裝時找正結果為：外圓0.10mm，端面0.05mm，相關數(shù)據均符合檢修標準。目前該機封已穩(wěn)定運行26個月。

5 結語

本文通過分析，找到了引起機封泄漏的具體原因并有針對性的提出了解決方案。此次機械密封泄漏的的成功解決，大大延長了設備的運行周期，降低了檢修頻次。減少了因頻繁檢修造成的經濟損失，對石化公司創(chuàng)建無污染企業(yè)具有積極的作用。同時對于同類型機泵在故障分析及處理方面提供了一定參考，具有一定的推廣作用。