乙烯裝置低溫泵運(yùn)行故障與應(yīng)對(duì)措施分析

王昕哲

（中國(guó)石油廣東石化公司化工生產(chǎn)一部，廣東 揭陽(yáng) 515200）

以前脫丙烷前加氫工藝為例，乙烯裝置低溫泵主要集中在精餾工序，其包含乙烯吸收塔回流泵、脫乙烷塔回流泵、循環(huán)乙烷泵、乙烯產(chǎn)品泵等低溫介質(zhì)泵，其介質(zhì)主要包括甲烷、乙烷、乙烯等低溫介質(zhì)。原始開工初期，大部分低溫泵的介質(zhì)都與設(shè)計(jì)條件存在一定偏差，組分不同、溫度不同、壓力不同等，不良的工況帶來(lái)欠佳的機(jī)械狀態(tài)，這對(duì)軸承、機(jī)械密封等機(jī)械部件的壽命帶來(lái)了極大的負(fù)面影響，所以本文分析了乙烯裝置低溫泵機(jī)械密封情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題存在，以技術(shù)改造形式，將機(jī)械密封形式改造為串聯(lián)式干氣密封，對(duì)改造以后的干氣密封運(yùn)行控制方式優(yōu)化，優(yōu)化監(jiān)測(cè)和維護(hù)情況，可最大程度縮減低溫泵檢修次數(shù)，降低泄漏問(wèn)題發(fā)生率。

1 乙烯裝置低溫泵運(yùn)行常見故障

1.1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)問(wèn)題

原本機(jī)械密封結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，主要密封方式為正沖洗方式，在物料出口端位置，引入物料后，對(duì)原本的主機(jī)械密封開展沖洗，沖洗液在濺入壓力值較低的泵葉輪以后，會(huì)將熱量攜帶走，混合物料溫度較低的情況下極易發(fā)生汽化問(wèn)題，若是外漏，將發(fā)生安全問(wèn)題，這就需要合理措施處理，以雙端面機(jī)械密封方法干預(yù)，少量的介質(zhì)由端面泄漏，其溫度較低，會(huì)流入至二級(jí)密封液內(nèi)部，依靠熱虹吸的作用，二級(jí)密封循環(huán)液，以此帶走熱量及密封摩擦內(nèi)部的介質(zhì)，并密封于密封液罐之中，少量泄漏出的低溫介質(zhì)在被密封液甲醇帶出以后，由密封液罐頂排放系統(tǒng)內(nèi)加裝的限流孔板釋放火炬，以此降低低溫介質(zhì)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。二級(jí)密封環(huán)可以利用波紋管機(jī)械開展密封處理，燃燒的石墨材料為端面材料，碳化硅為組成機(jī)械密封的端面材料，氟橡膠為制作密封圈的主要材料，但是，該設(shè)備應(yīng)用中也存在缺陷，比如頻繁泄漏，檢修概率較高，密封液甲醇極易損傷視神經(jīng)，密封液的泄漏還會(huì)造成環(huán)境污染等等。

1.2 軸承故障

軸承故障發(fā)生最主要的因素就是油封工作異常，乙烯裝置低溫泵除甲烷泵常選用屏蔽泵外，其余介質(zhì)常以立式桶袋泵為主，聚四氟乙烯填充墨材料為機(jī)械軸承油封所應(yīng)用的主要材料，其應(yīng)用中，優(yōu)勢(shì)顯著，但是隨著溫度的變化，線收縮系數(shù)及線膨脹系數(shù)會(huì)隨之提升，與鋼對(duì)比，其提升高達(dá)7 倍以上，比如，在35mm 的軸上，配置的油封在室內(nèi)檢修的狀況下，在15℃情況中，室外條件為-30℃時(shí)，尺寸的改變約為0.12mm。在北方極寒的氣溫下，若是一臺(tái)乙烯裝置低溫泵油封處于-30℃條件下應(yīng)用，2h 以后，其運(yùn)行溫度可高達(dá)40℃，油封溫度會(huì)隨著溫度的改變而變化至70℃，其尺寸變化約為0.2mm。依據(jù)檢修內(nèi)容，油封的間隙大小應(yīng)為0.1 ～0.2mm，乙烯裝置低溫泵在應(yīng)用的過(guò)程中，需要與軸之間間隔0.1 ～0.2mm 的間隙，此時(shí)，油封會(huì)在-28 ～-30℃的情況下，與軸接觸，間隙消失，甚至在軸上抱緊。在這種條件下啟動(dòng)機(jī)泵，油封環(huán)將會(huì)磨損，乙烯裝置低溫泵在運(yùn)行過(guò)程中遇到正常溫度，油泵之間的間隙又會(huì)形成，但是由于受到磨損的影響，間隙會(huì)增大，其會(huì)導(dǎo)致油封漏潤(rùn)滑油問(wèn)題的發(fā)生。此時(shí)，油杯補(bǔ)油順暢程度受到不利影響，誘發(fā)設(shè)備故障問(wèn)題的形成，更嚴(yán)重的情況下，將導(dǎo)致機(jī)泵處于備用狀態(tài)，軸與油封形成抱死現(xiàn)象，背面發(fā)揮密封作用和固定作用的o 型圈松緊程度下降，一旦乙烯裝置低溫泵啟動(dòng)以后，將導(dǎo)致油封環(huán)旋轉(zhuǎn)異常，回油孔無(wú)法保持在正下方位置，影響潤(rùn)滑油正?；亓?。此外，若是本應(yīng)該禁止油封環(huán)和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將導(dǎo)致O 型環(huán)損傷，導(dǎo)致油封效率喪失。

1.3 靜密封點(diǎn)泄漏

低溫狀態(tài)下工作，非金屬密封性材料的特征顯著，由于其組成材料主要以非金屬密封元件為主，以此發(fā)揮靜置密封效用，其中包括聚四氟乙烯、乙丙橡膠、硅橡膠、氟橡膠和丁腈橡膠等。由于缺少對(duì)橡膠材料的認(rèn)知，導(dǎo)致橡膠材料應(yīng)用過(guò)程中極易混合應(yīng)用幾種橡膠圈，比如，氯丁橡膠、26-丁腈橡膠、40-丁腈橡膠及氟橡膠之間區(qū)分困難，其與橡膠圈顏色均為黑色，應(yīng)用肉眼分辨材料類型十分關(guān)鍵具體材料類型，在低溫工況下，應(yīng)用高丙烯腈o 型圈或者氟橡膠O 型圈極易導(dǎo)致機(jī)械密封靜密封點(diǎn)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。除此以外，若是在含芳烴物料的狀況下工作，應(yīng)用丁腈橡膠，氟橡膠或者氯丁橡膠，其極易發(fā)生橡膠圈溶脹問(wèn)題，對(duì)機(jī)械的密封周期產(chǎn)生負(fù)面影響，加劇泄漏問(wèn)題發(fā)生概率，所以，不僅需要分辨o 型圈的材料，還需要分析工作過(guò)程中介質(zhì)溫度對(duì)其影響，充分考慮環(huán)境及工況溫度，在最嚴(yán)苛情況下所選擇正確的o 型圈的材料，以此對(duì)機(jī)械密封泄漏問(wèn)題進(jìn)行解決，降低機(jī)械密封靜密封點(diǎn)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 動(dòng)密封點(diǎn)泄漏

乙烯裝置低溫泵在裝置首次開工或檢修后開工過(guò)程中，實(shí)際工況與設(shè)計(jì)工況多數(shù)存在偏離，設(shè)計(jì)審查及中間反資的不嚴(yán)謹(jǐn)很可能造成設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)泵開工異常工況的考慮，壓力、溫度、組分等工況的偏離極易造成乙烯裝置低溫泵在首次啟動(dòng)過(guò)程中形成汽蝕狀態(tài)，除了對(duì)葉輪的沖刷，強(qiáng)烈的振動(dòng)給機(jī)械密封的壽命也帶來(lái)了極大的威脅。振動(dòng)使得彈簧或波紋管的補(bǔ)償不均衡，動(dòng)靜密封環(huán)瞬時(shí)分離的情況，極易導(dǎo)致密封罐帶壓，若一級(jí)密封造成嚴(yán)重泄漏，快速泄漏的介質(zhì)將把密封罐內(nèi)的密封隔離液全部帶著火炬排放系統(tǒng)，瞬間清空密封液罐，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，二級(jí)密封將在沒(méi)有冷卻液的情況下高速運(yùn)轉(zhuǎn)直至造成外部泄漏。

1.5 機(jī)泵故障

在冬季低溫環(huán)境下，溫度低于-20℃時(shí)，由于備用機(jī)軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油冷凍凝結(jié)，所以具有較大黏度，此時(shí)盤車時(shí)會(huì)出偏重及手感卡塞等問(wèn)題。此外，冬季備用時(shí)，冰霜會(huì)對(duì)機(jī)械形成密封包裹，對(duì)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)后，對(duì)靜置部件機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)停止以后，冰凍會(huì)形成機(jī)械密封壓蓋的共同體，所以動(dòng)機(jī)開封前必須開展乙烯冷泵的盤車干預(yù)，啟動(dòng)時(shí)若是不盤車，極易導(dǎo)致啟動(dòng)中按鈕扭矩?cái)U(kuò)大。導(dǎo)致聯(lián)軸節(jié)部件損傷，影響機(jī)械密封性，甚至燒毀電機(jī)。

2 乙烯裝置低溫泵串聯(lián)式機(jī)械密封改造

2.1 乙烯裝置低溫泵密封改造

詳細(xì)化地分析乙烯裝置低溫泵的性能參數(shù)及密封結(jié)構(gòu)，在不對(duì)原本設(shè)備結(jié)構(gòu)變化的情況下，不對(duì)原本尺寸改變，以串聯(lián)式干氣密封方式干預(yù)，組成主要涵蓋兩種，分別為接觸式機(jī)械密封和干氣密封，平衡性機(jī)械密封為第一級(jí)應(yīng)用方法密封介質(zhì)主要為自身介質(zhì)，第二級(jí)以干氣密封方法干預(yù)，密封介質(zhì)選擇干凈氮?dú)猓獨(dú)獾膲毫χ稻S持在0.5 ～0.6MPa，狀態(tài)正常的狀況下，機(jī)械密封效用顯著，干氣密封輔助，由于干氣密封端面中，設(shè)置了動(dòng)壓槽，這一設(shè)計(jì)僅可單向旋轉(zhuǎn)，所以，這一密封的旋轉(zhuǎn)形式僅為單向旋轉(zhuǎn)。

2.2 干氣密封效用

應(yīng)用干氣密封形式，可提升主密封背壓，其可縮減密封面的磨損程度，降低端面氣化概率，有利于延長(zhǎng)主密封的應(yīng)用壽命，該方式為備用密封方法，若是主密封效用不足，干氣密封的應(yīng)用，可降低安全事故發(fā)生率，應(yīng)用安全，且環(huán)保。

2.3 干氣密封改造優(yōu)勢(shì)

在不對(duì)原設(shè)備大小和機(jī)構(gòu)進(jìn)行變化的情況下，以串聯(lián)式干氣密封構(gòu)造開展干預(yù)，氣泵實(shí)際運(yùn)行時(shí)，這一密封方式可極大程度縮減離心泵的振動(dòng)頻率，提升密封應(yīng)用壽命周期，可以減少甲醇密封液系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)節(jié)，縮減設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的功率消耗量，相對(duì)傳統(tǒng)雙端面機(jī)械密封來(lái)說(shuō)，功率消耗率僅為其5%。干氣密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作為輔助系統(tǒng)，其不僅可以確保工業(yè)介質(zhì)不受污染，也可以降低其泄漏的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，改良優(yōu)化了傳統(tǒng)的雙端面機(jī)械密封中過(guò)于依賴甲醇密封開展密封的問(wèn)題。

2.4 干氣密封控制系統(tǒng)

干氣密封控制系統(tǒng)主要由兩部分組成，泄漏檢測(cè)和密封氣過(guò)濾，此套控制系統(tǒng)可以充分確保干氣密封運(yùn)行中的穩(wěn)定性和安全性。在密封氣過(guò)濾單元中，外部氮?dú)饨?jīng)由G1 位置進(jìn)入控制系統(tǒng)中，通過(guò)V1（截止閥）對(duì)管網(wǎng)氮?dú)獍l(fā)揮控制作用，使其進(jìn)入系統(tǒng)中，借助F1（過(guò)濾器）精準(zhǔn)度為1μm，在經(jīng)過(guò)V2（減壓閥），其壓力值降低至0.5 ～0.6MPa，可保障干氣密封裝置中密封氣穩(wěn)定，進(jìn)而經(jīng)過(guò)V3（單向閥），降低主密封失效風(fēng)險(xiǎn)，介質(zhì)會(huì)向氮?dú)饩W(wǎng)管內(nèi)部反串，并再次經(jīng)過(guò)G2，進(jìn)入到主密封及干氣密封的密封腔，進(jìn)入后以此構(gòu)成一個(gè)干氣密封腔，具有一定帶壓其可以提供充足的背壓來(lái)為主密封進(jìn)行服務(wù)，可提升主密封的應(yīng)用周期。在單元中，一旦出現(xiàn)介質(zhì)泄漏情況，可通過(guò)G3 泄漏，并經(jīng)過(guò)微量介質(zhì)與氮?dú)饨Y(jié)合，通過(guò)V4，減少主密封的效力，從而導(dǎo)致工藝泄漏的發(fā)生，在其經(jīng)過(guò)輔助密封和PI-11 監(jiān)測(cè)位置后，借助節(jié)流孔板RO-11 的節(jié)流效用，于密封腔內(nèi)部，建立0.5 ～0.6MPa 的壓力，控制氮?dú)獾南牧俊Ｈ羰侵髅芊獍l(fā)生較大泄漏問(wèn)題的情況下，由于受到限流孔板效用的影響，在干氣密封腔中的壓力就會(huì)不斷地隨之而上升，同時(shí)泄漏管線之上的壓力表指示水平也會(huì)同步增長(zhǎng)，待其超過(guò)固定值情況下，將影響機(jī)械的主密封效果，最終經(jīng)過(guò)V5（單向閥），將主密封泄漏的微量介質(zhì)向火炬系統(tǒng)之中排放。

3 乙烯冷泵運(yùn)行優(yōu)化措施

3.1 潤(rùn)滑

提升乙烯冷泵裝置中油品的潤(rùn)滑效果，選擇替代油時(shí)，不僅需要提升油品抗低溫效果，還需要分析替代油品的抗乳化性能和年度，使其趨近于原潤(rùn)滑油品，或者效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于潤(rùn)滑油品，冬季氣溫較低，會(huì)影響潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑效果，增加其年度，降低潤(rùn)滑油流動(dòng)性，巡檢過(guò)程中需要檢查油杯及油位情況，及時(shí)針對(duì)溫度偏高、聲音異常、體積較小或者滲油等問(wèn)題進(jìn)行檢修，檢查潤(rùn)滑狀況，從機(jī)械的散熱性能出發(fā)，冬季可將圓形牛皮紙罩放于電機(jī)上，以此降低電機(jī)的通風(fēng)量，維系電機(jī)潤(rùn)滑脂應(yīng)用最優(yōu)化效果。電氣人員在添加潤(rùn)滑脂的過(guò)程中，可應(yīng)用軟棉布將注油嘴擦拭以后再進(jìn)行注入干預(yù)，以減少砂石或者細(xì)小顆粒等雜質(zhì)隨潤(rùn)滑脂進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，影響電機(jī)軸承正常工作，甚至損傷軸承的問(wèn)題發(fā)生。

3.2 配件

乙烯冷泵運(yùn)行過(guò)程中，開展配件管理重要意義顯著，必須結(jié)合制造廠家和檢修車間、生產(chǎn)車間。確保配件的制造、應(yīng)用及檢修能夠環(huán)環(huán)相扣。利用廠家的研發(fā)力量，對(duì)配件應(yīng)用過(guò)程中的缺陷進(jìn)行改進(jìn)，選擇性價(jià)比較高的廠家購(gòu)買配件，應(yīng)用性能較好的機(jī)械密封元件，比如，在低溫環(huán)境下，雖然對(duì)機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)的影響相對(duì)較小，但是對(duì)o 型環(huán)的影響較大，在密封圈選擇中，需要保障其與低溫環(huán)境的需求相適應(yīng)，比如，配置的包氟材料可以選擇硅橡膠O 型圈，設(shè)備外部應(yīng)用硬度較高的聚四氟乙烯材料進(jìn)行配備，內(nèi)部應(yīng)用耐低溫的硅橡膠材料配置，以此保障設(shè)備性能的良好性，提升其機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)化配件的應(yīng)用效果。

3.3 備用

依據(jù)日常維護(hù)情況，進(jìn)行機(jī)泵盤車，低溫情況下，由于機(jī)械密封泄漏情況時(shí)有發(fā)生，所以一旦溫度在零下30℃以下，則不宜開展盤車，而是需要在啟泵或者試泵的過(guò)程中盤車，盤車前需要用低壓蒸汽對(duì)機(jī)械密封壓蓋表面開展清理，實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封位置預(yù)熱，待其元件彈性恢復(fù)以后，對(duì)軸承箱進(jìn)行加熱。使軸承箱溫度與工作時(shí)的溫度相接近，定時(shí)對(duì)機(jī)械密封上的包冰開展清除干預(yù)，維系設(shè)備備用狀態(tài)的正?；?/p>

3.4 運(yùn)行

乙烯裝置低溫泵運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)盡可能地減少切換機(jī)泵概率，盡可能地降低機(jī)泵損壞概率，低溫泵檢修以后，需要從環(huán)境差異性入手，靈活預(yù)冷方式，待沖鋒預(yù)冷后，開展備用干預(yù)，擬定巡查設(shè)備應(yīng)用制度，重點(diǎn)分析設(shè)備運(yùn)行中故障的發(fā)生，檢查機(jī)泵運(yùn)行中狀態(tài)不理想的情況，以提升巡檢質(zhì)量，促進(jìn)機(jī)泵運(yùn)行質(zhì)量的提升，縮減運(yùn)行事故發(fā)生率，減少乙烯裝置低溫泵運(yùn)行中的安全隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用乙烯裝置低溫泵機(jī)械密封的改進(jìn)措施，以串聯(lián)式干氣密封形式優(yōu)化改造，可輔助機(jī)泵運(yùn)行管理工作的最優(yōu)化，有效縮減密封泄漏故障的發(fā)射功率，提升密封效果，促進(jìn)機(jī)泵運(yùn)行使用壽命的增加，維系乙烯裝置低溫泵運(yùn)行的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)設(shè)備應(yīng)用周期，提升設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量，使得乙烯裝置低溫泵處于較為理想的工作狀態(tài)下，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。