120万吨年加氢裂化装置尾油泵机械密封泄漏原因分析及处理

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1、重催装置原料油泵泄漏原因分析及处理方案孙国栋（大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163711）摘要：文中分析了某炼油厂重油催化装置原料油泵的机械密封频繁出现泄漏的原因。该油泵检修解体发现，在摩擦副处堆积粘结，外冲洗油不能进入密封外部把机械密封摩擦热带走，导致机械密封由于过热产生失效泄漏。采取了相应的处理措施后，解决了原料油泵的机械密封的泄漏问题，保证了装置长周期运行。关键词：机械密封；密封室压力；密封油；冲洗方案某石化公司炼油厂重油催化装置原料油泵P201A、B的型号为150YⅡ-150×2A，机械密封型号DTM90（小弹簧），工作介质为原料油。操作工程中

2、的温度75℃，实际操作压力是泵入口为0.1MPa，泵出口处为2.6MPa，工作转数为2900r/min。1密封结构及泄漏情况装置开工原料油泵投用后，运行过程中出口侧机械密封出现轻微泄漏。同时泵体的密封室压力过高，多次导致机械密封失效。其密封结构和DBM90波纹管见图1。1-轴；2-轴套；3-波纹管；4-密封油入口；5-静环；6-动环；7-卸压平衡管；8-节流环；9-密封室图1机械密封结构该泵体的机械密封结构虽多次进行了检修更换，均未能完全解决密封处的泄漏问题。严重影响着安全生产运行，在以后的多次检修中，发现由于介质粘度较大，易在摩擦副处堆积粘结，导致动

3、静环密封面开启，造成密封泄漏。P201AB原料泵是一重催装置的源头的设备，为后续工艺流程提供原料，一旦其出现问题整个生产就无法正常运行，密封泄漏后检修时一项十分复杂的任务，机泵放空泵体内存留的大量原油无法继续利用，对能源是一种浪费，同时检修更换密封价格昂贵，增加了企业成本。２泵体密封泄漏原因通常情况下，造成原料泵体机械密封泄漏的原因主要包括：机械密封选用的材料的质量、密封端面的实际比压、密封结构冲洗方案的选择以及使用的环境条件等。该油泵机械密封在实际运行工程中发现在摩擦副处出现堆积粘结现象，表明机械密封结构不合理。该原料泵密封选用DTM90密封，为丹东

4、克隆集团生产的多弹簧密封，补偿系统采用小弹簧结构，外渗介质易阻塞弹簧的补偿能力，造成密封的失效泄漏。密封结构的辅助系统设计不合理，密封运行的环境条件较差，同时泵体的密封室压力过高，会造成外冲洗油很难足够多的流动到密封结构的外部将机械密封产生的摩擦热量带走。从而造成泵的机械密封处由于局部温度过高产生密封泄漏。3密封泄漏的计算用于局部冷却密封结构的外冲洗油的量与密封油的压力、密封室的内部压力有关。而泵体的密封室压力同被密封介质泄漏入密封室的流量以及卸压平衡管的阻力大小相关。密封介质泄漏而进入密封室的流量，可依据非接触阻流型密封进行计算[1]，见公式（1）：

5、（1）式中Q—液体流过圆柱面的间隙泄漏量，m3/s；d—轴的直径，m；δ—径向液膜的间隙，m；Δp—流经间隙前后的压力差，Pa；μ—流体动力的粘度，pa.s；L—间隙沿液流方向的长度，m。非接触阻流型密封结构见图2。图2非接触阻流型密封结结合图2及公式（1）可以看出，泄漏量Q与径向液膜间隙δ成三次方的关系，与间隙沿液流的方向长度L的一次方成反比例关系。因为实际环境中流经间隙的前后压力差和流体动力的粘度不易改变，故应采用减小径向液膜间隙δ和增加间隙沿液流方向长度L来减少密封介质泄漏入密封室的量。同时密封室压力大小还与卸压平衡管的阻力相关[1]，见伯努利方

6、程（2）：（2），式中Z1，Z2—1Kg流体所具有的位能，J/kg；u1,u2—流速，m/s；p1，p2—压力，Pa；ρ—密度，Kg/m3；We—1kg流体所获得的能量，J/kg；hf—只管阻力损失，J/kg；hf’—局部阻力损失，J/kg；ξ—局部阻力系数；A1，A2—管路截面变化前后的面积，m2。不同截面与阻力系数的关系见图3.图3截面与阻力系数的关系由方程（2）和图3可以看出，通过降低局部阻力系数ξ，能够减少管路局部阻力损失，达到降低密封室压力，可以使较多的冷却封油进入机械密封表面进行冷却密封[2]。由上述分析可知，造成原料油泵机械密封频繁发生泄

7、漏的原因主要是密封产生的摩擦热量不能及时带走，密封冷却系统不能起到冷却作用，而导致冷却效果差。原料泵机械密封运行在高粘度的介质中运行导致密封运行周期短，应采取措施改善密封运行环境，可以依据API682标准选用合适冲洗系统对密封运转环境进行改善。对此，分别进行了机械密封结构和密封辅助系统部分的结构改造[3]。4技术改造方案4.1密封结构的改造该原料泵密封选用DTM90密封，为丹东克隆集团生产的多弹簧密封，补偿系统采用小弹簧结构，外渗介质易阻塞弹簧的补偿能力，造成密封的失效泄漏，针对介质的特性，改造了密封结构型式见图4。图4改造后的密封结构图4中，将弹簧外

8、置从而解决了弹簧的补偿能力失效问题，动静环密封面选用硬对硬材质，增加了耐磨性，减少淤塞，同时对