高压热油泵机械密封泄漏分析及对策

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1、高压热油泵机械密封泄漏分析及对策★石油化工安全环保技术设备安全高压热油泵机械密封泄漏分析及对策姜红超（中国石化扬子石油化工股份有限公司芳绘厂，江苏南京点，通过对影响该泵机械密封泄漏的主要原因进行计算分析，指出摩擦副端面温度过高是导致机械密封失效的主要原因，通过采取疏通机械密封冷却水通道及改造柴油冲洗冷却系统等措施，消除密封泄漏问题。芳桂厂加氢裂化装置二系列反应进料泵GA-102A/B为美国BYONACKSCN公司制造的双层壳体泵，原设计为循环油泵，在1994年加氢裂化装置2OOOkt/敕造后用作二段新鲜原料油泵，其操作条件见表1表1操作条件输送介质原料油流量八3.h

2、介质温度/%介质压力/MPa功率/W具有高温、高压、高速的特点，运行工况苛刻。CA-102A/B泵在H常运行过程中，机械密封寿命较短，易泄漏问题一直困扰着加氢裂化装置的安稳运行，仅2007年7月份,〔A—102B泵因机械密封泄漏问题就进行了3次检修，解体检查发现其故障现象均为大气侧机械密封动环或静环出现裂纹，而且在修复投用后不久，又岀现泄漏。频繁的检修大大增加了检修人员的劳动强度,也给加氢裂化装置的高负荷持续牛产带来一定的隐患，因此有必要对该机械密封的泄漏原因从理论上进行分析，并通过采取适当的措施使这一问题得到解决。1机械密封简介司设计制造，具体结构如所示。该机械密

3、封由两套高速密封组件组成，产品侧为一套型号为MF165/88—G2的单端面金属波纹管结构的高温高压机械密封，大气侧为一套型号为HSH2/103单作用流体动压式式带泵效螺旋结构的机械密封。HSH和MFL机械密封都是采用弹簧静止式，以适应高速运转的要求，从结构上布置成两级串联式，以适应高压的要求，在冷却方式上均采用强制冷却，以适应高温的要求。产品侧机械密封靠外部冷却水在水夹套中强制循环来带走热量，大气侧的机械密封是由外加柴油急冷液循环来冷却的，冷却柴油在泵效螺旋的离心力作用下强制循环通过柴油水冷器。2密封泄漏原因分析对多次发生泄漏的大气侧的HSH2/103单作用平衡式机

4、械密封进行分析，由看出，引起泄漏的密封点有以下四点：动、静环摩擦副（点A）静环与压盖之间密封圈（点B）静环压盖与泵体之间的密封垫片（点C）以及动环与轴套之间的密封圈（点D）其机械密封参数见表2表2大气侧机械密封参数密封型号密封面内径/mm密圭寸面外径/mm静环座内径/mm弹簧个数/个弹簧直径/mm弹簧丝径/mm弹簧有效圈数弹簧材料动环材料WC（硬质合金）静环材料石墨密封圈材料氟橡胶安装后压缩量/mm具体分析这四个密封点，其中静环与压盖之间密封圈、静环压盖与泵体之间的密封垫片以及动环与轴套之间的密封圈这三个位置属于静密封，在安装没有问题的情况下，所使用的材料氟橡胶可以

5、承受250工实际解体检修中也未发现上述密封件失效。因此，动、静环摩擦副密封的失效应为机械密封泄漏的主要形式。从实际检修情况来看，动、静环摩擦副密封失效出现次数也较多，有关资料表明：影响摩擦副密封效果主要有以下三个因素：摩擦副端面比压，摩擦副端面线速度V摩擦副端面摩擦热11•下面对这三个因素逐一进行分析计算。21摩擦副端面比压Pc的计算设静环端面内径为d外径为d则静环端面面积：现场检测静环支撑弹簧有效圈数n为14圈，弹簧丝径D为1mm弹簧直径d为6.2mm查设计手册，弹簧弹性模量G=78400N/rf,因此，弹簧刚度为：已知静环支撑弹簧个数为6个,压缩量为因密封介质为

6、柴油，查机械密封手册取液膜反压系数X=0.3422摩擦副端面线速度V计算748r/mn转,密封面平均直径为Dm从计算数据可以看出摩擦副端面比压P摩擦副端面线速度V等均符合德国布格曼公司的高温、高压高速机械密封的设计及选材规范21,其中摩擦副端面线速度Vc较大，产生的摩擦热也必然较大，值得关注。23摩擦副端面的摩擦热计算排除上述因素，摩擦副端面的摩擦热应该是导致密封失效的根本原因。如果没有外加柴油急冷液来强制冷却，过高的摩擦副端面温度很快就会破坏摩擦副端面密封液膜使其气化形成摩擦副端面气相工作状态，使摩擦副密封状态失稳，导致泄漏。根据机械密封手册，大气端机械密封摩擦产

7、生的热量12•考虑到介质端密封摩擦的热量，取总的摩擦量实际检测，机械密封运行正常时，密封柴油的进口温度为40出口温度为70弋・计算需要强制循环的最少冲洗冷却液的流量12：由上述计算可以看出冷却柴油足量循环的重要性。因此，GA-102泵机械密封泄漏的故障现象为大气侧机械密封动环或静环出现裂纹，其原因主要有以下三点：动静环备件质量问题、动静环安装方法问题和运行一段时间后由于冷却水关系结垢造成冷却柴油流量的减少。对于具有高温、高压、高速特性的机械密封系统，密封辅助系统的运行工况应引起足够的重视。3对策措施31机械密封安装前的检查与控制从前面计算可知，静环背面的弹簧质量