聚丙烯裝置丙烯泵密封泄漏分析與改進(jìn)

Fuid Transport and Refining Technology Special輛送及癌化技術(shù)專(zhuān)題聚丙烯裝置丙烯泵密封泄漏分析與改進(jìn)中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司《遼寧葫蘆島25001)劉愛(ài)南、前言二、運行情況聚丙烯裝置丙烯進(jìn)料泵為丙烯泵具體工作參數為:轉速Goulds Pumps生產(chǎn)的進(jìn)口單級離心300min,介質(zhì)溫度41℃,流量泵。由于輸送介質(zhì)為液態(tài)丙烯井帶340m/h,泵入口壓力為28MPa有懸浮顆粒,極易汽化及泄漏,故出口壓力為347MPa,電動(dòng)機功率采用雙端面集裝式密封,外部加配為8lkW.此泵原來(lái)采用雙端面機一套單獨的封液系統對密封進(jìn)行沖械密封,如圖1所示,葉輪端和電洗冷卻。原廠(chǎng)密封工作一段時(shí)間后動(dòng)機端均采用平衡型、多彈簧、內頻繁出現封液泄漏情況,給裝置穩流、旋轉式機封。兩套機封背靠背定生產(chǎn)埋下設備隱患安裝,它們處于相同的封液壓力作【摘要】針對錦西石化分公司聚丙烯裝置丙烯進(jìn)桿泵密封頻繁緩沖液入出口出現泄漏問(wèn)題,進(jìn)行了原因分析與設計改造,通過(guò)對集裝密封整體結構進(jìn)行分析和改進(jìn),有效地將泄漏量控制在允許范圍內,保證了聚丙烯裝置的穩定連續生產(chǎn)?！娟P(guān)鍵詞】變形傳遞端面比壓預緊力丙烯泵泄漏改進(jìn)中國煤化工CNMHG38M國用們ww.ttX. net2012年第2期用下,封液采用福斯流體設備有限在排除了安裝問(wèn)題和材料選用D—平衡直徑;公司生產(chǎn)的水冷PLAN53B封液系合理性問(wèn)題后,對集裝機械密封的λ—液膜反壓系數;統,其設定操作壓力3.5MPa,低壓具體工況和整體結構尺寸做了分析A—內外側介質(zhì)壓差。報警設定值為31MPa,操作溫度后發(fā)現原廠(chǎng)機封在以下幾個(gè)方面存原機封相關(guān)結構尺寸如下:40℃,它可對摩擦副起滑潤和冷卻在泄漏問(wèn)題動(dòng)環(huán)端面外徑D=79.5mm;作用,同時(shí)由于其壓力高于設定工1)從工藝角度判斷應為介質(zhì)動(dòng)環(huán)端面內徑D=70.5mm作介質(zhì)壓力,也可起封堵作用,防帶料嚴重沿軸間對摩擦副長(cháng)期磨研平衡直徑D=75mm止工作介質(zhì)泄漏造成摩擦副失效過(guò)快為內側機械密已知密封腔壓力p1=3MPa封泄漏過(guò)快的主要原因,但正常情根據設計手冊推薦值取彈簧比壓三,機封失效情況及原況下封液壓力比出口壓力略高005=020-025因分析0.I0MPa,在封液作用下懸浮顆端面比壓計算如下機泵投入運行一段時(shí)間后,粒應無(wú)法影響到摩擦副。后從生產(chǎn)載荷系數頻繁發(fā)生密封泄漏,具體表現為封車(chē)間了解到,由于工藝要求,該泵K=(D2-D2)(D2液罐液位下降較快和封液沿軸間外實(shí)際入口壓力為3MPa,出口壓D=055(2)漏,對機封拆檢后發(fā)現靠介質(zhì)側密力達到了3.8MPa,一直高于設計壓液膜反壓系數封摩擦副磨損嚴重,機封內部并伴力工作,而封液壓力仍按照設定的A=(2D2+D)B(D2+D1)有大量聚丙烯懸浮顆粒,如圖2,35MPa,這樣就造成了封液壓力實(shí)=0.51(3)圖3所示際低于出口壓力,懸浮顆粒能夠靠端面比壓近井對摩擦副產(chǎn)生不利影響最終導Pc=ps+(K-A)1=0.2175致摩擦副過(guò)快失效0.2675MPa2)介質(zhì)側靜環(huán)座過(guò)薄,僅為通過(guò)上述計算可發(fā)現端面比4mm,且靜環(huán)與靜環(huán)座軸向剛性壓遠遠小于通常的范圍(0.5接觸,靜環(huán)密封O形圈位于靜環(huán)徑07MPa),主要原因為設計選用載向,通過(guò)對機械密封進(jìn)行打壓試驗荷系數K偏小,僅為0515,而內流發(fā)現,在腔內壓力為3.5MP時(shí),臺平衡式K般為055-085,K值過(guò)小面易發(fā)生變形,在壓力高于3MPa導致介質(zhì)壓力作用在密封端面上的后,變形情況更加明顯。靜環(huán)座變軸向載荷過(guò)小,易使端面被液膜壓形易傳遞給靜環(huán)造成內側靜環(huán)也隨力等推開(kāi)而增大泄漏量造成密封失圖2機械密封外側粉料維積情況之變形,導致內側摩擦副配合不嚴效為大氣側密封泄漏的主要原因。發(fā)生泄漏為內側密封泄漏的主要原4)軸套緊固螺釘預緊力不足。因原機封輔向遍布6個(gè)M8的緊固螺釘3)大氣側密封除存在上述尺在封液腔為35MPa的情況下緊力不液寸問(wèn)題外,還存在密封面端面比壓足,易松動(dòng),導致機械密封整體壓不足的情況:縮量發(fā)生變化,影響密封效果由機械設計手冊知,端面比壓R3+(K-A)p(1)四、改進(jìn)措施式中P彈簧比壓針對上述問(wèn)題,對機械密封K載荷系數v凵中國煤化工々進(jìn),改進(jìn)后結構D—動(dòng)環(huán)端面外徑CNMHG具體措施如下圖3機械密封腔體內粉料堆積情況D——動(dòng)環(huán)端面p1丿具作中采用適當提升cM圈用2012年第2期 wiw.yjx. net39Puid Transport and Refining Technology Special輸送及化技術(shù)專(zhuān)題封液壓力的方法進(jìn)行封堵。封液系緩沖液入出口NPTI統的設計壓力為40MPa,測試壓力為50MPa,工作時(shí)將封液壓力提升至381~3.82MPa并實(shí)時(shí)調整,保證封液壓力略高于泵出口壓力,從而達到隔離介質(zhì)內的懸浮顆粒,實(shí)現對摩擦副的最大限度保護,最大程度確保內側摩擦副所處環(huán)境的清潔度,延長(cháng)機封的使用壽命的目的。2)對介質(zhì)側靜環(huán)座進(jìn)行加圖4改造后機封機構厚,在軸向尺寸允許的情況下加厚由上可看出改動(dòng)后端面比壓大大增加至理想范圍內,保證了摩擦副的至l0mm,保證了端蓋在高壓下的穩定性。同時(shí)對內側靜環(huán)也做了加嚴密貼合。厚處理,并對靜環(huán)與靜環(huán)座的配合4)將軸套緊固螺釘由6個(gè)增加至12個(gè)(區域三),增加頂環(huán)預緊力保障壓縮量的穩定。密封改進(jìn)后機泵運行平穩,封液壓力、液位穩定,實(shí)方式做了改進(jìn),將原剛性直接接觸現無(wú)泄漏運行,現場(chǎng)運行如圖5,圖6所示。改為間接接觸(區域一),O形圈除作密封外還可起緩沖作用,減弱變形傳遞對靜環(huán)的影響,最大限度地保障了內側密封摩擦副的穩定可靠。改造后靜環(huán)座與靜環(huán)可保持在40MPa的工況下穩定不變形3)除對大氣側靜環(huán)與靜環(huán)座軸向尺寸做加厚處理外,適當增加圖5設備現場(chǎng)運行(-)了端面比壓。通過(guò)重新設計動(dòng)環(huán)尺寸(區域二),改變載荷系數K,進(jìn)而增加了端面比壓。經(jīng)過(guò)多次試算和比較,并結合機械密封軸套機械密封座等部件的結構尺寸,最終確定動(dòng)環(huán)端面尺寸為:D2=80.5mm,D1=72.3mm圖6設備現場(chǎng)運行(二)D=75mm。核算如下:載荷系五、結語(yǔ)K=(D2-D02)(D2-丙烯泵集裝密封的改進(jìn),消除了設備的安全隱患,解決了生產(chǎn)中的實(shí)D2)=068際困難,保證了裝置的連續穩定生產(chǎn)。液膜反壓系數A=(2D2+D1)B(D2+D1)參考文獻王汝美實(shí)用機械密封技術(shù)問(wèn)答M]北京:中國石化出版社,1995.端面比壓2]成大先機械設計手冊M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002Pc=ps+(K-Ap1=0.7953]王顯偉,宋巍機中國煤化工寧化工,200.,30.845MPa,CNMHG期:201201)40cM畫(huà)用額ww. Jx,met2012年第2期