高压液氨泵机械密封失效分析及问题处理.pdf

高压液氨泵机械密封失效 分析及问题处理 中石油大庆石化分公司化肥厂 黑龙江1 6 3 7 1 4 徐鑫金 摘要 对尿素装置高压液氨泵运行中机械密 封的失效现象进行了分析研究 找出了失效的原因 并 对机械密封实施技术改造 改造后机械密封密封性能和 使用寿命均得到了较大提升 关键词 高压液氨泵机械密封 失效改造 一 一 刖昌 中国石油大庆石化分公司化肥厂尿素装置离心式 高压液氨泵 P 1 0 4 是日本某公司制造的卧式双支撑 高速十级离心泵 型号为3 83 4 1 0 s t gH s B 泵采 用电动机驱动 电动机转速为29 8 0 m i n 泵与电动机 之间设有增速箱 泵转速为66 0 0 r m i n 泵结构如图l 所示 泵叶轮采用背靠背对称布置 泵非驱动端设有 平衡鼓 高压侧为6 级叶轮入口压力 低压侧则设平衡 线引入泵入口缓冲罐 1 0 4 F 泵出口设有回流线 通过出口调节阀控制泵流量 其工艺流程为由合成车 间送来压力为2 0 2 4 M P a G 液氨 纯度9 9 经氨预热器 1 叭一C 加热到0 4 0 后进入缓冲罐 泉入 图1离心式高压液氨泵P 1 0 4 内部结构 推力轴承2 1 2 径向轴承3 非驱动端机封4 l o 减压套5 r 衡鼓66 级叶轮71 0 级叶轮 85 缎叫轮9l 级叶轮 l l 驱动端 L 尉1 3 外缸体1 4 内缸体 通用鲫麓 f 1 6 年第9 期 c I 1 l M 叭G 胁 耱耐祝 川腮m通 r 纪协游卯石w 1 0 4 F 再经离心式高压液氨泵 P 一1 0 4 加压至 1 7 0 1 8 6 M P a G 后送至氨加热器 1 0 2 一C 加 热到5 5 7 5 后送入高压喷射器 2 0 1 一L 二 机械密封结构特点 如图2 所示 P 1 0 4 机械密封为两套背靠背双端面 多弹簧机械密封 密封型号为F T M 9 5 F T M 9 5 采用4 0 6 0 脱盐水进行冲洗 冲洗方案为P l a n 3 2 P l a n5 4 其密封水流程主要由水箱 2 台密封水 泵 冷却器 2 0um 的双精联过滤器 压差控制调节阀 P D I C l 2 6 1 2 个流量计 F 1 1 2 6 1 F I l 2 6 2 和2 个流量控 制阀组成 正常P D I C l 2 6 l 控制密封水压力比泵非驱动 端密封腔压力高0 1 5 M P a 泵非驱动端密封腔压力引出 点 见图1 密封冲洗水流量F 1 1 2 6 1 和F 1 1 2 6 2 控制大 干2 8 L m i n 图2 离心式高压液氨泵P 10 4 机械密封结构 1 顶丝2 轴套3 传动环4 限位板5 螺钉6 外压盖 7 外推环8 静环9 动环1 0 内压盖l l 弹簧盒1 2 内推环 1 3 弹簧1 4 侧流套1 5 防转销1 6 O 形圈1 7 防转帽 三 机械密封使用情况 P 1 0 4 机械密封从2 0 1 2 年9 月2 5 日检修更换后使用寿 命一直递减 P 1 0 4 机械密封泄漏故障统计见表1 特别 是2 0 1 4 年8 月2 2 日以后 主要表现为机械密封运行7 天以 后就开始滴漏 运行2 个月左右轴套与外压盖间隙处就 出现大量喷水和甩水 为了防止液氨漏出产生次生事 G M 馥用矶誓 m v w e 喇x c o n l2 0 1 6 年第9 期 故 必须停机枪修 表1 P 10 4 机械密封泄漏故障统计 销 I 7 5 删艘船 一 砸 船吲 圈憾明 i曙I 骰 心 诞硼碧 一 非驱动端H 械密封运 3 l 天后 从排污u 好H 商漏 2 5 i 向 n l i n 2 0 1 4 1 1 0 47 0 第7 0 天达1 7 2 L m i n 从4 套与外 J i i 盖间隙处喷水 驱动潲机械密 封求泄漏 2 0 1 4 年5 J2 8 日检修 后驱动 端饥械密封外渗氯 3 p P n l 运行7 天后时漏水 2 0 滴 n l i n 2 1 4 8 2 28 6 运行8 6 犬J 厅悖泵备川州达l L m i 1 非驱动端机械密IJ 远行时 币 备用时漏水转为l 滴风 运行2 6 人J 厅驱动端和怍驱动 端机械密土寸J 始滴漏 3 0 滴 n l i n 1 4 2 尺时非驱动湍漏量达 2 1 4 0 5 2 81 4 2 1 8 L m j J l 姒动端达l3 2 L m 从轴套与外 箍间隙处f l 水 检 修完后驰动端饥械密上寸外渗氯 3 0 0 p p mJ 运行3 4 天j i 怍驱动端肝始滴漏 表2 P 10 4 机械密封失效现象及可能的原因 密封水外漏 从轴套与外J j 盖间隙处 液氦外漏 密封水内漏 L 动静环密封面磨损密封失效 动环0 形圈密封失效 弹簧盒O 形幽密封失效 外侧静环O 形圈密封失效 内压盖O 形圈密封失效 轴套0 形圈密封失效 内侧动环与轴套间O 形圈密封失效 液 氯通过动环防转帽螺纹丝扣进入外侧动环 背部漏出 内侧动静环密封面磨损失效 内侧静环0 形圈失效 内侧弹簧盒0 形圈失效 内侧动环O 形圈同时失效 表3 P 10 4 机械密封泄漏后解体检查情况 驱动端H l 封外f 0 1 J 动静环密封而存化轻微噼 损 侧动静王 密 寸嘶磨损严t 寰 动环密封面J 出现了一圈伤痕和破损槽 动环外圈分层起皮 静环内侧全是石墨粉 非驱动端机封外侧动静环 密封面磨损严重 动环密封面上同样出现了一圈 伤痕和破损槽 动环外圈分层起皮 内删动静环 密封面也磨损严重 动环密封面上出现了一圈明 l 显的沟槽 发现两端机械密封动静环密封面都存在严重 磨损 非驱动端机封比驱动端稍微好一些 主要 2 0 1 4 0 8 2 2 表现为动环密封面上出现伤痕和破损槽 内侧附 有许多磨损的石墨泥 静环磨损严重 非驱动端机封两侧动环磨损严重 两端动环 l 密封面都出现了伤痕和破损槽 无光泽 两侧静 z a 0 s 2 8 l 瑟差磊罢 裳翥喜 6 i 日 篓翥嚣裟雾莴剁蓑蒙星薯 迹 无光泽 驱动端外侧静环密封面也存在磨 2 叭3 1 2 1 0 损 内圈全是黑色石墨粉末 动环有石墨痕迹无 光泽 而驱动端与非驱动端内侧静环密封面和动 环密封面完好 驱动端内侧静环密封圈拆下后膨 胀严重 2 0 1 3 0 8 0 7 机封4 对动 静环密封面正常磨损 2 叭20 9 2 5 非驱动端机封内删静环O 形圈拆下后膨胀 橡胶密封圈受介质氨腐蚀膨胀 而失去弹性而失效 如 图3 所示 动静环密封面磨损正常 动环材质变更为硬 质合金后使用寿命明显降低 失效的主要原因为动静环 密封面磨损 如图4 所示 动环材质更改为硬质合金主 要是考虑液氨显碱性 对反应烧结S i C 有腐蚀 质量隐 患较大 对于动环更改为硬质合金的机封使用寿命低分析 原因主要有以下几点 1 由于设备转速高达到66 0 0 m i n 密封端面p v 值 较高 在高p v 值的情况下 s i c 与石墨配对略优于硬质 合金与石墨的配对 2 s i c 材质热导率高 摩擦因数低 材质本身有 微孔 相对于硬质合金端面更容易形成混合摩擦 形成 液膜 分析认为 这是之前使用s i c 的效果比后来改成 硬质合金效果好的主要原因 3 失效密封拆解后发现 两侧的硬质合金端面均 呈干摩擦的失效现象 石墨端面呈唱片状沟纹且有掉牙 的情况 分析认为 密封端面的失效是由干摩擦造成 的 不排除现场采用的系统循环效果不佳 发生瞬间黏 着磨损 从而导致机封端面出现失效 图30 形圈不耐氨溶胀 图4 动 静环密封面磨损严重 M 聊G 胁税耐职洲通 r 触讹施卯万W G M 石油 化I 通用机械 lG Mi nP e t t e n n l c l t c m i c a ll n d H s tr 气动闸阀的设计与开发 超达阀门集团股份有限公司 中国石油物资公司 北京 摘要 分析了常规气动闸阀存在的问题 设 计开发了三种适用于闸阀的气动装置 包括异径气动装 置 配置减压阀的气动装置及设置预紧弹簧的气动装 置 解决了闸阀需要的启闭力与气动装置输出的启闭力 不匹配的问题 设计开发的气动闸阀已在工程项目中得 到成功应用 关键词 闸阀 气动装置 启闭力设计开 发 一 前言 闸阀是最常用的一种阀类 适用于各种压力 温 度 口径范围 性价比高 可靠性高 在石油 化工 电力 冶金 制药及城建等各种工业领域中得到广泛应 用 气动装置是一种常用的阀门驱动装置 随着工业 的发展以及对自动控制要求的不断提高 气动装置的应 用越来越广泛 目前气动装置大量应用于球阀 蝶阀等 浙江温州3 2 5 1 0 5 邱晓来 1 0 0 0 2 7 肖洁 部分回转阀门 闸阀 截止阀等多回转阀门也有应用 常规气动闸阀如图1 所示 闸阀的阀杆一端与气动 装置的活塞连接 另一端与闸阀的闸板连接 活塞在气 缸中的介质压力作用下可以上下运动 活塞的运动通过 阀杆带动闸板运动 从而实现气动闸阀的开启与关闭 通常闸阀的开启力与关闭力是不同的 尤其是对于楔式 闸阀 关闭力要设置得比较小 只要能够确保阀门密封 即可 如果关闭力太大 一方面阀门密封面因摩擦力过 大容易擦伤损坏 第二方面会引起阀座及闸板密封面的 过度变形而损坏 第三方面过大的轴向力会使阀杆产生 弯曲变形 第四方面会引起闸阀中法兰螺栓的过度拉伸 而损坏以及中法兰的密封泄漏 为了确保闸阀在任何情况下都能够开启 通常需 要设置较大的开启力 特别是在高温下 由于材料的热 膨胀 闸板与阀座在关闭时会贴合得很紧 因此需要较 大的开启力 但是 闸阀气动装置的阀杆占据了活塞下 部气缸的部分面积 因此 气体作用在气动装置活塞上 五 解决方案 1 根据以上分析 由于在高p v 值的情况下下 s i c 性能优于硬质合金 考虑介质腐蚀性 新机封动环材质 采用无压烧结s i c 该材质能同时满足高p v 值和耐碱腐 蚀 2 对密封冲洗水系统进行排查 对双精联过滤器 滤芯进行更换 另外提高密封冲洗水