高速泵机械密封泄漏原因分析及改造

高速泵机械密封泄漏原因分析及改高速泵机械密封泄漏原因分析及改 造造 摘 要 乙烯装置丙烯外送泵为 gsb 型高速泵 密封频繁 泄漏 通过对其机械密封端面比压的核算与分析 并对其机械 密封动环材料及结构的分析找到了密封失效的原因 有针对性 地对其进行综合改造 收到良好效果 关键词 高速泵 机械密封 泄漏 分析 改造 乙烯装置丙烯外送泵 位号 e ga301a b 为下游聚丙烯 装置提供原料 该泵对于整个聚丙烯装置具有极其重要的作用 反应所用的液态丙烯全部都由它来供给 所以一旦该泵出现问 题 则将导致整个乙烯 聚丙烯装置停车 该泵自 2001 年 4 月 投用以来 两台泵曾多次发生润滑油 密封液和丙烯泄漏故障 虽经多次检修 更换新的机械密封部件 但效果甚微 该泵频 繁故障 不但损耗了大量丙烯 增加了检修费用 而且还给整 个聚丙烯装置的稳定生产带来了很大的隐患 我们通过分析其 泄漏的原因 有针对性地进行了综合改造 受到了良好效果 1 基本情况 基本情况 e ga301 泵为型号为 gsb 的立式高速泵 航天工业总公司 第十一研究所制造 由电机 增速器 泵体 强制润滑系统 密封液循环系统等部分组成 增速器为二级齿轮增速 输入轴转速即电动机转速为 2950r m 输出轴转速为 10275r m 两轴封采用了不同的形 式 上轴封 即输入轴轴封 为唇形密封 橡胶骨架唇封 下轴封 即输出轴轴封 为机械密封 其代号为 60c 增速器内装有润 滑油 由强制润滑系统进行循环 对下部机封进行润滑 冷却 泵体部分的轴封为两套串联的机械密封 上部机械密封代 号为 60b 下部机械密封代号为 60a 两套机械密封之间的密封 腔充满密封油 在密封液补给循环系统内 包括一个密封油罐 进 行循环 对机械密封进行润滑 冷却 这三套机械密封都由如下部件组成 动环 静环 推环 弹簧 弹簧座 辅助密封圈 卡环等 椎环 弹簧 弹簧座以 及卡环 辅助密封圈有 o 形橡胶圈和 ptfe 楔形环 静环材料都 为石墨 m106k 其动环材料有所不同 60a 和 60c 的动环都是 由硬质合金 yg6 制成的 而 60b 的动环 其基体材质为 ocrl8n112m02ti 在其密封端面上堆焊有一层厚度为 1 5mm 的 硬质合金 2 机械密封泄漏分析 机械密封泄漏分析 高速泵增速器与泵体之间有一空腔 泄漏的润滑油和密封 油都积聚在这里 经排油孔引至泵体外的油杯中 该泵自投用 以后 就有油漏出流到油杯里 每隔 35 天就需要给泵增速器油 箱补加润滑油 在运转 12 个月后 机械密封密封性能开始恶化 密封油向外泄漏 油杯及密封油罐内油的颜色变为黑色 并开 始有丙烯窜至密封腔进入密封油罐和油杯中 泵体振动加大 最后丙烯大量泄漏 导致密封油罐压力高报警而停车 对高速 泵进行解体检查 发现机械密封 60b 静环密封端面已破损 动 环端面上粘有一圈黑色石墨粉 60a 磨损比较严重 60c 仅有轻 微磨痕 3 改造方案 改造方案 3 1 60a 静环和辅助密封圈的改造 60a 摩擦副的静环为浸树脂石墨 在介质为轻烃类 高速 的情况下 浸树脂石墨材料工作性能较好 但是 浸树脂石墨 环在工作的过程中 磨损粉末如果聚集在辅助密封圈处 特别 是聚四氟乙烯刃形密封处 会使密封刃产生压痕 甚至还会阻 碍补偿环的补偿作用 在改造中 选用了强度高 摩擦性能和 耐温性较好的浸银石墨环 保持系统操作的稳定性 要保证密封性能 辅助密封圈应具有良好的弹性 基于以 上辅助密封圈的失效分析 将辅助密封圈由聚四氟乙烯楔形圈 改为氟橡胶 0 形圈 同时安装一个矩形截面的填充聚四氟乙烯 垫圈 垫圈的内径与密封体接触部位紧密贴合 防止固体颗粒 进入密封圈密封面 另外 由于介质压力较高 该垫圈还可以 起到防止橡胶圈被挤出的作用 此外 0 形密封圈采用轴向浮 动安装结构 由于弹簧力通过矩形推环直接作用在补偿环上 当补偿环补偿移动时 0 形圈上的移动点有两个 这样做既保 证了补偿环的补偿作用 又保证了辅助 0 形圈的密封作用 从 而提高密封的可靠性 由于橡胶密封圈的摩擦力大 也可以增 大补偿环在非正常操作时的缓冲作用 保护摩擦端面 3 2 60b 动环改造 增速器侧机械密封 60b 的端面比压值虽然偏小 但是其密 封端面两侧压力为零 泵转速又很高 因此采用大的端面比压 值反而会加剧其磨损 因此 采取了不改变端面比压 只改变 动环的材质 结构 将原来的动环重新设计 经改造后的密封 自 2001 年 11 月投入运行后运转至今 运转状况良好 累计正常运行时间超过 2 年 至今未发生泄漏 密封效果非常好 仅配件和安装方面的经济效益就非常著 4 结束