機(jī)械密封沖洗方案及故障維修(大全)

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丹東克隆技術(shù)部-唐榮剛

2/3/2023常見沖洗方案：PLAN11、13、21、23、32、52、53A、53B、54、62、72、74、75、76機(jī)械密封輔助系統(tǒng)方案總數(shù)

機(jī)械密封常用沖洗方案2/3/20232

一套完整的、合格的密封設(shè)計(jì)必須考慮到：1、是否為密封創(chuàng)造了最佳的運(yùn)行環(huán)境；2、是否對(duì)裝置環(huán)境保護(hù)；3、是否投入最低成本。輔助系統(tǒng)方案介紹2/3/20233PLAN01（InternalFlushPorting——內(nèi)部沖洗通道VentPlugged——排氣孔絲堵Drain——排液）方案說明：從泵的出口到密封的完整（內(nèi)部）循環(huán)過程。管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖2/3/2023PLAN02管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：無沖洗流體循環(huán)，密封腔一端封閉的情況下2/3/2023PLAN11管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從泵的出口通過限流孔板到密封的循環(huán)過程。沖洗液進(jìn)入密封腔靠近機(jī)械密封端面處沖洗端面，然后穿過密封腔回流到泵。2/3/2023PLAN13管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從泵的密封腔通過限流孔板后回到泵入口的循環(huán)過程2/3/2023PLAN14管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從泵的出口通過限流孔板到密封腔，并同時(shí)從密封腔通過限流孔板（如果需要）到泵入口的循環(huán)過程2/3/2023PLAN21管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從泵的出口通過換熱器然后進(jìn)入密封腔的循環(huán)過程。2/3/2023PLAN23管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從密封腔出口通過換熱器回到密封腔的局部循環(huán)2/3/2023APIPlan23換熱器安裝2/3/2023P21(P23)系統(tǒng)的操作

1、換熱器管程為工藝介質(zhì)，殼程介質(zhì)為水。2、使用時(shí)，需要先通冷卻水。先打開換熱器進(jìn)出冷卻水管線上的閥門，并檢查冷卻水管線是否正常流動(dòng)。再打開工藝介質(zhì)管線上的閥門，注入工藝介質(zhì)。順序不可以顛倒，以免產(chǎn)生熱應(yīng)力，對(duì)換熱器的使用不利。3、為防止水垢的形成,要求換熱器冷卻水出水溫度不可超過49℃

系統(tǒng)操作規(guī)程關(guān)于換熱器使用

4、在高溫原油、油漿、渣油、蠟油等工況，由于粘度較大建議使用21方案，換熱器選用風(fēng)冷換熱器或并采用蒸汽冷卻的盤管式換熱冷卻；低粘度介質(zhì)建議采用23方案，同時(shí)使用軟化水進(jìn)行換熱冷卻。5、在21方案中，揚(yáng)程低于100m時(shí)建議取消孔板，揚(yáng)程大于200時(shí)必須增加孔板或流量控制閥。6、在高揚(yáng)程泵中，可以通過流量控制閥降低沖洗流量，以減少換熱器的負(fù)荷，同時(shí)降低密封沖洗液的溫度。7、冷卻水要求水質(zhì)為軟化水

冷卻水流速：1.5-2.5m/s；（）

冷卻水最高進(jìn)口溫：32℃

冷卻水最高出口溫：49℃

冷卻水最大溫升：17℃

系統(tǒng)操作規(guī)程PLAN31管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從泵的出口通過旋液分離器把潔凈液體輸送到密封腔的循環(huán)過程。固體顆粒被送到泵的入口管線2/3/2023PLAN32管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：外來的沖洗液注入到密封腔內(nèi)。ba2/3/2023PLAN41管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從泵的出口通過旋液分離器把潔凈液體輸送到換熱器然后再回到密封腔的循環(huán)。固體顆粒則被送到泵的入口管線。2/3/2023PLAN52管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：外部儲(chǔ)液罐為配置2型密封的外側(cè)密封提供緩沖液。正常操作時(shí)，由內(nèi)部泵送環(huán)來保持緩沖液循環(huán)。儲(chǔ)液罐通常連續(xù)排放蒸汽至蒸汽回收系統(tǒng)，并保持比密封腔小的壓力2/3/202317PLAN53A管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：外設(shè)加壓隔離液儲(chǔ)液罐提供潔凈的液體給布置方式3外部密封腔。循環(huán)由內(nèi)部泵送環(huán)完成。隔離液壓力大于被密封的工藝流體壓力。2/3/2023APIPlan53A壓力罐安裝2/3/20233.3CR系列輔助系統(tǒng)儀器儀表標(biāo)配說明儲(chǔ)液罐儀表配置技術(shù)交流專題雙金屬溫度計(jì)安裝應(yīng)注意事項(xiàng)：WSS系列雙金屬溫度計(jì)在嚴(yán)禁扭動(dòng)儀表外殼。

WSS系列雙金屬溫度計(jì)必須按表盤方向垂直安裝安裝，安裝及拆卸時(shí)不允許用手扳外殼。注意雙金屬溫度計(jì)的溫度范圍儀表應(yīng)在-30℃～80℃的環(huán)境溫度內(nèi)正常工作WSS系列雙金屬溫度計(jì)經(jīng)常工作的溫度最好能在刻度范圍的1/2～3/4處。輔助系統(tǒng)常見儀表安裝注意事項(xiàng)2/3/2023浮球式液位開關(guān)的安裝輔助系統(tǒng)常見儀表安裝注意事項(xiàng)2/3/202322PLAN53B管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：由外部管道系統(tǒng)為布置方式3密封裝置的外側(cè)密封提供液體。預(yù)先加了壓的囊式蓄能器提供壓力給循環(huán)系統(tǒng)。流動(dòng)由內(nèi)部泵送環(huán)維持。循環(huán)系統(tǒng)中的熱量由空氣冷卻或水冷卻換熱器除去。2/3/202323PLAN53C管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：外部管道系統(tǒng)給布置方式3密封外側(cè)密封提供阻封液，密封腔由活塞蓄壓器提供壓力，循環(huán)是由內(nèi)部泵送環(huán)來保持。循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量用空氣冷卻或水換熱器除去。2/3/2023關(guān)于泵送環(huán)

在輔助系統(tǒng)方案中，單封21/23/31/41與雙封52/53可能會(huì)引起循環(huán)不暢，其中23及52/53方案的循環(huán)是最難的，原因是這些方案完全靠泵送環(huán)來實(shí)現(xiàn)，壓頭較低。泵送環(huán)的循環(huán)效率依據(jù)壓蓋結(jié)構(gòu)、泵送間隙、流體粘度及圓周速率等決定，因此在使用泵送環(huán)時(shí)需要復(fù)核以下信息：1）電機(jī)轉(zhuǎn)速：泵送環(huán)的泵送揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，也就是轉(zhuǎn)速降低到1/2，則揚(yáng)程降低到1/4。影響很大，因此在1480rpm以下是循環(huán)很困難。使用變頻電機(jī)時(shí)尤為注意；2）軸徑：軸徑低于50mm,線速度較低；3）管路總長超過5m時(shí)，封液不易循環(huán)；4）每個(gè)90°彎頭約有0.5m的阻力損失，因此90°彎頭不得過多；5）泵送介質(zhì)粘度大于50厘斯時(shí)，循環(huán)阻力大。6）流道及接口形式：接口要求下進(jìn)上出，垂直進(jìn)、切向出；流道深度以4mm左右為宜。

25關(guān)于緩沖隔離液1、緩沖液壓力

對(duì)于52方案，API682規(guī)定，需要能承受2.7bar壓力（火炬氣背壓），因此一級(jí)密封需要耐反壓設(shè)計(jì)；對(duì)于53方案，隔離液壓力=密封腔壓力+0.14MPa~0.17MPa2、緩沖隔離液溫升API682中7.2、7.3條款中規(guī)定，緩沖隔離液密封進(jìn)出口的最大溫差要求如下：緩沖隔離液為乙二醇/水或接近于水粘度的介質(zhì)等時(shí)為8℃；緩沖隔離液為油時(shí)為16℃；3、緩沖隔離液流量

見下圖

高溫泵現(xiàn)場(chǎng)解決方案緩沖隔離液隨軸徑的流量曲線要求PLAN54管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：外設(shè)加壓隔離液儲(chǔ)罐或系統(tǒng)提供潔凈的液體給密封腔，循環(huán)用外部泵或壓力系統(tǒng)來完成，阻封液壓力大于被密封的工藝介質(zhì)壓力。2/3/2023PLAN62管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：由外源提供急冷液，所以需要急冷是為了防止固體顆粒在密封的大氣側(cè)積聚，通常；配合很小的截流襯套使用。2/3/2023PLAN72管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：從外部供應(yīng)的緩沖氣體用于布置方式2的密封，緩沖氣可單獨(dú)用來稀釋密封泄漏流體或結(jié)合75、76方案，協(xié)助把泄漏流體吹掃入封閉的收集系統(tǒng)。緩沖氣的壓力低于內(nèi)側(cè)密封工藝流體的壓力。2/3/2023PLAN74管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明：PLAN74為泵用面板系統(tǒng)，從外部供應(yīng)的隔離氣體用來有效地防止工藝介質(zhì)泄漏到大氣中。隔離氣體壓力高于內(nèi)側(cè)密封工藝介質(zhì)壓力。2/3/2023PLAN75管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明方案75的主要結(jié)構(gòu)如下，外部密封限制從內(nèi)部密封泄漏出的流體排到大氣，并把這些泄漏流體輸送到排放管道。當(dāng)泄漏流體經(jīng)過收集系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)上安裝的收集器收集通過的任何液體。收集器上的液位顯示器用來顯示是否需要對(duì)收集器排凈。在管線出口處的孔板限制泄漏流量，從而當(dāng)內(nèi)部密封產(chǎn)生較大的泄漏量時(shí)會(huì)引起壓力增加，達(dá)到報(bào)警值。2/3/2023PLAN76管道和儀表流程圖密封腔細(xì)部圖方案說明布置方式2的密封中外部密封腔內(nèi)非冷凝性泄漏流體的排放，收集在大氣溫度下不能凝結(jié)成液體的氣體。這種系統(tǒng)可以采用阻封氣體也可以不采用。2/3/2023

機(jī)械密封常見問題分析及對(duì)策

第五部分汽化\閃蒸（輕烴泵）當(dāng)密封面摩擦熱集聚時(shí)，端面間液膜發(fā)生局部沸騰。癥狀

密封發(fā)音或冒氣（間歇震蕩）。靜環(huán)被咬蝕，產(chǎn)生彗星狀紋理過程導(dǎo)致窄環(huán)外部切邊。硬環(huán)發(fā)生熱裂。端面內(nèi)部處有石墨粉塵堆積。糾正措施

改善循環(huán)狀況；校核密封設(shè)計(jì)參數(shù)。皰疤（高溫泵）高黏度液體端面間的剪切應(yīng)力超過石墨的破壞強(qiáng)度。停泵時(shí)，由于溫度下降液體黏度增大使泵重新啟動(dòng)出現(xiàn)問題。癥狀

碳石墨顆粒從端面脫出；硬環(huán)有拋光痕跡；在細(xì)小間隙中殘留石墨顆粒。糾正措施

檢查盤車情況；換用粘度低的循環(huán)液；延長泵啟動(dòng)時(shí)間；換用高硬度石墨或多空隙硬環(huán)材料。36失效現(xiàn)象

主要表現(xiàn)為罐體液位下降過快，嚴(yán)重時(shí)每8個(gè)小時(shí)需要注油補(bǔ)液1次，

二級(jí)密封滴漏嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)需要及時(shí)擦拭，甚至用油盆接。

綜合表現(xiàn)為壽命到2-3個(gè)月后出現(xiàn)泄漏，且泄漏量會(huì)變得越來越大機(jī)封拆卸一般表現(xiàn)為端面出現(xiàn)亮斑泡疤，嚴(yán)重時(shí)端面外圓出現(xiàn)嚴(yán)重崩牙。見右圖

皰疤37粘度要求：最低溫度下隔離緩沖液不得凝結(jié)，工作溫度下隔離緩沖液的粘度必須小于100mm2/s；密封工作溫度下的最佳粘度是2-10mm2/s；密度要求：密封會(huì)影響密封熱的導(dǎo)出能力，要求使用介質(zhì)的密度大于0.7g/cm3隔離緩沖液的沸點(diǎn)必須高于大氣環(huán)境溫度至少28℃（以夏天最高40℃計(jì)算最低沸點(diǎn)為68℃）,同時(shí)隔離緩沖液的閃點(diǎn)必須高于應(yīng)用場(chǎng)合溫度；隔離緩沖液3年內(nèi)工作環(huán)境下不得嚴(yán)重變質(zhì)，具體不得具有可見沉淀、結(jié)晶或積碳；因?yàn)橥钙接椭械目寡趸瘎┘澳湍┤菀自诙嗣嫔衔龀?，損傷端面，使用時(shí)必須考慮。礦物油熱穩(wěn)定性較好，但是容易在溫度高于70℃時(shí)性能下降，因此要控制溫度。緩沖隔離液不得污染現(xiàn)場(chǎng)工藝介質(zhì)，也不得使機(jī)械密封輔助密封圈腐蝕、溶脹和損壞在高壓（53A緩沖隔離液1MPa以上壓力）下，使用的密封緩沖隔離液的氣體溶解度要低，保證氣體在高壓下不會(huì)溶解到緩沖隔離液中。（53B不會(huì)存在此問題）

高溫泵油品選擇原則基于以上選擇原則，對(duì)于高溫泵密封，緩沖隔離液選用建議如下：

最佳油品按照表一首先推薦選用；滿足不了表一要求時(shí)，可以按照以下原則選用。5-15#工業(yè)白油必須使用透平油時(shí)，透平油牌號(hào)(也叫汽輪機(jī)油)不得大于32#。(注意選用透平油時(shí)，封液溫度不要高于70℃)。

高溫泵油品選擇原則高溫泵油品選擇原則端面變形癥狀

機(jī)泵啟動(dòng)時(shí)，密封發(fā)生泄漏且泄漏量隨時(shí)間變化。將端面在平臺(tái)上輕研，有變形痕跡。糾正措施

自然時(shí)效變形，重新研磨；

加工變形；

滑移直徑損壞在振動(dòng)和腐蝕情況下，使端面失去追隨性。微震磨損和電化腐蝕。癥狀

滑移直徑上在滑移輔助密封圈附近出現(xiàn)嚴(yán)重的麻點(diǎn)和腐蝕（腐蝕氧化層無法形成）。糾正措施

檢查泵和電機(jī)的對(duì)中性、消除震動(dòng)、軸承故障以及軸是否彎曲；

滑移直徑淬硬或噴涂陶瓷。42O型圈擠出O型圈的一部分被強(qiáng)行通過很小的縫隙。裝配或組裝元件時(shí)用力過大，或密封間隙過大。癥狀

O型圈被切割或撕破外皮。糾正措施

檢查設(shè)備精度；更換硬度較高的