職稱論文(機(jī)械密封)

易燃易爆介質(zhì)泵機(jī)械密封及沖洗方案的改造姓名：張志剛單位：盤(pán)錦中潤(rùn)特塑有限公司專業(yè)：化工機(jī)械2014年8月易燃易爆介質(zhì)泵機(jī)械密封及沖洗方案的改造摘要：針對(duì)精細(xì)化工廠萃取精餾裝置結(jié)晶釜底部萃取液輸送泵的機(jī)械密封壽命短、泄露頻繁、檢修率高的問(wèn)題，文章分析了導(dǎo)致該泵機(jī)械密封泄漏的原因，分別對(duì)該泵機(jī)械密封的選型，機(jī)械密封沖洗方案以及輔助密封材質(zhì)方面進(jìn)行了改造。改造之后顯著延長(zhǎng)了機(jī)械密封的使用壽命，達(dá)到長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求，節(jié)約了相當(dāng)可觀的人、財(cái)?shù)荣Y源。關(guān)鍵詞：離心泵、機(jī)械密封、摩擦副、結(jié)晶、改造。引言：結(jié)晶釜底部萃取液輸送泵是我廠萃取精餾裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，我廠該泵為一開(kāi)一備，由大連耐酸泵廠制造。該泵為單級(jí)單吸懸臂式離心泵，其型號(hào)為PC50-2250-25；流量為30m3/h；揚(yáng)程：20m；入口壓力為常壓；出口壓力0.19Mpa。輸送介質(zhì)為丙酮、二苯砜以及少量氟化鈉、介質(zhì)溫度56℃，采用串聯(lián)雙機(jī)械密封設(shè)計(jì)，沖洗方案為Plan52，不加壓冷卻方式。該泵機(jī)械密封泄漏情況頻繁，每次更換新機(jī)械密封時(shí)運(yùn)行狀態(tài)良好，但是在停泵之后再開(kāi)泵時(shí)即發(fā)現(xiàn)介質(zhì)側(cè)的第一套機(jī)械密封有滲漏情況發(fā)生，泵內(nèi)介質(zhì)竄入到泵上部緩沖罐中，不得不停泵拆檢，更換機(jī)械密封。盡管采取了一些措施，但是實(shí)際作用并不是很明顯。由于頻繁的更換機(jī)械密封，給我廠帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)損失，占用了較多的維修資源。一、機(jī)械密封系統(tǒng)失效原因分析1.1、機(jī)械密封系統(tǒng)簡(jiǎn)介我廠該流程泵機(jī)械密封采用串聯(lián)雙機(jī)械密封形式，如圖1.1所示，該機(jī)械密封兩套動(dòng)環(huán)材質(zhì)為碳化硅（SiC），兩套靜環(huán)材質(zhì)為石墨，第一套機(jī)械密封（介質(zhì)側(cè)）動(dòng)環(huán)及靜環(huán)輔助密封圈材質(zhì)為聚四氟乙烯（PTFE），第二套機(jī)械密封（大氣側(cè)）動(dòng)環(huán)及靜環(huán)輔助密封圈材質(zhì)為聚四氟乙烯（PTFE）和氟橡膠。機(jī)械密封其余材料均為316不銹鋼。圖1.1機(jī)械密封的輔助密封系統(tǒng)采用了Plan52不加壓冷卻方式的沖洗方案，緩沖液為常溫的脫鹽水，循環(huán)方式以熱動(dòng)力為主，軸套上加工出螺旋狀泵送環(huán)為緩沖液循環(huán)提供輔助動(dòng)力。緩沖罐內(nèi)設(shè)不銹鋼盤(pán)管外接循環(huán)水冷卻，如圖1.2所示。利用壓力為常壓的緩沖流體，注入隔離室中。由于緩沖流體的壓力小于工藝流體壓力，少量工藝流體泄漏至阻隔流體中，被阻隔流體出密封室，到密封系統(tǒng)中進(jìn)行處理，第一套機(jī)械密封失效之后由后邊第二套機(jī)械密封作為主密封阻隔介質(zhì)，從而避免工藝流體的直接排放大氣和環(huán)境的污染。圖1.21.2、機(jī)械密封失效原因分析通過(guò)對(duì)失效機(jī)械密封的拆檢解剖分析，發(fā)現(xiàn)引起該機(jī)械密封失效泄漏的原因主要為以下兩個(gè)方面：1.2.1、工藝介質(zhì)的特殊性造成機(jī)械密封泄漏該泵輸送介質(zhì)為二苯砜在丙酮中的過(guò)飽和溶液，隨著溫度的變化，極易發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。由于緩沖罐內(nèi)不帶壓的原因，靠近介質(zhì)側(cè)的第一套機(jī)封摩擦副表面的液膜為泵輸送的介質(zhì)。同時(shí)由于工藝原因，該泵為間斷運(yùn)行。這就導(dǎo)致在停泵之后第一套機(jī)械密封摩擦副表面的液膜隨著溫度降低有結(jié)晶現(xiàn)象發(fā)生，摩擦副貼合程度無(wú)法達(dá)到密封要求。再度開(kāi)泵時(shí)介質(zhì)漏入緩沖罐內(nèi)，觸發(fā)壓力報(bào)警，由于機(jī)封損壞頻繁，維修部門(mén)將緩沖罐排放管線堵死，讓外側(cè)第二套機(jī)械密封作為主密封來(lái)增加機(jī)械密封的使用時(shí)間。但由于易結(jié)晶的介質(zhì)進(jìn)入到密封腔中，第二套機(jī)械密封動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的輔助密封材質(zhì)為氟橡膠，抗丙酮溶脹能力比較差。并且再次停泵時(shí)仍然出現(xiàn)與第一套機(jī)械密封失效原因相同的情況。導(dǎo)致第二套機(jī)械密封使用不了多久也隨之失效。1.2.2、安裝不當(dāng)造成機(jī)械密封泄漏安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量控制的過(guò)大，導(dǎo)致摩擦副端面壓力增高，摩擦副擦傷、磨損嚴(yán)重；動(dòng)環(huán)輔助密封圈與軸套配合過(guò)緊，彈簧無(wú)法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向竄動(dòng)量，進(jìn)而在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)動(dòng)環(huán)無(wú)法自由竄動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏；靜環(huán)密封面過(guò)松，當(dāng)泵轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)環(huán)軸向竄動(dòng)時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座，介質(zhì)從靜環(huán)的靜密封點(diǎn)泄漏。二、機(jī)械密封改造方案2.1雙端面集裝機(jī)械密封結(jié)構(gòu)及工作原理通過(guò)查找美國(guó)石油協(xié)會(huì)關(guān)于機(jī)封配置及沖洗方案的標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)資料得出以下結(jié)論：PLAN52方案適用于輕組分含量較高的工況，但對(duì)介質(zhì)純凈度要求比較高。而PLAN53A方案則適用于介質(zhì)中含少量雜質(zhì)的工況中?？紤]到我廠結(jié)晶釜內(nèi)介質(zhì)為含有二苯砜晶體的過(guò)飽和溶液的特殊情況，遂決定將該泵機(jī)械密封由串聯(lián)雙封改為雙端面背靠背模式，材質(zhì)與原串聯(lián)雙機(jī)械密封大部分相同，細(xì)微差別就是將兩套機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)的輔助密封圈材質(zhì)全部更換為聚四氟乙烯（PTFE）。所謂雙端面背靠背模式即靠近介質(zhì)側(cè)的機(jī)械密封安裝方向與原相反，也就是說(shuō)兩套機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)相對(duì)安裝，共用同一個(gè)動(dòng)環(huán)座。這種安裝方式是由隔離腔壓力大于介質(zhì)側(cè)壓力的特性所決定的，如圖2.1所示。圖2.1沖洗方案為Plan53A，如圖2.2所示。通過(guò)外部的儲(chǔ)罐來(lái)給隔離腔提供脫鹽水。隔離罐頂部外接氮?dú)鈮毫υ矗瑝毫Ω哂诮橘|(zhì)壓力0.14MPa~0-.7MPa，保證工藝介質(zhì)零排放。隔離罐內(nèi)置盤(pán)管冷卻，并設(shè)有壓力、液位報(bào)警指示裝置。隔離液的循環(huán)方式與PLAN52的原理同為熱虹吸，主要靠冷熱介質(zhì)比重的不同來(lái)形成循環(huán)。為了節(jié)省氮?dú)?，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求隔離腔中的氮?dú)鈮毫υ匆谕１弥缶徛禐?，但是考慮到該泵介質(zhì)的特殊情況，考慮到如此操作第一套機(jī)械密封摩擦副處在停泵之后可能仍然會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。遂要求在實(shí)際操作過(guò)程中停泵之后仍然讓隔離罐內(nèi)保持微正壓，以保證摩擦副潤(rùn)滑液的潔凈程度要求，不受泵體內(nèi)介質(zhì)結(jié)晶的影響。由此導(dǎo)致的微滲入系統(tǒng)中的少量脫鹽水并不會(huì)對(duì)工藝介質(zhì)造成影響。這樣就從根本上解決了由于頻繁停車導(dǎo)致的介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封摩擦副液膜結(jié)晶現(xiàn)象。圖2.22.2雙端面集裝機(jī)械密封及輔助密封沖洗系統(tǒng)的相較之前的優(yōu)點(diǎn)與之前沖洗方案為Plan52的串聯(lián)雙機(jī)械密封相比，沖洗方案為Plan53A的集裝雙端面背靠背機(jī)械密封的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：（1）安裝簡(jiǎn)單。由于采用集裝模式，大大的簡(jiǎn)化了維修部門(mén)安裝機(jī)械密封的過(guò)程，從而避免了由于安裝過(guò)程中的失誤導(dǎo)致機(jī)械密封使用壽命過(guò)短的情況發(fā)生。（2）不受介質(zhì)特性影響。由于隔離罐中的壓力高于介質(zhì)側(cè)，介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封的摩擦副潤(rùn)滑液為罐內(nèi)的脫鹽水，并且在停泵時(shí)罐內(nèi)也保持足夠的壓力，以確保摩擦副接觸面不會(huì)結(jié)晶，保證機(jī)械密封的可靠性。（3）安全環(huán)保。在第一套機(jī)械密封失效時(shí)，隔離罐內(nèi)隔離液進(jìn)入系統(tǒng)，觸發(fā)壓力、液位報(bào)警裝置，提醒操作及維修人員及時(shí)處理。降低了危險(xiǎn)介質(zhì)泄漏到大氣中的風(fēng)險(xiǎn)。三、結(jié)論實(shí)施上述改造之后，萃取裝置萃取液輸送泵運(yùn)行狀況良好，即便多次開(kāi)停泵，機(jī)械密封仍然處于穩(wěn)定狀態(tài)，并能有效杜絕易燃易爆介質(zhì)泄漏的危險(xiǎn)隱患。機(jī)泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性得到了明顯提升（