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《機械雜志》2014年第六期

1機械密封改造

機械密封長周期安全運行，需要通過為它提供良好的運行環境，并通過對運轉狀態的實時監控來保證。對2#蒸餾裝置10臺高溫油泵單端面非集裝式金屬波紋管機械密封改造，是按照美國石油學會標準API682－2004版規定，選擇的密封型式、密封布置方式、密封材質、密封輔助沖洗方案。

1.1密封布置方式選擇10臺高溫油泵的密封布置采用API682－2004版中規定的布置方式3，即面對背接觸式濕式雙端面集裝式密封結構3CW-FB，內、外側密封均為旋轉式波紋管結構，如圖1所示。

1.2密封材質選擇按照API682-2004版中規定，波紋管材料采用Inconel718、補償環采用優質碳化鎢、補償環座采用Carpter42低膨脹合金、非補償環采用進口耐高溫浸銻石墨，輔助密封圈采用柔性石墨，外側輔助密封圈采用全氟醚密封圈，套墊片為工業純鋁，其它金屬件采用不銹鋼316。

1.3密封輔助沖洗方案選擇密封沖洗布置采用API682-2004版中規定的Plan32+53A沖洗方案，內側密封采用Plan32沖洗方案，注入的低溫蠟油。即將較低溫度和潤滑狀況好的介質替代高溫、高粘度的密封介質，低溫度沖洗液帶走端面產生的摩擦熱，改善了內側密封工作環境。內、外側密封之間的封液，采用有壓雙密封沖洗布置Plan53A方案，如圖2所示。封液選用46#白油，設置的壓力高于介質壓力，保證高溫工藝介質無法泄漏。Plan53A方案的儲罐配置溫度、壓力、液位開關、壓力開關等監測儀表以及報警等安全措施，通過操作室實時監控機封運轉情況，提高了安全等級。

2運行存在問題及解決措施

2#蒸餾裝置開工初期機封狀況如表2所示。

2.1外側密封失效分析泵-17、泵-3/2非驅動端機封外側密封泄漏。（1）解體檢查通過解體泵-17、泵-3/2非驅動端機封，對零件的觀察發現，外側密封波紋管座與機封軸套固定用的緊定螺釘外觀成光滑圓球形；波紋管座內槽中全氟醚密封圈折斷；外側密封靜環防轉銷槽邊有小塊崩邊。（2）原因分析由于密封腔體尺寸限制，改造后軸套厚度較薄，由于擔心緊定螺釘緊成軸套變形。因此，在裝配過程中，部分批次的緊定螺釘未充分擰緊，加之在高溫環境易出現熱松動，螺釘在離心力的作用下慢慢退出，并與機封壓蓋內壁碰擦，最終將其打磨成光亮的圓球體；同時，由于螺釘松動，外側密封波紋管座與機封軸套出現相對旋轉，造成波紋管座的全氟醚橡膠圈扭斷。導致外側密封失效，封油罐潤滑油外漏，如圖3所示。（3）改進措施①在螺釘對應的軸套位置處增設沉孔，確保外側密封波紋管座上的緊定螺釘能擰緊在機封軸套沉孔中，避免密封波紋管座與機封軸套出現相對旋轉，保護全氟醚橡膠圈的正常使用。②在現場開泵前，按照泵旋轉方向盡量多盤車幾圈，保證防轉銷與靜環上的防轉槽邊貼合，減小啟泵時防轉銷對靜環的沖擊，避免靜環尾部凹槽處崩邊。③關于Plan32沖洗壓力及Plan53A封油罐壓力盡可能按照表2中的要求調節壓力值，確保有壓雙封的壓力保持正常的邏輯關系。

2.2內側密封失效泵-2/1、泵-3/1內側密封泄漏。（1）解體檢查①泵-2/1機封解體后各零件無明顯異常。②泵-3/1機封初次解體發現內側波紋管座的10個M4聯接螺釘和外側旋轉型非補償環座的10個M5聯接螺釘頭部端面都有輕微的摩擦痕跡，感覺聯接螺釘擰得不緊，但螺紋尚未退出，螺釘顏色光亮未見變色。（2）原因分析①泵-2/1軸套與泵軸之間的靜密封采用厚度為1mm的軟鋁墊片，由于葉輪鎖母無法鎖緊，軟鋁墊片未能產生足夠變形，從而無法起到密封作用，介質順著軸套與泵軸之間縫隙滲出。②減壓塔底渣油泵-3/1在暖泵時，密封腔壓力高達1.1MPa，而此時油罐中氮氣壓力只有0.2MPa，這就使得內側密封反壓達到0.9MPa的，遠遠高出其反壓承受的理論值，從而使內側密封端面打開，渣油介質泄漏到封油罐中。而減壓塔底渣油較臟，組分較重，不排除雜質顆粒或重組分等在高速旋轉中與兩級密封的聯接螺釘頭部端面產生蹭擦痕跡。（3）改進措施①將軸套處的軟鋁墊軸向厚度由1.0mm增加到1.5mm，機封在裝泵時將葉輪鎖母充分鎖緊，確保高溫時的軸套密封墊密封可靠。②泵-3/1與泵-3/2同為減壓塔底泵，介質均為渣油，暖泵時密封腔壓力相當高，因此，暖泵前應確保泵-3/1與泵-3/2封油罐氮氣壓力0.9MPa左右。

3結論

在確認機械密封密封型式、密封布置方式、密封材質、密封輔助沖洗方案，提高密封的可靠性和安全性后，還應根據具體的使用條件和密封失效形式，對設計機械密封結構行細節調整并關注密封的運行環境，保證高溫油泵機械密封及其系統安全長周期的運轉。

作者：胡敬彬單位：中國石油化工股份有限公司荊門分公司