聚丙烯装置丙烯泵密封泄漏分析与改进

Fuid Transport and Refining Technology Special辆送及癌化技术专题聚丙烯装置丙烯泵密封泄漏分析与改进中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司《辽宁葫芦岛25001)刘爱南、前言二、运行情况聚丙烯装置丙烯进料泵为丙烯泵具体工作参数为:转速Goulds Pumps生产的进口单级离心300min,介质温度41℃,流量泵。由于输送介质为液态丙烯井带340m/h,泵入口压力为28MPa有悬浮颗粒,极易汽化及泄漏,故出口压力为347MPa,电动机功率采用双端面集装式密封,外部加配为8lkW.此泵原来采用双端面机一套单独的封液系统对密封进行冲械密封,如图1所示,叶轮端和电洗冷却。原厂密封工作一段时间后动机端均采用平衡型、多弹簧、内频繁出现封液泄漏情况,给装置稳流、旋转式机封。两套机封背靠背定生产埋下设备隐患安装,它们处于相同的封液压力作【摘要】针对锦西石化分公司聚丙烯装置丙烯进杆泵密封频繁缓冲液入出口出现泄漏问题,进行了原因分析与设计改造,通过对集装密封整体结构进行分析和改进,有效地将泄漏量控制在允许范围内,保证了聚丙烯装置的稳定连续生产。【关键词】变形传递端面比压预紧力丙烯泵泄漏改进中国煤化工CNMHG38M國用们ww.ttX. net2012年第2期用下,封液采用福斯流体设备有限在排除了安装问题和材料选用D—平衡直径;公司生产的水冷PLAN53B封液系合理性问题后,对集装机械密封的λ—液膜反压系数;统,其设定操作压力3.5MPa,低压具体工况和整体结构尺寸做了分析A—内外侧介质压差。报警设定值为31MPa,操作温度后发现原厂机封在以下几个方面存原机封相关结构尺寸如下:40℃,它可对摩擦副起滑润和冷却在泄漏问题动环端面外径D=79.5mm;作用,同时由于其压力高于设定工1)从工艺角度判断应为介质动环端面内径D=70.5mm作介质压力,也可起封堵作用,防带料严重沿轴间对摩擦副长期磨研平衡直径D=75mm止工作介质泄漏造成摩擦副失效过快为内侧机械密已知密封腔压力p1=3MPa封泄漏过快的主要原因,但正常情根据设计手册推荐值取弹簧比压三,机封失效情况及原况下封液压力比出口压力略高005=020-025因分析0.I0MPa,在封液作用下悬浮颗端面比压计算如下机泵投入运行一段时间后,粒应无法影响到摩擦副。后从生产载荷系数频繁发生密封泄漏,具体表现为封车间了解到,由于工艺要求,该泵K=(D2-D2)(D2液罐液位下降较快和封液沿轴间外实际入口压力为3MPa,出口压D=055(2)漏,对机封拆检后发现靠介质侧密力达到了3.8MPa,一直高于设计压液膜反压系数封摩擦副磨损严重,机封内部并伴力工作,而封液压力仍按照设定的A=(2D2+D)B(D2+D1)有大量聚丙烯悬浮颗粒,如图2,35MPa,这样就造成了封液压力实=0.51(3)图3所示际低于出口压力,悬浮颗粒能够靠端面比压近井对摩擦副产生不利影响最终导Pc=ps+(K-A)1=0.2175致摩擦副过快失效0.2675MPa2)介质侧静环座过薄,仅为通过上述计算可发现端面比4mm,且静环与静环座轴向刚性压远远小于通常的范围(0.5接触,静环密封O形圈位于静环径07MPa),主要原因为设计选用载向,通过对机械密封进行打压试验荷系数K偏小,仅为0515,而内流发现,在腔内压力为3.5MP时,台平衡式K般为055-085,K值过小面易发生变形,在压力高于3MPa导致介质压力作用在密封端面上的后,变形情况更加明显。静环座变轴向载荷过小,易使端面被液膜压形易传递给静环造成内侧静环也随力等推开而增大泄漏量造成密封失图2机械密封外侧粉料维积情况之变形,导致内侧摩擦副配合不严效为大气侧密封泄漏的主要原因。发生泄漏为内侧密封泄漏的主要原4)轴套紧固螺钉预紧力不足。因原机封辅向遍布6个M8的紧固螺钉3)大气侧密封除存在上述尺在封液腔为35MPa的情况下紧力不液寸问题外,还存在密封面端面比压足,易松动,导致机械密封整体压不足的情况:缩量发生变化,影响密封效果由机械设计手册知,端面比压R3+(K-A)p(1)四、改进措施式中P弹簧比压针对上述问题,对机械密封K载荷系数v凵中国煤化工々进,改进后结构D—动环端面外径CNMHG具体措施如下图3机械密封腔体内粉料堆积情况D——动环端面p1丿具作中采用适当提升cM圈用2012年第2期 wiw.yjx. net39Puid Transport and Refining Technology Special输送及化技术专题封液压力的方法进行封堵。封液系缓冲液入出口NPTI统的设计压力为40MPa,测试压力为50MPa,工作时将封液压力提升至381~3.82MPa并实时调整,保证封液压力略高于泵出口压力,从而达到隔离介质内的悬浮颗粒,实现对摩擦副的最大限度保护,最大程度确保内侧摩擦副所处环境的清洁度,延长机封的使用寿命的目的。2)对介质侧静环座进行加图4改造后机封机构厚,在轴向尺寸允许的情况下加厚由上可看出改动后端面比压大大增加至理想范围内,保证了摩擦副的至l0mm,保证了端盖在高压下的稳定性。同时对内侧静环也做了加严密贴合。厚处理,并对静环与静环座的配合4)将轴套紧固螺钉由6个增加至12个(区域三),增加顶环预紧力保障压缩量的稳定。密封改进后机泵运行平稳,封液压力、液位稳定,实方式做了改进,将原刚性直接接触现无泄漏运行,现场运行如图5,图6所示。改为间接接触(区域一),O形圈除作密封外还可起缓冲作用,减弱变形传递对静环的影响,最大限度地保障了内侧密封摩擦副的稳定可靠。改造后静环座与静环可保持在40MPa的工况下稳定不变形3)除对大气侧静环与静环座轴向尺寸做加厚处理外,适当增加图5设备现场运行(-)了端面比压。通过重新设计动环尺寸(区域二),改变载荷系数K,进而增加了端面比压。经过多次试算和比较,并结合机械密封轴套机械密封座等部件的结构尺寸,最终确定动环端面尺寸为:D2=80.5mm,D1=72.3mm图6设备现场运行(二)D=75mm。核算如下:载荷系五、结语K=(D2-D02)(D2-丙烯泵集装密封的改进,消除了设备的安全隐患,解决了生产中的实D2)=068际困难,保证了装置的连续稳定生产。液膜反压系数A=(2D2+D1)B(D2+D1)参考文献王汝美实用机械密封技术问答M]北京:中国石化出版社,1995.端面比压2]成大先机械设计手册M北京:化学工业出版社,2002Pc=ps+(K-Ap1=0.7953]王显伟,宋巍机中国煤化工宁化工,200.,30.845MPa,CNMHG期:201201)40cM画用额ww. Jx,met2012年第2期