陳文龍
【摘 要】對油漿泵波紋管機械密封在輸送油漿介質下容易泄漏進行（háng）分析，綜合機械密封的工作原理（lǐ），並對該機械密封進行有效合理的改進。
【關（guān）鍵詞】改造；機（jī）械（xiè）密封；油漿泵
某公司（sī）催化裂化FCC裝置用以輸（shū）送含（hán）有催化劑顆粒的（de）塔底泵，型號為（wéi）100PYS2130，單級（jí）懸臂離心泵，軸功率75kW，流量45.5m3/h，揚程130m。輸送介質為油漿，介質（zhì）溫度370℃，泵吸入口壓力為0.2MPa。雖然該泵一直（zhí）使用的是焊（hàn）接波紋管機械密封，但由於工（gōng）況介質等諸多因素的影響，該泵在實際使用過（guò）程中（zhōng），機械（xiè）密封經常發生泄。據統計，機械密封使用壽命Z短的時間為15天，平均使（shǐ）用壽命為4個月（yuè）左右，嚴重影響了工藝裝置的正常生產。為徹底消（xiāo）除隱患，筆者對（duì）該泵（bèng）的機械密封係統進（jìn）行了分析及改造，提高了機械密封的運行周（zhōu）期，確（què）保了裝置平（píng）穩生產。
一、故障原因分析
催化油漿泵中的機械密封是DBM290焊接波紋管機械密封，該密（mì）封結構特點為：a.靜止式金屬波紋管結構；b.動環與軸套法蘭、螺釘連接；c.動環（huán）摩擦副低膨脹合金鑲嵌（qiàn），靜（jìng）環摩擦副為浸銻（tī）石墨；d.葉輪壓緊軸套實現軸套密封墊的（de）密封。油漿泵的工作介質（zhì）為（wéi）催化油漿，介質溫度高且含有（yǒu）催（cuī）化劑等固體顆粒，運行工（gōng）況比較惡劣。通過數次檢修及對（duì）原機械密（mì）封的解剖分析，發現機械密封失效泄（xiè）漏（lòu）的原因主要有以下（xià）幾個方（fāng）麵。
（一）摩擦副（fù）磨損
DBM290焊接波紋管機械密封（fēng）靜（jìng）環摩擦（cā）副采用的材料是（shì）浸銻（tī）石（shí）墨，拆檢發現靜環摩擦副（fù）磨損嚴重且內（nèi）外（wài）緣有缺口。通過試驗發現，機械密封的端麵比壓受波紋管的有效直徑的影響，而有效（xiào）直（zhí）徑（jìng）是隨壓力的（de）變（biàn）化而改變。由於壓力過大，導致摩擦副過度磨損引起泄漏（lòu）。同時油漿中含有固體催化劑顆（kē）粒其含量為一般不大（dà）於6g/L，生產不正常（cháng）時為（wéi）12g/L左右，在操作中工藝條件稍有波動，催化劑顆粒會進（jìn）入密封麵內，劃傷了動環密封麵，並破壞了液膜的連續性，從而引起泄漏。正常密封時，密封麵處於邊界潤滑或半液體潤滑狀（zhuàng）態，兩表麵被一層邊界膜分開。當密封麵（miàn）間混有催化劑顆粒或靜環密封麵上有磨損時，兩密封（fēng）麵間液膜（mó）厚度明顯增厚，從而導致了油漿大量泄漏。
（二）摩擦副表麵熱裂（liè）紋
拆撿發現摩擦副的硬質合金環出現由硬麵中心向外發散的許多粗（cū）細不一（yī）的徑（jìng）向裂紋。焊接波紋管的硬質合金環與環座（zuò）兩種材料的（de）膨脹係數存在差別，在機械密（mì）封冷卻水壓力不穩定或溫度發生較（jiào）大變化時容易產（chǎn）生局部高溫（wēn），從而導致局部熱應力過大，合金環表麵熱（rè）裂引起密（mì）封失效。
（三）波（bō）紋管內側波穀部位的軟焦塊
溫度高、密度（dù）大、含有固（gù）體顆（kē）粒是油（yóu）漿生成（chéng）軟焦塊主要原因。該泵在370℃的工況下使用，油漿會慢慢沉澱或凝固在波紋管的縫隙中形成軟焦塊。隨著時間的（de）推（tuī）移（yí），波（bō）紋管縫隙內的軟（ruǎn）焦塊使得波紋管不能進行軸向拉伸、壓縮，失去彈（dàn）性。這樣，波（bō）紋管就無法提供隨介質壓（yā）力變化（huà）的軸向作（zuò）用力，起不到補償作用，使端麵液膜壓減小（xiǎo），造成液膜反壓（yā）係數下降，以致（zhì）於（yú）端麵比壓下降，引（yǐn）起密封失效。
（四）軸套密封（fēng）墊（diàn）易發生泄漏
DBM90密封傳動（dòng）方式為鍵傳動（dòng），軸套密封是靠葉輪壓緊（jǐn）軸（zhóu）套內的軸套墊來（lái）實現的（de）。造成軸套密封墊泄漏的原因主要有：a.葉輪發生反轉或泵體預熱溫度過快造成葉輪鎖緊螺母鬆動，使得密封墊無法壓緊而泄漏；b.在安裝過程中，軸套密封墊內進入雜質（zhì），使（shǐ）其密封性能失效而泄漏。
二（èr）、解決措施
（一）開槽斜麵擠緊軸套式密封結構
針對密封軸套墊的泄漏，采取了開（kāi）槽斜麵擠緊軸（zhóu）套式密封結構。這種定位傳（chuán）動可靠，安裝、拆卸方便且不傷（shāng）軸。另外，還設（shè）置了限位板，便於泵外調整密封的壓縮量。波紋（wén）管內徑一處設一45°斜角，以分散應力（lì），延長波紋（wén）管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代其他密封材料，可以承受高達425℃的高溫。
（二）采用耐磨摩擦副（fù）材料
由於油漿泵介質含有固體顆粒（lì），所（suǒ）以（yǐ）在摩擦副動（dòng）環表麵噴塗了（le）氧化（huà）鉻（Cr2O3），靜環材料選用YG6，該配合屬於“硬質合金-硬質合金”形式。由於二者硬度不同，既可（kě）防止動（dòng）靜環密封麵（miàn）同時損傷，又避免了產生熱裂現象。針對高溫（wēn）環境下密封環鑲嵌結構容易脫落的現象，改用整體結構密封環。密封壓（yā）縮量定（dìng）為3.4mm，有效降低了密封麵（miàn）過多的摩擦熱。
（三）金屬波紋管作為旋轉（zhuǎn）動環
原（yuán）來所用的機械密封為靜止式結構，油漿極易在波紋管縫隙生成焦塊。為了防止（zhǐ）機械密封波紋管縫隙結焦，筆者將金屬波紋管設計成旋轉型結構。旋轉式波紋管密封在旋轉離心（xīn）力作用下可以自身清洗波（bō）紋管，減少波紋管外圍（wéi）沉積和內側結焦，並能（néng）防止因急冷（lěng）造成的波紋管變形。
（四）改善密封的冷卻、衝洗效果
高溫（wēn）油漿泵由於介質溫度高，加（jiā）之短時間的機械負荷（hé）或熱（rè）負荷的作用，使得密封麵間穩定液膜轉變為蒸汽狀態，這轉變過程中的溫差產生了輻射狀徑向小（xiǎo）裂紋（wén）。為了改善密封摩擦副的冷卻效果，將循環水冷卻改（gǎi）用輕柴油冷卻並將原來密封壓蓋的進、出冷卻孔直徑增加2mm，這樣避免了冷卻介質的汽（qì）化且流量增（zēng）加一倍，大大改善了冷（lěng）卻效果。為了避免催化劑顆粒粘結，堵塞衝洗管通道，將衝洗孔直徑由5mm增大到7mm，衝洗壓力控製在0.5MPa。通過自衝洗的改進，有效地控製了密封端麵溫升，增大液相麵（miàn）積，改善了摩擦狀態。
三、結束語（yǔ）
通過對油漿泵機械密封的失效原因分（fèn）析，從其材料及結構（gòu）等（děng）方麵進行了有（yǒu）效改進。目前，改造後的油漿泵已應用於工業生產中。改造前該泵有效運（yùn）行時間平均為4個月左（zuǒ）右，改造後，該泵連續運行Z長可達8000h，期間經過長周期高負荷運行和頻繁的切換運行而無泄漏故障。通過對油漿泵機（jī）械密封的（de）改造及（jí）應用，不僅解決了影響裝置穩（wěn）定運行（háng）的難題，而且還產生了較（jiào）大（dà）的經濟效益。由此可見，催化裝置油漿泵機械密封的改造是成功的。
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來源：《商情》2017年23期（qī）
