王彦江，王长青，王健伟，邓联新，陶义
（独山子石化公司设备检修公司）
主要内容：石脑油泵是“高危泵机封改造项目”主要改造设备之一，该泵改造后仅运行4 个月就发生机封失效、大量泄漏事故。通过对该泵进行分析，找出原因，并采取针对性的有效的措施进行再次改造，将原来的双端面带压干气式机械密封PLAN74 方案改造为标准串联双端面密封PLAN11+53A 方案，确保设备能够长周期稳定的运行。
关键词：石脑油泵；双端面带压干气密封；PLAN74；PLAN11+53A
0 引言
该石脑油输送泵属于危险介质泵改造为双端面密封项目之一，该泵按改造计划进行了密封和辅助系统的改造安装，一直平稳运转了4 个多月，直至某日凌晨该设备机械密封（简称“机封”）突然失效，大量泄漏并着火。调取控制室数据显示先是非驱动端密封系统密封气高流量报警，2 s 后驱动端密封系统密封气低压报警现象，设备4 min 左右自行停止运转。在设备灭火完成后，发现机械密封及辅助系统、轴承箱燃烧损坏。按API 682—2014 标准，干气机械密封的运行周期应为36个月。为解决改造后机械密封运行寿命短的问题，对泄漏原因进行了分析，并采取了有效的改造措施，确保设备能够长周期稳定运行。
1 故障原因分析
石脑油输送泵为双壳多级泵，型号为HTD100-120×4B，设备级数为4 级，主要参数见表1。
表1 石脑油输送泵的主要技术参数
1.1 机泵及密封拆解情况
对该双端面干气机械密封拆解发现，非驱动端介质侧机械密封的动静环表面光滑、动环有裂痕、运转表面有油；大气侧机械密封的动静环有微运转磨痕、动环碎裂；动环O 形圈受热挤出、大气侧静环O 形圈受热粘黏、静环背后弹簧卡滞；拆下的非驱动端机械密封轴套内外表面全部光滑无拉伤。驱动端介质侧机械密封动环碎裂、静环被磨没、密封附件（弹簧、O 形圈、卡环）都已被磨损受热熔化；大气侧机械密封动静环都已磨碎，密封失效；驱动端机械密封轴套与转子有相对转动且磨损严重，驱动端轴瓦损坏严重，巴氏合金脱落，轴颈和油封严重磨损。
1.2 机泵及密封失效原因分析
非驱动端密封失效原因是碳化硅材料的内部缺陷造成密封动环碎裂，密封气（氮气）大量外泄，出现高流量报警，密封腔内无法保住压力，形成反压。由于干气密封密封环带面比湿密封宽很多，形成不了非接触，密封面打不开后造成干磨，导致密封瞬时失效泄漏。
驱动端密封在非驱动端密封出现高流量报警情况下，导致大量氮气体往非驱动端密封泄漏，使驱动端密封供气压力不足，动静环之间未形成气膜，进而造成动环与静环之间的直接接触并发生干磨现象。因为该密封为非接触式干气密封，干磨后产生大量热，造成密封环表面密封面出现热裂纹和碎裂，密封环严重损坏，密封失效，发生大量介质泄漏并引起着火，着火后油杯烧损，造成轴瓦运行缺油磨损；轴瓦磨损后造成转轴沉降，油封发生磨损，转轴磨损，机械密封轴套磨损。
1.3 密封辅助系统分析
石脑油输送泵在上次“危险介质泵改造为双端面密封项目”中，采用的是PLAN74 冲洗方案的双端面带压干气密封。该结构在密封正常运行时可以做到阻隔工艺介质做到零泄漏，主要适用于温度不高但含有不能泄漏的易燃易爆或有毒有害介质场合，也适用于对可靠性要求非常高的场合，尤其适用于气液混合的介质。该方案对石脑油输送泵的运行工况也适用的，但在使用过程中应注意，如果出现流量高报或压力低报的情况，应及时停车处理。
不过，这种纯干气密封对密封气源的要求很严格：①进入干气密封的密封气必须足够清洁，不能含有液体或颗粒，否则可能会导致气膜变成液膜产生大量的热使脆性材料的动环瞬间崩裂；②密封气的压力也必须高于密封腔压力，如果密封气供给不足，容易导致密封气压力与介质压力接近，动、静环之间无法形成气膜，进而造成动环与静环之间的直接接触并发生干磨现象，造成密封失效。
针对本次石脑油输送泵出现的问题，考虑PLAN74 方案并联式的两套干气密封共用一套供气系统。系统供给气源压力等参数对密封失效的影响），同时双支撑泵驱动端或非驱动端一端泄漏会对另一端气源压力产生很大影响，所以采用PLAN11+53A 的冲洗方案。该方案适用于不允许输送介质泄漏到大气中的情况，通过现场氮气源为封液罐提供压力源，保证封液压力始终高于密封腔压力，阻止密封介质的泄漏。该系统使密封承受液膜润滑，使用时要保证封液罐压力始终高于密封腔压力，以便为密封端面提供洁净的润滑液，保证密封的使用性能，否则介质中的颗粒容易进入到密封端面内造成密封失效。而此类系统只对气源的压力有要求，安全性更有保证。同时采用压力开关对气源压力进行监测，采用液位开关对密封泄漏情况进行监测。由于封液带压会有微量通过密封泄漏到介质和大气中，因此要选择清洁
发布时间:2020-07-01
