乙二醇反应器进料泵机械密封频繁泄漏原因分析及故障处理

乙二醇反应器进料泵机械密封频繁泄漏原因分析及故障处理

杨海生

中沙（天津）石化有限公司 天津 300000

摘要：简要分析了乙二醇反应器进料泵机械密封频繁泄漏原因分析和处理措施。

关键词：机械密封；泄漏现象；故障处理；现象分析

前言：机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，严重的还将出现重大安全事故。

1．基本情况

乙二醇反应器进料泵工艺介质为环氧水溶液，自开车以来乙二醇反应器进料泵机械密封频繁泄漏，直接影响整机的运行，严重的还将出现重大安全事故。

1.1机械密封特点

机械密封又称端面密封，因机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗低，不须经常维修，且能适应于生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。

1.2机械密封的原理

机械密封又叫端面密封，它是一种旋转机械的轴封装置，指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在液体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求，使机械密封发挥它应有的作用。泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：1.轴套与轴间的密封；2.动环与轴套间的密封；3.动、静环间密封；4.静环与静环座间的密封；5.密封端盖与泵体间的密封。

二、设备操作及结构条件

泵厂家： Flowserve&Sulzer

机封轴径： 82mm/80mm

泵送介质： EO/水

泵送温度： 93℃-140℃ 正常103℃

密封腔体压力： 0.44-0.53Mpa

转速： 2950Rpm

冲洗方案：API Plan11+53A+61

三、机封现状

乙二醇反应器进料泵通常运行1年左右就会出现机封内漏（机封第一级泄漏）通过拆解机封发现：1.密封腔内含有杂质。动环辅助密封圈磨损变形老化严重。

2.介质侧动环存在严重崩边现象，气蚀现象严重。

介质侧动环

介质侧静环

大气侧动环 大气侧静环

O型圈

四、原因分析

经检查动静环及O型圈，机械密封主密封面出现汽蚀问题，内密封二次密封圈出现过早老化问题，导致Paln53A系统封液内漏超标分析后怀疑1.密封腔内温度过高，超过介质饱和蒸汽压，引起介质汽化，气蚀现象严重。2. PLAN11冲洗管线及孔板堵塞。

五、机械密封改进措施

5.1机械密封存在问题

介质存在汽化，主密封处处于气液两相状态。

主密封O型圈汽蚀，泄漏隔离液。

主密封面汽蚀，密封面损坏，泄漏隔离液。

5.2机械密封使用条件

机械密封要工作在饱和蒸汽压以上30%的压力，汽化温度20℃以下的余量。

5.3材料变更

机械密封主密封改为金属波纹管密封，将推进式机械密封改为非推进式密封，解决O型圈密封推进状态下因为损坏导致内漏的事情发生。

摩擦副材料更改为SIC vs SIC，更加抗汽蚀。

5.4 机械密封冲洗方案

原有冲洗方案：API Plan11+53A+61更改为： API Plan21+53A+61

增加换热器，降低冲洗介质温度。

冷却水流量25-35升/分钟

孔板为3.2mm的孔板

原有冲洗方案：API Plan11+53A+6

升级后冲洗方案： API Plan21+53A+61

六、预期效果

乙二醇反应器进料泵正常运转机械密封使用寿命由升级前1年提升到升级后不低于3年。

七、结论

乙二醇反应器进料泵机封损坏直接原因为：1.泵送介质环氧水溶液温度93℃-140℃ 正常103℃，正常机封自冲洗要求泵送介质温度低于80℃，所以冲洗方案由API Plan11+53A+61改为API Plan21+53A+61。2.由于泵送介质环氧水溶液具有强氧化性造成主密封O型圈损坏，所以机械密封主密封改为金属波纹管密封，将推进式机械密封改为非推进式密封，解决O型圈密封推进状态下因为损坏导致内漏的事情发生。