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反应器进料泵机械密封失效分析及改进

  • 发布者:第一水泵厂
  • 发布时间:2020-11-26
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  1 机械密封简介

  机械密封又称端面密封,是采用两个密封元件即动环和静环安装在垂直轴的光洁而平直的表面上,在介质的静压力和弹簧力的作用下,相互结贴作相对运动而达成密封的目的。

  1.1 机械密封的主要特点

  (1)泄漏量可以限制到很少。只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保证达到要求,只要材料耐磨性好,机械密封可以达到很少泄露量,甚至达到看不见泄漏。

  (2)寿命长。在机械密封中,主要磨损部分是密封摩擦副端面。因为密封端面的磨损量在正常工作条件下不大,一般可以连续使用1~2 a,个别场合也有用到5~10 a。

  (3)运转中不用调整。由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合,在运转中自动保持接触,装配后就不用像普通软填料那样需要调整。

  (4)耐震性比径向密封好。一般在n=3 000 r/min下峰值振幅不超过0.05 mm。

  (5)结构复杂,拆装不便。

  2 介质温度和杂质对密封的影响

  本案例中P-GA-104泵转数6 400 r/min,流量105 m3/h,介质为环己烷和乙烯的混合溶液,介质黏度大;润滑性差;工作压力大;运转速度高;介质中可能含有杂质;机泵输送介质的以上特点,对于机械密封的长期性安全运转是不利的。特别是P-GA-104泵,当输送介质的温度升高时,机械密封密封腔的温度将升高,动环、静环端面温度升高,动环、静环端面温度升高,动环和静环端面间的液膜受热破坏,使动静环的端面产生强烈摩擦,致使密封失效;由于密封冲洗介质中可能有悬浮颗粒杂质,机械密封在运转过程中,这些杂质进入动静密封面,使动静环端面因杂质磨损而造成密封失效。

  2.1 施工、安装对机械密封的影响

  据专家对密封失效原因统计:由于密封本身原因仅占34.5%,而由于安装和使用方面的原因占41.6%。由此可见,密封失效排一位原因并非密封本身的问题,很大程度上取决于安装和使用方面的原因。

  由于反复判断停泵原因,对反应器进料泵P-GA-104泵动静密封反复拆装导致动静环接触表面不平,安装时碰损伤、损坏密封面,造成在工作中密封面急剧摩擦,泄漏量逐渐加大。

  2.2 密封材料对密封失效的影响

  摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大都会缩短机械密封的使用寿命。反应器进料泵P-GA-104泵,南北两侧的密封泄漏量,北侧远远大于南侧原因为选用了国产密封进口密封,在同等非正常工作条件下,国产密封耐用性远比进口密封差。

  2.3 工艺条件对密封失效的影响

  本案例提到的两次密封失效,直接原因都是由于入口堵塞造成的。一次入口堵塞后,拆检看见的只是一个点,一块小硬物堵在泵入口,为保生产及时复位后运行也正常,泵入口有滤网,我们也对滤网进行了更换清扫。二次密封失效后,判断为管线内有树脂挂壁。车间拆检从P-103出口至P-104入口管线,清理管线内挂壁的树脂后复位。

  3 密封改进措施

  3.1 引入干气密封

  干气密封是20世纪60年代末期从气体动轴承的基础上发展起来的一种新型非接触式密封。该密封利用流体动力学原理,通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。干气密封初次是为解决高速离心压缩机轴封问题而出现的,由于密封非接触运行,因此密封摩擦副材料基本不受pv值的限制,特别适合作为高速、高压设备的轴封。

  3.1.1 干气密封与机械密封的结构对比

  (1)机械密封的零件数量多,要求精度高,结构复杂。特别是在装配方面较困难,拆装时要从轴端抽出密封环,一定要把机械部分转子部分全部拆解。

  (2)干气密封结构包含有静环、动环组件(旋转环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座(腔体)等零部件。静环位于不锈钢弹簧座内,用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在转子上的动环组件配合。

  3.1.2 干气密封比机械密封的优势

  干气密封与接触式机械密封串联使用,机械密封为主密封,干气密封为次密封。干气密封与主密封间通入氮气,保证主密封具有一定背压,变大密封端面液相面积,改善端面润滑条件,很大地延长主密封的使用寿命。主密封泄漏的工艺介质随密封气排入火炬,保证工艺介质不向大气泄漏,是一种环保型密封。主密封失效后,干气密封短时间内起到主密封作用,防止工艺介质向大气大量泄漏。

  3.2 结合HSE管理体系进行科学管理

  为了平稳、安全的保证正常运行,结合HSE管理体系的实际,选择定期填写故障发生频率分类表,任何系统的故障和造成这一故障的元素之间都存在着必然的因果关系。故障模式及影响分析(FMEA)就是从这种因果关系出发,找出系统潜在的故障原因,分析故障原因对系统造成的影响,并采取措施减少和预防故障对系统造成的影响。

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