淺議輕烴蒸餾裝置工藝流程泵機(jī)械密封形式與損壞原因分析

姜 曄

新疆華澳能源化工股份有限公司，克拉瑪依 834000

淺議輕烴蒸餾裝置工藝流程泵機(jī)械密封形式與損壞原因分析

姜 曄

新疆華澳能源化工股份有限公司，克拉瑪依 834000

輕烴蒸餾裝置工藝流程泵的可靠性在很大程度上取決于機(jī)械密封密封性能，在輕烴蒸餾裝置中，所加工的流體介質(zhì)大多易燃易爆液體，機(jī)械密封的密封效果將直接影響裝置生產(chǎn)正常運(yùn)行，一旦機(jī)械密封損壞泄漏，不僅污染環(huán)境、影響操作員工身體健康，而且還會導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等重大安全事故。我們主要從輕烴蒸餾裝置工藝流程泵用機(jī)械密封不同工況下密封結(jié)構(gòu)入手，降低密封使用故障率，提高機(jī)械密封使用可靠性。

機(jī)械密封；損壞原因；熱裂

前言

輕烴蒸餾裝置生產(chǎn)中工藝流程泵比較常見的機(jī)械密封形式主要有接觸式軸向端面機(jī)械密封和非接觸式可控間隙密封。接觸式軸向端面機(jī)械封裝就是在密封微凸體接觸的密封。這種接觸式密封狀態(tài)一般為混合摩擦和邊界摩擦,普通機(jī)械密封一般都是接觸式密封。非接觸式接卸密封就是指密封面微凸體不接觸的機(jī)械密封。這種密封面面的間隙一般可分為靜壓密封和動壓密封。這種非接觸式機(jī)械密封的摩擦狀態(tài)一般為流體摩擦、彈性流體動力潤滑。

1 機(jī)械密封的原理及要求

封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中不是一個孤立的部件，它是與工藝流程泵的其它零部件一起組合起來運(yùn)行的，同時通過其基本原理可以看出，機(jī)械密封的正常運(yùn)行是有條件的，例如：泵軸的竄量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；機(jī)械密封處的工藝流程泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件，再加上良好的機(jī)械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。并且在實(shí)際應(yīng)用過程中,必須有一對以上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面,這種端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)械外彈力的作用,其會使密封得到有效的配合,同時也會與另一端保持一種相對滑動的狀態(tài),進(jìn)而防止流體泄露。

機(jī)械密封之所以在輕烴蒸餾裝置工藝流程泵中廣泛使用,是因?yàn)槠渚哂行孤缎孕?、密封可靠、摩擦功耗低、使用周期長和對軸磨損小等優(yōu)勢,能更好的滿足不同工況需求。

2 輕烴蒸餾裝置生產(chǎn)中機(jī)械密封損壞原因分析

2.1 壓力引起的機(jī)械密封損壞，在機(jī)械密封中如果密封壓力腔中的壓力超過一定范圍,那么其密封端面比壓,不能是液膜更好的形成,甚至使其端面出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損,同時也會使發(fā)熱量變多,也會使密封零件發(fā)生變形。當(dāng)工作壓力出現(xiàn)波動,會給彈性形變量和密封效果帶來一定影響,泄漏量隨著壓力的變化而出下相應(yīng)變化。在這種情況下是需要使用摩擦副來緩解壓力波動的;真空條件也會產(chǎn)生密封干摩擦或是泄露現(xiàn)象。相關(guān)實(shí)踐結(jié)果顯示半濕摩擦?xí)r,摩擦系數(shù)一般為百分之幾,而半干摩擦和干摩擦?xí)r,其則為十分之幾。在實(shí)際應(yīng)用過程中,干摩擦釋放的能量一般是潤滑時的十幾倍甚至更多。在這種情況下,會使密封件磨損更加嚴(yán)重。因表面受到損失,再加上表面溫度升高和材料性能的變化,使得其磨損程度更加嚴(yán)重,磨損速度加快,使得密封環(huán)熱烈或燒損,最終使設(shè)備不能正常工作。

為了使這個問題得到更好的解決,就應(yīng)該在其雙端面進(jìn)行繼續(xù)加密并注入封液以保證潤滑性能和密封性性能,將氣相密封轉(zhuǎn)化成液相密封。

2.2 高溫引起的機(jī)械密封損壞，在輕烴蒸餾裝置生產(chǎn)中,特別是在塔底油生產(chǎn)加工中,常會因溫度過高而引起摩擦變形磨損或是引起熱裂。具體來說,密封環(huán)表面在熱應(yīng)力較大的情況下,會出現(xiàn)徑向裂紋,也就是熱裂。這種熱裂一般是在短時間內(nèi)會機(jī)械應(yīng)力或是熱負(fù)荷作用下出現(xiàn)的,熱烈時會加劇密封環(huán)磨損甚至加劇漏量。對于熱裂來說,其一般是因干摩擦、冷卻系統(tǒng)堵塞或是突然中斷、端面比壓不均勻或是過大而引起的。在實(shí)際生產(chǎn)過程中, 輕烴蒸餾裝置因水循環(huán)系統(tǒng)故障,使得沖洗流量不足,而引起水環(huán)式壓縮機(jī)密封劑密封摩擦副過熱損壞。當(dāng)摩擦副采用樹脂浸漬石墨環(huán)材料的時候,一旦端面過熱,溫度超過標(biāo)準(zhǔn)溫度,樹脂就可能與石墨環(huán)分離,其耐磨性就會下降。在氧化介質(zhì)中,一旦其溫度超過氧化端面,石墨環(huán)就有可能與氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),析出一氧化碳?xì)怏w,使端面更加粗糙,進(jìn)而使其耐磨性下降。

2.3 介質(zhì)腐蝕引起的機(jī)械密封損壞，正常情況下,介質(zhì)引起的密封損壞主要表現(xiàn)為介質(zhì)自身較強(qiáng)的腐蝕性引起的和介質(zhì)中含有的固體顆粒引起的機(jī)械密封損壞。當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性比較強(qiáng),摩擦副表面就會產(chǎn)生腐蝕,一旦腐蝕就會使接觸面更加粗糙,進(jìn)而引起大量泄漏,最終出現(xiàn)密封損壞狀況。

當(dāng)介質(zhì)中含有大量顆粒雜質(zhì)的時候,特別是在密封裝置高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時候,這些雜質(zhì)很可能會進(jìn)入封斷面。一旦流體內(nèi)部有高溫現(xiàn)象出現(xiàn),就會使密封面劃傷或使液膜的連續(xù)性遭到破壞,甚至使密封效果降低。同時雜質(zhì)很可能對補(bǔ)償環(huán)的浮動產(chǎn)生阻礙作用,使密封效果得不到有效發(fā)揮。

3 結(jié)語

機(jī)械密封作為軸轉(zhuǎn)裝置,其轉(zhuǎn)動軸在機(jī)械設(shè)備內(nèi)外能使軸和設(shè)備之間存在一個圓周空隙,而設(shè)備中的介質(zhì)很可能會通過其中的間隙向外泄露。當(dāng)機(jī)械設(shè)備外部壓力小于內(nèi)部壓力時,流體就會向內(nèi)部泄露。為了避免泄露的流體污染空氣,減少其對人們生命健康的損害,就應(yīng)該設(shè)置一種能避免流體泄露的軸封裝置。但是在使用這種密封裝置的情況下,不可避免的會出現(xiàn)密封裝置故障,而引起故障的因素相對較多。

在這種情況下, 增加對機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認(rèn)識，盡可能配備完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果。為了確保密封裝置發(fā)揮其應(yīng)有的作用,就應(yīng)該對輕烴蒸餾裝置生產(chǎn)中的密封形式和損壞原因進(jìn)行分析,以便在此基礎(chǔ)上采取有效的方式對密封裝置進(jìn)行維修。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.041