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      聚合釜用機(jī)械密封泄漏原因分析及處理方法

      2013-08-15 00:51:32崔小紅齊魯石化公司氯堿廠255400
      化工管理 2013年12期
      關(guān)鍵詞:丁腈橡膠油位軸封

      崔小紅 (齊魯石化公司氯堿廠 255400)

      聚合釜為PVC 裝置的關(guān)鍵設(shè)備,多種易燃易爆、劇毒的化學(xué)品在其中進(jìn)行聚合反應(yīng),因此,軸封直接影響著樹(shù)脂生產(chǎn)效率、裝置運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定及安全生產(chǎn)。 通過(guò)這幾年出現(xiàn)的聚合釜軸封泄漏現(xiàn)象,從其結(jié)構(gòu)上分析泄漏原因,采取措施維持生產(chǎn),對(duì)泄漏的軸封進(jìn)行了檢修,并對(duì)日后生產(chǎn)提出一些維護(hù)措施。

      一、 聚合釜軸封運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

      年產(chǎn)37 萬(wàn)噸聚氯乙烯的2# 裝置是在2004 年新建的,自投產(chǎn)后,經(jīng)過(guò)不斷完善操作,優(yōu)化工藝生產(chǎn),裝置設(shè)備基本上處于滿負(fù)荷狀態(tài),聚合釜的攪拌軸長(zhǎng)有12 米, 直徑235 mm,下部有徑向支承。 攪拌槳葉:3 層2 葉平槳 直徑2070mm,自重較大,聚合釜上封頭處利用滾動(dòng)軸承控制其徑向偏擺及軸向力, 而在聚合釜內(nèi)部則無(wú)任何支撐,整個(gè)攪拌器處于懸吊狀態(tài)。 另外,由于工藝的要求, 攪拌器在不同的階段轉(zhuǎn)速變化也較大 (70-91r/min),同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中有一定的VCM 單體揮發(fā)出來(lái),使釜內(nèi)氣相部分呈酸性,可以說(shuō)聚合釜軸封的工作條件非常惡劣。 2011年4 月,1 臺(tái)出現(xiàn)了明顯的泄漏,且有加劇現(xiàn)象,對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行形成了巨大的威脅。

      二、 軸封結(jié)構(gòu)圖及工作原理

      1、軸封結(jié)構(gòu)

      軸封為集裝式雙端面小彈簧機(jī)械密封, 兩個(gè)動(dòng)環(huán)、 兩個(gè)靜環(huán),10 件密封圈,2 件油封,1 套推力軸承。 密封O 環(huán)材質(zhì)為丁腈橡膠(后來(lái)改為FKM),動(dòng)環(huán)材質(zhì)為石墨,靜環(huán)為碳化硅。

      2、軸封的工藝流程圖

      軸封系統(tǒng)配有獨(dú)立的密封液和潤(rùn)滑液循環(huán)系統(tǒng),由油罐、齒輪泵、返回閥、液位計(jì)等組成恒壓的循環(huán)系統(tǒng)。 設(shè)有油位低報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng),油位L-(1)低于70%時(shí)系統(tǒng)報(bào)警,以利于保護(hù)軸封。 軸封密封液為32# 抗磨液壓油, 從上密封油罐的加油口加入潤(rùn)滑油,靠系統(tǒng)壓力進(jìn)入下密封油罐(液位控制在100%),然后通過(guò)油泵加入軸封的下部,從上部流出至密封油罐,這可使密封液充滿密封腔,保護(hù)軸封不過(guò)熱,帶走與軸套摩擦產(chǎn)生的熱量,保證軸封不超過(guò)最高使用溫度,延長(zhǎng)軸封壽命。

      三、軸封泄漏現(xiàn)象、判斷分析及處理措施

      1、軸封泄漏現(xiàn)象

      2011 年3 月該聚合釜油位報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)報(bào)警,經(jīng)過(guò)工藝、設(shè)備及電氣、儀表人員的現(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)密封液油箱液位出現(xiàn)下降趨勢(shì),由100%降至70%。 加滿油,通過(guò)做標(biāo)記的方法密切觀察,在48h 時(shí)間段液位計(jì)上的油位降低至5 個(gè)板處, 泄漏量為4 ml/h,而現(xiàn)場(chǎng)無(wú)外漏跡象,由此判斷發(fā)生了內(nèi)泄漏,導(dǎo)致聚合釜油位報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)LG-(1)報(bào)警。 由于是初期泄漏,因此具有間歇性。

      4 月車(chē)間對(duì)該釜進(jìn)行清釜作業(yè)完成后,該釜進(jìn)行氣密,檢查軸封,發(fā)現(xiàn)軸套與軸接觸處有氣泡產(chǎn)生,同時(shí)軸套與外殼接觸處也發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生,泄漏量大約在1 滴/秒左右,超過(guò)了機(jī)械密封允許泄漏量 (軸或軸套直徑大于50mm 的, 泄漏量應(yīng)低于5mL/h),基于以上現(xiàn)象車(chē)間決定對(duì)攪拌機(jī)械密封進(jìn)行更換。 (注:此處更換下的機(jī)械密封用F135B1 作為代號(hào))

      下午4 時(shí)左右開(kāi)始更換,11 時(shí)更換完畢,同時(shí)更換密封油罐內(nèi)全部潤(rùn)滑油。 進(jìn)行氣密,并保壓兩個(gè)小時(shí)后,未發(fā)現(xiàn)異常,密封油罐內(nèi)油位亦未發(fā)現(xiàn)異常。 加水試車(chē)(即加載試車(chē))1 小時(shí),觀察密封油罐油位正常,次日早晨6∶30 左右投料,觀察密封油罐油位未發(fā)現(xiàn)異常,到8∶00 左右再次檢查發(fā)現(xiàn)油位有輕微降低,但不明顯,到10∶00 左右,再去檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封上油罐油位已到了下限以下, 此泄漏量太大, 已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)機(jī)械密封所允許的泄漏量,因此需再次更換攪拌機(jī)械密封。 (注:此處更換下的機(jī)械密封用F135B2 作為代號(hào))

      在第三天早4∶00 左右更換完畢, 氣密試驗(yàn), 加水試車(chē)正常后,6∶30 左右投料,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間跟蹤檢查,至第一釜料放料后,檢查軸封密封系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)泄漏等異常。

      2、對(duì)兩套機(jī)械密封進(jìn)行解體,原因分析:

      對(duì)兩套軸封大的部件進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)

      F135B1 機(jī)械密封如圖1 所示, 動(dòng)環(huán)摩擦面有磨損。 主要原因是動(dòng)環(huán)(石墨)有輕微變形,導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)磨擦面之間壓得過(guò)緊,突出部分干磨擦,磨損加快(突出部分磨損加劇),從而縮短了機(jī)封使用壽命。同時(shí)由于原密封O 環(huán)使用材質(zhì)為丁腈橡膠,雖然這種材質(zhì)耐熱、耐磨、耐腐蝕,但是因?yàn)榫酆细厦鏆庀啻蟛糠质锹纫蚁怏w,丁腈橡膠遇見(jiàn)它會(huì)硬化。

      F135B2 機(jī)械密封通過(guò)檢查未發(fā)現(xiàn)有明顯損傷及磨損。 動(dòng)靜環(huán)完好, 密封面無(wú)肉眼可見(jiàn)痕跡, 其余地方未發(fā)現(xiàn)有崩邊及傷痕;密封圈完好,未發(fā)現(xiàn)有失彈及老化溶脹等現(xiàn)象;彈簧無(wú)變形及失彈等現(xiàn)象。同時(shí)檢查其余零件未發(fā)現(xiàn)有磨損及碰撞痕跡。同時(shí)用平面檢查儀器打光譜對(duì)密封面進(jìn)行鏡面檢查, 發(fā)現(xiàn)密封面有變形。因此判斷為該機(jī)封總成失效原因?yàn)槊芊饷孀冃巍T摲獬鰪S日期為2007 年2 月3 日,由于該機(jī)封軸徑較大,密封面變形原因應(yīng)為放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致。

      基于以上分析得出這兩套機(jī)械密封的失效原因?yàn)椋?/p>

      2.1 使用時(shí)間長(zhǎng),機(jī)封屬于損耗件,動(dòng)靜環(huán)正常磨損。

      2.2 存放時(shí)間長(zhǎng),易導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)發(fā)生變形,密封摩擦面失效。

      2.3 密封環(huán)材質(zhì)選擇沒(méi)有針對(duì)工況,密封環(huán)易硬化。

      四、預(yù)防措施:

      在與軸封廠家技術(shù)人員交流時(shí), 我們提出了以下預(yù)防類(lèi)似事件的措施:

      1.降低存放時(shí)間,使用前2 個(gè)月左右進(jìn)貨,若提前很長(zhǎng)時(shí)間發(fā)貨的情況下, 由軸封廠家派技術(shù)人員對(duì)存放機(jī)封進(jìn)行定期檢查,或?qū)C(jī)封發(fā)回該公司檢查。

      2.嚴(yán)格檢查機(jī)封各部件的生產(chǎn)、裝配質(zhì)量。

      3.建議將密封O 環(huán)的材質(zhì)由丁腈橡膠改為氟橡膠,減少密封O 環(huán)失效泄漏的可能, 這是由于原來(lái)材質(zhì)丁腈橡膠遇氯乙烯易硬化,而氟橡膠因其耐高溫、耐油、耐腐蝕等特點(diǎn)更適用于該工況。

      4.當(dāng)機(jī)械密封存放時(shí)間超過(guò)一年半的,需更換密封O 環(huán),并檢查機(jī)械密封各部件。

      5.因?yàn)槠渌妮S封也發(fā)生過(guò)泄漏問(wèn)題,其中的一個(gè)共性問(wèn)題是在軸與軸套間泄漏,分析與軸封設(shè)計(jì)有關(guān),后通過(guò)研究可在軸封內(nèi)部進(jìn)行改造, 將目前機(jī)械密封軸與軸套間采用的一道O環(huán),改為兩道O 環(huán)密封,即使發(fā)生泄漏,由于增加了一道保護(hù),可延長(zhǎng)軸封使用壽命。

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