高速泵机封冲洗方案PLAN54 的应用问题

王玉萍

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州 253000）

0 引言

随着机械密封技术的快速发展、集装式机械密封的不断完善及新材料的不断应用，密封寿命大幅延长，泄漏量大幅减少。但要满足API610 要求机械密封连续运转周期达到3 年以上还是有些困难。据统计，密封引起的故障占全部泵机故障的40%以上。造成这一现象的原因，一是泵机组中动密封所处的工作条件、所起的作用所决定；二是许多国内设计单位以及工程公司（包括用户）认为密封选用是泵厂和密封厂的事情，往往对机械密封的选用参数、类型、结构和原理以及管路系统了解不深，难以参与机械密封的选用工作，造成密封的选型不当。机封选型主要参数：输送介质的物理化学性质，如腐蚀性、固体颗粒含量和大小、密度、黏度、汽化压力，介质中的气体含量，以及介质是否易结晶等。选用机封不当，或者计算、加工、隔离液等选择有问题，在设备试车、运行过程中将很快暴露出问题。

1 机封冲洗情况分析

山东华鲁恒升化工股份有限公司新建乙二醇加氢装置有高速泵14 台，机封冲洗方案为PLAN54，面对面双端面机封布置。14 台高速泵并联共用一套密封水站。

在机组试车过程中，由于现场仪表条件没达到，开始试车时候未投用流量计，采用旁路调节，也没有投用密封腔远传压力变送器，现场在密封液进泵入口管道只设置了一块进口压力表。

现场试泵时候，由制造厂售后服务人员进行指导开车，根据设计测算，一二级密封腔之间的压力=入口压力+0.45，泵组正常运行期间，入口压力0.35 MPaG，则一二级密封压力0.8 MPaG，机泵单体试车期间，入口压力仅为0.1 MPaG，故此时密封腔压力应为0.55 MPaG。根据流程图可知，入口阀用于调整密封液流量，出口阀用于调整密封腔压力。但在正常试车时候，售后人员将出口阀全部打开，用进口阀门调整的入口压力为0.55 MPaG，显然此时密封腔压力是远远小于0.55 MPaG。试车过程中B 线7 台泵中有3 台出现此现象，A 线也开始出现，且向密封液站内部泄漏，导致液位明显上涨。可以判断，外机封没有向外泄漏，PLAN54 方案为带压冲洗，内封泄漏也应向泵腔内漏，此时却出现向密封站内漏的情况，只能是泵出口高压液体回流至密封腔。向厂家建议此时密封腔压力应该低于0.55 MPaG，用出口阀门调节，采纳建议后投入流量计，同时密封腔压力调整为0.75～0.8 MPaG，入口0.85～0.9 MPaG，开泵过程中有的泵泄漏量很大，20 min 上涨几个液位，有的泵泄漏不明显，30 min 只上涨半个液位，另外还有泵不再泄漏。

通过与厂家沟通，采取如下措施：拆检机泵检查机封，发现机封静环出现损坏，更换动静环再次试车，保持密封腔压力0.8 MPaG，仍有微量泄漏（图1）。

图1 机封更换动静环后仍有微量泄漏

拆检后可见泵壳和叶轮后泵盖上各对应有3 孔，泄漏孔位置处于一级密封前，在泵壳外部此孔已全部封堵，怀疑是否会有高压液体泄漏。根据厂家设计人员建议，测量此处压力，按其设计计算，此处压力应接近入口压力，重新开泵，加压力表，此压力开泵达1.27 MPaG，远远超出设计值，且密封水泵最高压力只能输出1.2 MPaG.

从装配图可以看出，测量压力如此高，导致泵出口介质泄漏有4 个原因：①叶轮环顶部与泵壳间隙过大；②叶轮环与轴头配合间隙过大；③叶轮平衡孔设计过小，不能有效减压；④厂家售后认为出口所开阀门过小，有憋压（其设计最小流量管线DN50，现场为DN40，但现场保证了出口压力）。

2 问题分析

为了检查开始试车时正常泵的情况，再次启动泵，竟然出现了内漏情况，即密封液向泵内泄漏。重新拆检，第一道机封静环同样出现小坑。制造厂家更换了叶轮环：同原先密封环做的改进是叶轮环外径增大（由Φ173.9 mm 增大到Φ175.7 mm，叶轮环内孔由Φ78.6 mm 减小到Φ78.44 mm），中间开槽并加了O 形圈，台阶外圆加O 形圈，重新试泵，阀门开大，在不超电流时，第一道密封压力最大降到0.8 MPaG，改造效果不明显。

为使第一道密封前介质压力降到原设计水平（约入口压力+0.1 MPaG，将第一道密封原预留PLAN11 孔直接排地沟进行机泵试车，继续试车时压力降为0.6 MPaG（正式开车泵入口压力为0.35 MPaG，可知第一道密封前压力仍为0.95 MPaG，已大于密封腔设计压力），仍比设计值高；为了验证改造后叶轮环外径O 形圈密封的作用，将O 形圈拆下试车，此时第一道密封前压力为0.95 MPaG，证明该O 形圈已起到了节流降压作用。

3 解决方案

最终改造方案：①保留叶轮环改造，即叶轮环2 个外端面全部增加开槽及O 形圈；②增加PLAN13 方案，在进口管路上开孔，介质由入口经机封实现液体的循环流动。改造完成后，水试效果良好。

4 结语

通过泵机泄漏问题的分析与解决得出，在设计给出机封形式、机封冲洗方案后，制造厂必须进行有经验的机封配套设计，精确计算并控制加工精度。在制造厂内部根据相关标准进行机封打压试验和机封装配好的机械运转试验，将问题解决在出厂之前，避免设备在现场出现机封泄漏现象。