摘要：乙烯裝置丙烯外送幫浦為gsb型高速幫浦，密封頻繁洩漏，通過對其機械密封端麵比壓的核算與分析，並對其機械密封動環材料及結構的分析找到了密封失效的原因，有針對性地對其進行綜合改造，收到良好效果。
關鍵詞：高速幫浦機械密封洩漏分析改造
乙烯裝置丙烯外送幫浦（位號e-ga301a/b）為下游聚丙烯裝置提供原料，該幫浦對於整個聚丙烯裝置具有極其重要的作用，反應所用的液態丙烯全部都由它來供給，所以一旦該幫浦出現問題，則將導致整個乙烯、聚丙烯裝置停車，該幫浦自2023年4月投用以來，兩台幫浦曾多次發生潤滑油、密封液和丙烯洩漏故障。雖經多次檢修，更換新的機械密封部件，但效果甚微。該幫浦頻繁故障，不但損耗了大量丙烯，增加了檢修費用，而且還給整個聚丙烯裝置的穩定生產帶來了很大的隱患。
我們通過分析其洩漏的原因，有針對性地進行了綜合改造，受到了良好效果。
一、基本情況：
e-ga301幫浦為型號為gsb的立式高速幫浦，航天工業總公司第十一研究所製造。由電機、增速器、幫浦體、強制潤滑系統、密封液迴圈系統等部分組成。
增速器為二級齒輪增速，輸入軸轉速即電動機轉速為2950r／m，輸出軸轉速為10275r／m，兩軸封採用了不同的形式。上軸封（即輸入軸軸封）為唇形密封（橡膠骨架唇封），下軸封（即輸出軸軸封）為機械密封，其代號為：60c，增速器內裝有潤滑油，由強制潤滑系統進行迴圈，對下部機封進行潤滑、冷卻。
幫浦體部分的軸封為兩套串聯的機械密封，上部機械密封代號為60b，下部機械密封代號為60a。兩套機械密封之間的密封腔充滿密封油，在密封液補給迴圈系統內（包括乙個密封油罐）進行迴圈，對機械密封進行潤滑、冷卻。
這三套機械密封都由如下部件組成：動環、靜環、推環、彈簧、彈簧座、輔助密封圈、卡環等。椎環、彈簧、彈簧座以及卡環，輔助密封圈有「o」形橡膠圈和ptfe楔形環，靜環材料都為石墨（m106k）。
其動環材料有所不同，60a和60c的動環都是由硬質合金yg6製成的，而60b的動環，其基體材質為ocrl8n112m02ti，在其密封端面上堆焊有一層厚度為1.5mm的硬質合金。
二、機械密封洩漏分析：
高速幫浦增速器與幫浦體之間有一空腔，洩漏的潤滑油和密封油都積聚在這裡，經排油孔引至幫浦體外的油杯中。該幫浦自投用以後，就有油漏出流到油杯裡，每隔3—5天就需要給幫浦增速器油箱補加潤滑油。在運轉1—2個月後，機械密封密封效能開始惡化，密封油向外洩漏，油杯及密封油罐內油的顏色變為黑色，並開始有丙烯竄至密封腔進入密封油罐和油杯中，幫浦體振動加大，最後丙烯大量洩漏，導致密封油罐壓力高報警而停車。
對高速幫浦進行解體檢查，發現機械密封60b靜環密封端麵已破損，動環端面上粘有一圈黑色石墨粉，60a磨損比較嚴重，60c僅有輕微磨痕。
三、改造方案：
1、60a靜環和輔助密封圈的改造
60a摩擦副的靜環為浸樹脂石墨，在介質為輕烴類、高速的情況下，浸樹脂石墨材料工作效能較好。但是，浸樹脂石墨環在工作的過程中，磨損粉末如果聚集在輔助密封圈處，特別是聚四氟乙烯刃形密封處，會使密封刃產生壓痕，甚至還會阻礙補償環的補償作用。在改造中，選用了強度高、摩擦效能和耐溫性較好的浸銀石墨環。
保持系統操作的穩定性。
要保證密封效能，輔助密封圈應具有良好的彈性。基於以上輔助密封圈的失效分析，將輔助密封圈由聚四氟乙烯楔形圈改為氟橡膠0形圈，同時安裝乙個矩形截面的填充聚四氟乙烯墊圈，墊圈的內徑與密封體接觸部位緊密貼合，防止固體顆粒進入密封圈密封面。另外，由於介質壓力較高，該墊圈還可以起到防止橡膠圈被擠出的作用。
此外，0形密封圈採用軸向浮動安裝結構，由於彈簧力通過矩形推環直接作用在補償環上，當補償環補償移動時，0形圈上的移動點有兩個。這樣做既保證了補償環的補償作用，又保證了輔助0形圈的密封作用，從而提高密封的可靠性。由於橡膠密封圈的摩擦力大，也可以增大補償環在非正常操作時的緩衝作用，保護摩擦端麵。
2、60b動環改造
增速器側機械密封60b的端麵比壓值雖然偏小，但是其密封端麵兩側壓力為零，幫浦轉速又很高，因此採用大的端麵比壓值反而會加劇其磨損。因此，採取了不改變端麵比壓，只改變動環的材質、結構，將原來的動環重新設計。
經改造後的密封，自2023年11月投入執行後運轉至今，運轉狀況良好，累計正常執行時間超過2年，至今未發生洩漏，密封效果非常好。僅配件和安裝方面的經濟效益就非常著。
四、結束語：
針對高速幫浦機械密封洩漏的原因，通過對3套密封採用綜合改造，延長了高速幫浦的維修週期，徹底消除了這一不安全的隱患，很好地解決了問題。這種方法對解決工況相似的裝置洩漏問題，有一定的參考價值。
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