碱液循环泵机械密封失效分析及改进

　　通过对乙烯装置碱液循环泵机械密封频繁失效的原因进行分析，改进了密封结构和摩擦副材料，取得了良好的密封效果和经济效益。

　　乙烯装置压缩系统浓碱液循环泵是碱洗塔的塔底循环泵，它将经裂解气碱洗过的碱液输送到塔顶，使碱液循环使用。该泵在实际运行中，频繁发生泄漏，机械密封在安装运行一周左右开始微漏，1～2个月内泄漏量增大，无法继续使用。严重影响了装置的环保达标和长期稳定运行。

　　1基本情况：该泵为单吸悬臂卧式离心泵，主要技术参数如下

　　介质成份:含胶状、颗粒杂质的20%NaOH液体

　　介质温度:45℃

　　介质粘度:1070CP

　　流量:30m3/h

　　扬程:18m

　　吸入压力:1.078MPa

　　排出压力:1.272MPa

　　轴功率:2.7KW续使用。

　　电机转数:2950r/m

　　将失效后的克兰机械密封解体，其损坏情况如下：

　　(1)动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞

　　(2)动环和静环有环状磨损痕迹

　　(3)密封腔内有焦状聚合物、颗粒等杂质和结晶物

　　(4)弹簧锈蚀严重，被杂质和结晶物卡涩，弹性不足

　　2 失效分析：

　　一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料与介质不相容，以及制造和安装问题等。端面比压是机械密封的重要性能参数，端面比压要在设计的范围之内(内装式机械密封一般为0.2 MPa～0.4 MPa),以保证机械密封端面良好配合，使密封面间形成有效液膜。Fb(端面受力)= Ft(弹簧力)+Fp(介质作用压力)-Fm(液膜作用压力),端面比压的计算公式为：

　　Pb＝Pt＋Pp-Pm

　　Pb＝Pt＋(K-λ)P

　　其中: d2＝50mm d1＝32mm d2＝38mm

　　弹簧比压Pt＝Ft(弹簧力)／［π／4(d22-d02)］＝0.3MPa(厂家设计值)

　　载荷系数K＝(d22-d02)／(d22-d12)＝0.715

　　膜压凳 nbsp;λ=0.742

　　介质压力P＝0.45 MPa

　　可以计算出原8B1-P型机械密封端面比压Pb为0.28 MPa,是符合设计规范的,在正常工作条件下是能够满足生产要求的。这和实际情况相吻合,在使用初期机械密封并不泄漏,那导致其失效的原因又是什么呢?这就必须从机械密封的工作环境入手,进行综合分析。

　　由于该泵处于碱洗塔底部，管道和设备的锈蚀物以及裂解气中的杂质和重组份聚合物都沉积在塔底，同时塔内NaOH与H2S和CO2组分发生反应，生成的Na2S、Na2CO3会产生结晶物。泵入口滤网原为40目，在实际生产中经常堵塞，使泵抽空，我们把滤网改为20目,基本解决了入口堵塞问题,这同时也造成进入泵体内的碱液含有大量的杂质和结晶物，由于采用自身冲洗方式，这些杂质和结晶物不可避免地沉积于密封腔内。使动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞，导致动环在轴向的动作不灵活甚至被卡死，弹簧被腐蚀卡涩，弹性不足，不能提供原设计0.28 MPa的端面比压，导致密封面不能良好地贴和,液膜平衡被破坏,这时密封就会出现微漏，随着结晶物和杂质颗粒进入摩擦副端面，密封面逐渐被磨损，再加上动环轴向补偿不灵，造成密封泄漏量增加，最终导致密封彻底失效。

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