苯酐泵机械密封失效分析与改进措施.doc

收稿日期:2005-04-11作者简介:张建奎,硕士研究生1从事化工设备管理与维修工作1E-mai:lzhangjk-2004@1631com1苯酐泵机械密封失效分析与改进措施张建奎郝木明(石油大学山东东营257061)摘要:针对苯酐泵国产用波纹管机械密封使用时常见的故障进行了失效分析,并对波纹管组件的材质、结构、制造工艺以及端面比压设计等方面提出了改进方法,使国产机械密封的使用寿命大大延长。关键词:苯酐泵;焊接金属波纹管;机械密封;端面比压中图分类号:TH136文献标识码:B文章编号:0254-0150(2005)6-179-3FailureAnalysisandImprovementofMechanicalSealonPhthalicAnhydridePumpZhangJiankuiHaoMuming(UniversityofPetroleum,Dongying257061,China)Abstract:Thefailuresoccurredinthebellowmechanicalsealofphthalicanhydridepumpduringoperationwereanalyzed.Somepointsofnationalizedmodificationonmaterialselection,structureandmanufactureofbellowsanddesignofthefacepressurewereproposed,whichprolongtheworkinglifeofthemechanicalsea.lKeywords:phthalicanhydridepump;weldedmetalbellow;mechanicalsea;lfacepressure齐鲁石化公司40kt/a苯酐装置采用意大利巴斯夫公司的技术,苯酐泵全部为保温夹套离心泵,采用美国Sealol公司生产的670型单端面焊接波纹管机械密封。由于进口密封备件价格昂贵,为降低生产成本,对其进行了国产化改造。但国内生产的波纹管机械密封使用效果很不理想,平均使用寿命仅为2~3个月。苯酐介质温度为250~280e,凝固点为13018e,遇水呈酸性腐蚀。苯酐粉尘挥发性强、刺激性大、有毒、对环境污染严重。这就要求深入探讨机械密封的失效原因,进一步提高国产波纹管机械密封的质量。国产机械密封参考了670型焊接波纹管机械密封的结构和特点(见图1)。波纹管直接焊在两个固定图1国产波纹管机械密封结构示意图端上,动环采用碳化钨硬质合金(WC+Co)镶嵌结构,环座为0Cr18Ni9T,i波纹管采用0Cr18Ni9Ti冲压成波片状,通过电子束焊接而成。静环采用碳石墨环,动环座和轴套之间采用O形密封圈。1失效分析与改进为解决国产机械密封频繁泄漏的问题,建立了机泵运行、维修台帐和密封故障登记表(见表1),及时准确地记录机泵运行和维修情况,从而对机械密封失效原因进行更全面的分析。表1苯酐泵机械密封故障分析统计表项目失弹密封面变形波纹管断裂汽蚀腐蚀O形圈失效结晶其它总计磨损干摩擦端面比压过大频数525693111336比例/%1914813100111汽蚀发生汽蚀时表现为机械密封刚开始泄漏时为飘絮状,后来逐渐增大,变成线柱状。同时泵出口压力、电机电流均有较大波动。碳石墨环表面出现均匀的环状沟纹。分析其原因是由于苯酐泵进料系统工艺条件的变化,产生了较多的气相组分,使密封腔介质压力发生波动。根据现场经验和试验结果,认为当密封端面发生汽化时,端面受力不均匀,补偿环会出现微小倾斜,加大了泄漏量[1]。2005年11月第6期(总第172期)润滑与密封LUBRICATIONENGINEERINGNov12005No16(serialNo1172)具体改进措施有:(1)调整工艺操作,保证苯酐泵入口冷、热物料进料稳定。(2)增设外冲洗以减少汽蚀对密封的危害。112磨粒磨损表现为石墨环和硬质合金环端面上都产生严重的沟槽。硬质合金环表面沟槽均匀,而石墨环表面沟槽不均匀。在回转方向上两环面均带有严重擦痕,但在摩擦区域外无磨损。原因分析:苯酐介质凝固点高,容易产生固体颗粒,再加上塔底泵入口处出现的结焦物质,这些磨削性物质会侵入到密封端面之间,固体颗粒埋入软密封面内磨削硬密封面,从而产生较深的磨痕。消除措施有:(1)采用洁净的精苯酐外冲洗。(2)摩擦副采用/硬对硬0配对,即YG6对YG6。这样,固体颗粒进入密封面间,不是被磨碎,就是穿过密封面间,不会嵌入密封面内造成严重的磨粒磨损。113干摩擦干摩擦导致静环磨损严重,产生很深的磨损沟槽;动环表面由于摩擦过热呈蓝色。原因有:(1)泵严重抽空时,密封端面因干摩擦或半干摩擦而发生磨损失效。(2)端面比压过高,也会造成半干摩擦或干摩擦。波纹管压缩量过大、轴