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新闻动态

醇类清洗塔入水泵器械密闭冷化体系

时间:2018.12.11

      第一、水泵器械密闭冷化体系基本情况

    甲醇水洗塔进水泵型号为BOX- 2 /110,为单级单吸悬臂式轴向入口漩涡泵。该泵机械密封型号为LHSB- 2(多弹簧、平衡型、单端面机械密封),冲洗方式为泵出口介质正冲洗,循环水(硬水)夹套背冷冷却方式。循环冷却水夹套采用橡胶骨架油封。故障停机时,我们对密封冷却水的骨架油封及密封介质的机械密封进行了解体检查,发现存在以下问题:骨架油封损坏,表现为轴表面有杂质,骨架油封唇口及轴表面有磨损,油封弹簧上有杂质,且弹簧有轻微腐蚀,弹性不足。机械密封损坏,表现为动静环内环面及轴套表面结垢严重,动环密封凸台面磨损严重,动环和静环有环状磨损痕迹,动环橡胶密封圈有轻微烧焦变形。

    第二、原因分析

  1、冷却水骨架油封失效原因分析冷却水骨架油封失效原因主要有:

  普通橡胶骨架油封介质压力不高于0. 3 M Pa,我厂循环水压力为0. 45 M Pa,超出普通橡胶骨架油封的使用压力范围。循环水中杂质侵入油封唇口,引起异常磨损。骨架油封弹簧上附有杂质,有腐蚀现象,弹簧弹性不足,径向压力过小,致使油封唇口及轴磨损时得不到有效补偿。

  2、机械密封失效原因分析

  该泵机械密封动静环材质分别为石墨和碳化硅,是热的良导体。泵所输送的介质温度较高( 111 ),致使静环至动环密封圈之间的环缝隙中冷却水温度高,循环水含Ca(HCO 3)2和M g(HCO3)2,造成动静环内圈及动环密封圈至静环之间轴套结垢。水垢使机械密封冷却效果变差,循环冷却水不能及时带走机械密封摩擦产生的热量,热量逐渐积蓄,机械密封温度升高,密封面间液体部分汽化,液膜受到破坏,润滑效果变差,密封台面磨损严重,动环密封圈有轻微烧焦。轴套上的水垢阻碍了动环密封圈的自由移动,动静环密封面磨损后,动环密封圈阻碍了动环的弹性补偿。循环冷却水中杂质侵入摩擦副端面,致使密封面有环状摩擦痕迹。

  辅助冲洗系统设计有缺陷,冲洗液从泵出口不经冷却直接对机械密封进行冲洗,只能冲洗掉机械密封面周围杂质,并不能很好地对机械密封进行冷却和润滑。资料表明,热水工况采用传统的机械密封,热水必须首先经过冷却,将冲洗液温度降低至65 82以下,才能对机械密封进行冲洗。

  第三、改造方案

  资料表明,流体在流经密封面时,压力降低,温度升高。压力降低是由密封面内外缘的压力差造成的,温度的升高是由于液膜中流体受到剪力以及密封面之间的机械接触产生的摩擦热引起的。热水润滑性差,摩擦阻力大,机械密封温升较快,并且热水的汽化压力较高,造成它在流经密封面时容易产生闪蒸或汽化。如果液膜在接近密封面的边缘处发生汽化,那么该密封副的大部分密封面都会失去密封液膜的支撑,造成密封迅速失效。因此,及时导走机械密封摩擦热、防止液体在密封面间的闪蒸或汽化是解决问题的关键。甲醇水洗塔进水泵原设计采用骨架油封的循环水夹套背冷导走摩擦热,实践证明是有缺陷的。我们提出以下三套方案:

  1、方案一

  去掉冷却水夹套,机械密封改为双端面密封,机械密封冷却液采用装置内较清洁、不易结垢的、经过降温的蒸汽冷凝水(温度控制在40左右),冷却液经冷却液密封腔回到泵的进口。

  方案一可以对机械密封进行很好的冷却,解决了机械密封冷却夹套内结垢问题;蒸汽冷凝水回到泵的进口进入甲醇回收系统,可以补充甲醇回收系统损耗的工艺水,减少向系统内补蒸汽冷凝水次数(正常生产情况下,甲醇回收系统工艺水损耗较大,需定期向系统内补蒸汽冷凝水);蒸汽冷凝水温度较低,进入甲醇回收系统不影响工艺操作。

  本方案需对泵机械密封结构进行重新设计,制作一台换热器为蒸汽冷凝水降温,以及将蒸汽冷凝水管线引至泵前。

  2、方案二

  去掉冷却水夹套、自冲洗管,直接用经过降温的蒸汽冷凝水(温度控制在50左右)冲洗机械密封,从而降低机械密封及密封腔内介质的温度。

  本方案也需设计一台换热器为蒸汽冷凝水降温,同时需将蒸汽冷凝水管线引至泵前。

  3、方案三

  去掉冷却水夹套,在自冲洗管上设计一台换热器,自冲洗液流出换热器的温度控制在65左右。

  本方案仅需制作一个换热器,使自冲洗液流出换热器出口的温度控制在标准机械密封允许的温度范围,此方案简单易行。

  综合分析以上三种方案,我们选择了方案三对机械密封冷却系统进行了改造。

  第四、改进效果

  方案实施后,单台泵连续运行8 000 h未出现任何泄漏,降低了设备维护和检修工作量及费用,保证了MTBE及异丁烯联合生产装置的连续稳定生产的革新