常減壓蒸餾裝置常二線中段回流泵機械密封沖洗方案的改造

劉彥杰，方德全，張志華

（ 中國石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順113004）

常減壓蒸餾裝置常二線中段回流泵機械密封沖洗方案的改造

劉彥杰，方德全，張志華

（ 中國石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順113004）

針對石油二廠常減壓蒸餾裝置常二線中段回流泵的機械密封短周期內頻繁出現的失效問題，通過對泵機械密封的選型、機械密封沖洗方案和結構等幾個方面進行改造，延長了機械密封的使用壽命，為泵的長周期運行創造了條件。

常減壓蒸餾裝置；機械密封改型；沖洗方案；運行周期

密封作為一種手段，涉及到各個行業，尤其石油化工行業里尤為重要。無論是運轉設備還是靜止設備都避免不了這一課題。針對不同的設備，存在不同的密封形式，目前轉動設備的密封使用最為廣泛的為機械密封。

在石油化工企業中，泵輸送的工藝介質大多易燃、易爆、易揮發或有毒性，這些特點要求泵密封嚴密、泄漏量少；運行周期長，投資少；一旦機械密封失效泄漏，不僅污染環境、影響人體健康，而且還可能導致火災、爆炸等重大事故。機械密封按使用條件可分為高速和普通機械密封;高壓和低壓機械密封；高溫、常溫和低溫機械密封等等，而泵運轉的可靠性在很大程度上取決于機械密封，因此，針對石油煉制泵用機械密封不同工況下沖洗方案的調整，以達到降低機械密封故障率，提高使用可靠性，延長其使用壽命的目的［1］。

1 概 述

撫順石化公司800萬t/a常減壓蒸餾裝置位于東洲區石油二廠廠區，裝置于2008年9月工程中交，10月正式投產運行。裝置占地20 000 m2。設計規模為800×104t/a，年開工8 400 h，裝置彈性按60～110%考慮，加工大慶原油。常壓部分按生產航煤及分子篩料設計，減壓部分按生產高質量的石蠟和潤滑油方案進行設計，裝置通過采用高效電脫鹽、窄點優化換熱、高性能塔分餾技術、低溫熱回收和煙氣余熱回收及大型化技術等使裝置在適應性、輕油收率、總拔出率、產品品種及切割質量、能量消耗和長周期運轉等方面均達到國內領先水平。

該裝置機泵均為嘉利特荏原泵業有限公司生產的KS型流程泵，總體結構為徑向剖分單級雙吸兩端支承式結構泵，軸封采用集裝式機械密封，并輔以標準的 API610沖洗方案及輔助管路系統。密封沖洗管路材質為304SS不銹鋼，并帶配對法蘭。

常二線中段回流泵在水運過程中，機械密封沖洗采用除鹽水替代沖洗油，設備運轉正常，各項技術指標均達到設計要求。開工過程中根據技術指標采用沖洗液為柴油；格蘭急冷水為系統供給循環水，水溫在(5±2)；

常二線中段回流泵為嘉利特荏原泵業有限公司生產的KS系類油泵，其型號為300×200KSM63，機械密封為丹東克隆生產 C111-105型密封，沖洗方案為plan 32+62。見圖1、2和表1。

圖1 機泵基本原理圖Fig.1 Pump principle chart

圖2 機泵現場圖圖Fig.2 Pump site chart

表1 機泵基本參數表Table 1 Basic pump parameter

在裝置升溫過程中，150 ℃恒溫熱緊時，機械密封發生泄漏，我們按技術協議進行更換，仍為丹東克隆密封廠生產的C111-105型機械密封，在泵運行不到24 h內機械密封發生泄漏，于是進行再一次更換，這次在更換結束后機泵在靜止狀態下泄漏。對于更換密封過程，全程監督記錄，安裝符合設計規范，壓緊力保持在4～6 mm。對所有拆卸的機械密封進行仔細觀察發現它們都有兩個共同特點：一是所拆機械密封動靜環均無明顯劃痕、破損等現象，經廠家檢測動靜環存在的劃痕不影響機械密封的整體密封性能。二是波紋管存在較明顯的結垢，有明顯的失彈。

2 原因分析

泵的機械密封泄漏的原因可以從以下幾個方面考慮［2］

:

(1) 泵選型不正確

從泵的試運情況可以看出，泵在低溫情況下的性能曲線基本正常，使用沖洗液符合試運標準，可以得出此熱油泵的選型無問題。

(2) 密封選型不正確

現階段一般運轉機泵的密封選型為機械密封，如果選用更好的干氣密封也可以達到密封的效果。但從此泵的結構分析來看，不具備使用干氣密封系統的條件。而且熱油泵使用干氣密封，造價較高，經濟上不合理，另外，國內常減壓裝置也無此先例［3］。

機械密封失效的根本原因為動靜環摩擦副表面不能形成面接觸，導致失效。從上述機械密封的二個現象表明，動靜環均未發生損壞、碳化等現象。波紋管失彈方面，若是改為彈簧機械密封，同樣是依靠彈力密封的裝置，解決不了失彈現象的發生［4］。

從安裝角度分析，摩擦副無磨損，可以證明動靜環安裝吻合均勻，無振動，壓緊力均正常。可以證明密封選型無問題。

(3) 密封冷卻方法不當

經現場總結分析認為波紋管結垢主要原因為系統水質較差，此泵的冷卻水為系統循環水，經查循環冷卻水系統中管道內外表面結垢的主要成分是鈣鹽與鎂鹽，它們的溶解度隨溫度的增高而降低，當溫度在 100～200 ℃這類鹽就會沉積在加熱表面上，結垢比例最大。在處理常二線中段回流泵機械密封易泄漏的同時又有相類似的泵機械密封泄漏，出現波紋管失彈等現象［5］。另外，系統循環水內雜質較多，冷卻水管內徑只有10 mm,及易發生水流冷卻不平穩乃至短期內斷流堵塞現象，導致機械密封急劇升溫，最終泄漏。

綜上所述：可得出結論為問題的關鍵在于解決機械密封的沖洗問題。

3 解決方案

為緩解循環水易結垢導致機械密封泄漏，出現波紋管失彈的問題，可采用以下三種方案：

第一種方案：將機械密封格蘭急冷由循環水改為軟化水或者采用加藥剝離水中鈣鎂離子，盡量降低結垢速率。但就目前石油二廠的情況分析，改善水質有很大困難。

第二種方案：將部分經常泄漏機泵的機械密封由［6］旋轉型(A型)見圖3改為靜止型(B型)見圖4，靜止型的機泵冷卻水流道好于旋轉型，可以一定程度上延緩水結垢問題。

圖3 旋轉型密封圖Fig.3 Rotary seal chart

圖4 靜止型密封圖Fig.4 Static seal chart

第三種方案：對溫度較高的機泵在有條件的情況下均改為蒸汽冷卻，解決水結垢問題，但改為蒸汽冷卻后，應將原有機械密封的水封環改為汽封環，否則蒸汽的泄漏量會稍大，同時將水冷方案改為蒸汽后可以大大降低波紋管結垢速率，同時對機械密封的微小泄露可以起到消防蒸汽的作用。

通過試驗，由表2得出：當泵機械密封采用B型，格蘭水冷改為蒸汽冷卻，大大降低波紋管結垢速率，延長了機械密封的使用壽命。

表2 兩種密封結果對比Table 2 Comparison of two seal results

4 結 論

在泵選型過程中不但要考慮泵的流量、揚程、效率等主要因素，更要考慮泵采用的機械密封沖洗方案是否適合該泵在這種工況下的運行。當選型成功后，泵才能長周期平穩的運行，為廠創造出經濟效益，同時也為裝置的安全生產奠定了堅實的基礎。

［1］舒永泉．機械密封實用技術[M]. 北京：化學工業出版社，2002.

［2］ 沈慶根．化工機器故障診斷技術[M]. 杭州：浙江大學出版社，1994．

［3］溫傳舟．工業常用設備故障判斷與排除[M]. 北京：化學工業出版社，2008．

［4］中國石油化工總公司石油化工設備維護修理規程[M]. 北京：中國石化出版社，1992.

［5］周本省．工業水處理技術M]. 北京：化學工業出版社，1999.

［6］宋天民．煉油廠動設備[M]. 北京：中國石化出版社，2009.

Reformation of Mechanical Seal Flushing Plan of Return Pump in Atmospheric and Vacuum Distillation Unit

LIU Yan-jie，FANG De-quan，ZHANG Zhi-hua
（PetroChina Fushun Petrochemical Company No.2 Refinery, Liaoning Fushun 113001，China）

In view of frequent failure problems of mechanical seal of the return pump in the atmospheric and vacuum distillation unit, several reformations were carried out from the aspects of selecting mechanical seal types, flushing plan and structure, the life of the mechanical seal was prolonged，which can create the condition for long team running of the pump.

Atmospheric and vacuum distillation unit；Mechanical seal reformation；Flushing plan；Running period

TE 624

A

1671-0460（2012）05-0471-03

劉彥杰（1970-），女，遼寧撫順人，助理工程師，從事設備管理工作。E-mail：liuyjeccnzl@petrochina.com.cn。