泵用干氣密封在頻繁啟停工況下的故障淺析

董新民(中國石油集團烏石化煉油廠鉗工車間， 新疆 烏魯木齊 830019)

泵用干氣密封在頻繁啟停工況下的故障淺析

董新民(中國石油集團烏石化煉油廠鉗工車間， 新疆 烏魯木齊 830019)

干氣密封是一種新型的非接觸式軸封，干氣密封的出現改變了傳統的密封觀念，將干氣密封技術和阻塞密封原理有機結合，“用氣封液或氣封氣”的新觀念替代傳統的“液封氣或液封液”觀念，可保證任何密封介質實現零逸出，這就使得干氣密封在泵用軸封領域得到了廣泛的應用。下面根據干氣密封的一個應用實例分析，為在一些關鍵裝置離心泵選擇、使用干氣密封中存在相類似故障的解除提供指導。

干氣密封;氣膜;零泄漏;離心泵

1 前言

干氣密封即“干運轉氣體密封”是將開槽密封技術用于氣體密封的一種新型軸端密封，屬于非接觸密封。干氣密封與一般機械密封的平衡型集裝式結構一樣，但端面設計有所不同，表面上有幾微米至十幾微米深的溝槽，端面寬度較寬。與一般潤滑機械密封不同，干氣密封在兩個密封面上產生了一個穩定的氣膜。這個氣膜具有較強的剛度使兩個密封端面完全分離，并保持一定的密封間隙，這個間隙不能太大，一般為幾微米。密封間隙太大，會導致泄漏量增加，密封效果較差；而密封間隙較小，容易使兩密封面發生接觸，因為干氣密封的摩擦熱不能及時散失，端面接觸無潤滑，將很快引起密封變形、端面過度發熱從而導致密封失效。這個氣膜的存在，既有效地使端面分開又使相對運轉的兩端面得到了冷卻，兩個端面非接觸，故摩擦、磨損大大減小，使密封具有長壽命的特點，從而延長主機的壽命。

2 泵用干氣密封在頻繁啟停工況下的故障現象

我廠大芳烴P-2556機泵是大芳烴原料罐區的一臺主要供料泵，向裝置輸送混苯。該泵型號TDL2306.270沈陽天達泵業制造，由于介質毒性較大需要保證機泵在運轉中實現零泄漏。該泵采用的是四川日機的CM08G-065型號密封，泵用機械＋干氣組合式密封，密封輔助系統為PL11+PL72+PL75，該密封為介質側機械密封和大氣側干氣密封前后串聯布置的結構。第一級的機械密封為主密封，第二級干氣密封是作為安全密封來使用的。第一級機械密封基本上承受全部的壓差，該密封工作在泵輸送的工藝介質中。第二級干氣密封通常情況在很低的壓差下工作。由于其摩擦副始終保持在非接觸狀態下運行，沒有任何磨損，在一級機械密封損壞前能夠一直處于理想的運轉狀態，故干氣密封是做為安全密封最適合的型式。密封氣體為0.5MP低壓氮氣。當主密封泄漏時，泄漏介質被抑制密封隔離，從CSD(抑制密封排液口)流向回收系統。

此泵從安裝試泵2010年11月到2011年9月，不到一年時間，AB兩臺泵共發生5次機械密封泄露故障。解體后發現都是由于一二級動靜環嚴重磨損，導致泄漏發生。下圖為磨損動靜環檢修時的現場照片。(見圖1)

3 設備故障原因分析

從圖片中我們可以看出，二級干氣密封磨損相當嚴重，一級相對來說要磨損程度較輕。

了解機泵的工藝參數：入口加濾網，出口壓力1.2MPa介質溫度50℃

圖1 二級動靜環磨損圖片

工藝狀況對機械密封的影響可以忽略不計，該泵機械密封泄漏時一二級幾乎同時泄漏，二級密封并沒有起到安全保護防止泄露的作用。也就是說該密封一二級同時磨損，或二級先于一級磨損才會導致該現象的發生。

通過對現場設備的運轉記錄調查，發現該泵為間歇性運行，運行周期短7～12小時，啟動頻繁，平均1次/36小時左右。而干氣密封必須在正常運轉的情況下才能形成穩定的氣膜，開泵和停泵的瞬間是屬于干摩擦狀態，頻繁的開停泵首先導致干氣密封磨損，磨損后的干氣密封在正常運轉時無法形成氣膜，致使干氣密封處于干摩擦狀態，摩擦溫升及顆粒物粉塵導致一級機械密封運行環境惡化，一級也很快磨損，從而導致密封整個失效。

4 泵用干氣密封改造為串聯式雙端面機械密封

2011年10月將該泵的干氣密封改造為串聯式雙端面機械密封，采用PL11+PL52(緩沖液+高位罐)的封液方式，也可以做到機泵零泄漏。改造完到現在4個多月機泵運行狀況良好。

5 結語

干氣密封正常工作時處于非接觸無磨損狀態，其壽命是機械密封的很多倍，對于提高系統安全性的意義不言而喻。但是在工藝要求頻繁啟停的工況下，很可能造成干氣密封系統過早的失效，反而不如串聯式雙端面機械密封安全可靠。

[1]JB/T4127.1-1999機械密封技術條件[S].

[2]顧永泉.零逸出密封技術[M].

[3]四川密封技術研究所.干氣密封原理及應用[M].

董新民(1970- ),男，漢族，陜西大荔人，助理工程師，主要從事化工動設備檢維修工作。