儲運罐區石腦油泵機械密封改造

呂文明，范建波，周洪波，柳念先，馬衛偉

(中國石油獨山子石化公司，新疆 獨山子 833600)

目前石油化工生產裝置中用量最大的泵是離心泵，據統計約占全部用泵的90%左右。而離心泵最常用的軸端密封形式為機械密封。由于石油、石化工業中泵送流體大多具有易燃、易爆、劇毒、污染嚴重等特點，機封泄漏后的介質泄漏，可能造成著火爆炸，人員傷亡，人員中毒等。單端面機械密封很難達到目前安全生產的要求，因此單端面機械密封改成密封性更好、安全性更高的雙端面機械密封勢在必行。

某石化公司乙烯儲運車間4臺石腦油泵是單機離心泵，設計參數見表1。現場流程設計為煉油新區的石腦油與來自乙烯裂解車間的C5，經過管道送入儲罐（55-T-0001A～E）儲存、切水后，通過石腦油泵（55-P-0001A/B/C/D）送至乙烯裂解車間,為3～4臺裂解爐供應裂解原料（表1、圖1）。從工藝作用可以看出石腦油泵能否長周期安全、平穩的運行，關系到整個乙烯裝置能否平穩的運行。

表1 4臺石腦油泵的設計運行參數

圖1 石腦油泵工藝流程圖

1 高危泵機封和系統的選型

根據設備的工況參數：介質為石腦油含硫化氫，溫度常溫，壓力見下表2，參考高危泵密封選型方案選用帶壓雙端面串聯密封。兩套密封芯間的密封腔壓力高于介質壓力，有效保證介質不會泄漏到大氣中，提高設備安全性。

采用 PLAN11+53 的沖洗方案。此種方案適用于不允許輸送介質泄漏到大氣中的情況，通過現場壓力源，保證封液壓力始終高于密封腔壓力，阻止密封介質的泄漏。

表2 機械密封沖洗系統壓力分析

表3 新舊密封沖洗方案性能比較

壓力源有幾種形式：53A 使用現場的氮氣源作為壓力源，53B 采用蓄能器作為壓力源，53C 采用增壓缸引入介質側壓力作為壓力源。

按照上表2“機械密封沖洗系統壓力分析”，考慮氮氣源管線的壓力損失，減壓閥與單向閥的壓降，壓力源一般需要高于封液壓力0．1MPa。位號55-P-0001ABCD所需的壓力源壓力約為0．7MPa，而儲運聯合車間能提供的氮氣源壓力最高只能達到0．6MPa，因此現場氮氣源不能滿足密封使用要求，所以采用53B方案，利用蓄能器為系統提供足夠的壓力。4臺石腦油泵55-P-0001A/B/C/D密封沖洗方案由原來的PLAN11+65改成PLAN11+53B的沖洗方式。

2 新舊密封沖洗方案的對比（表3）

3 機械密封改造

3.1 PLAN53B密封沖洗系統的原理

典型的PLAN53B 密封形式如圖2所示，包括：氣囊式蓄能器、散熱器以及隔離液壓力、溫度測量監控系統。運行時，加壓的隔離液通過泵內部的熱虹吸原理進行循環，對密封副進行冷卻、潤滑，強制隔離輸送介質，確保其不向外泄漏，蓄能器可起到維持隔離液壓力的作用，彌補其輕微泄漏造成的壓降，延長密封系統的維護周期。

應用API PLAN53B 密封形式的雙端面機械密封的具體結構形式見圖3。

3.2 機封、沖洗系統安裝主要技術要求

圖2 API PLAN53B 典型流程

圖3 API PLAN53B 本次機封改造流程

（1）安裝密封的軸的表面粗糙度不大于1．6μm，軸向竄動允差為0．2。（2）與密封端蓋接觸的泵腔端面與軸的垂直度允差為0．1，表面粗糙度不大于1．6μm。（3）換熱器與蓄能器垂直放置，使密封腔的中心線與換熱器中心線的水平距離小于1100mm并保持換熱器底部至泵水平中心線距離在300～450mm。（4）為了獲得熱虹吸，必須減少封液從密封端蓋至封液罐之間的管路輸送流體的摩擦損失，所用配管尺寸應在1/2"或是5/8"以上，回路中使用的彎頭必須使用大半徑彎頭。（5）為了確保管路系統工作正常，增強通過熱虹吸實現的系統內封液的循環能力，由密封端蓋至封液罐間的連接管應該有一個向上的每2cm/1m傾角。（6）回路中不要安裝任何閥門，因其會導致流量減少，若隔離需要必須使用，建議采用球閥、閘閥，在系統正常使用過程中必須將這些閥門完全打開。

3.3 封液罐充液注意事項

（1）在往封液系統充隔離液前，打開與外設壓力源相連的管路，用充氣工具確保膠囊內的壓力在封液系統壓力的60%～70%，但應小于封液腔的壓力，然后開始注入封液。（2）注封液過程中，將封液罐至密封腔的管路中所有閥門打開，打開換熱器頂部的放氣閥，確保管路充分排氣。當封液注滿后用手動補液泵繼續補充，應能保證從放氣閥溢出的封液中不含氣體，壓力表指針指示的壓力達到要求的壓力值后停止補液。然后檢查整個密封沖洗系統有無泄漏。（3）封液系統壓力調整好后再灌泵操作。（4）啟泵前應將換熱器的冷卻管路介質接通。

4 開車調試

4.1 開車前注意事項

（1）機泵在試車前，必須對將運行的機泵進行充分熱備，機泵盤車順暢，特別在冬季試運時尤為重要，盡量減少熱力沖擊和機械應力沖擊。（2）移走所有旁通管路、密封放泄管。（3）確保控制閥門、沖洗及急冷口正確、通暢。（4）啟動前確保密封腔全排氣并已通入封液。（5）設備運轉前及運轉過程中，機封LBO接口及LBI接口所在管線上的閥門必須全開，嚴禁密封干運轉，否則將損壞機封。

4.2 系統調試檢查

（1）檢查并確定系統與泵、排氣孔及報警信號裝置連接是否得當，然后將通向排氣孔或信號系統的閥門慢慢打開。（2）檢查并確認系統與泵和蓄能器壓力源連接是否得當，打開封液罐與蓄能器壓力源之間的閥門，用手動加壓泵調整封液罐內的壓力，使其高于內密封介質側壓力1～2bar。應注意緩慢升壓，并檢查系統增壓后的泄漏情況。（3）啟動設備前，確保封液罐內達到規定壓力值，并確認儀表壓力遠傳在DCS顯示正常。（4）檢查循環管路是否暢通。

4.3 試泵運行

（1）將泵的入口閥打開，引入介質，在有一定靜壓下觀察密封情況。（2）緩慢轉動泵軸。觀察密封有無泄漏。如出現較大的泄漏，則可能存在密封安裝或其他方面問題，應拆開密封仔細查找原因，排除后重裝。（3）如果情況良好，即可啟動。對于冬季檢修后的機泵，需按要求緩慢加溫，待密封腔達到合適溫度后才可啟動。注意打開輔助系統閥門，使輔助系統良好工作。（4）啟動泵初期，可能存在微小的滲漏，若滲漏逐漸減少后可正常使用，如果滲漏不斷增加則說明有安裝問題或密封問題，應停止運行，拆泵查找原因，重新安裝密封。

5 驗證

4臺石腦油泵沖洗方案采用Plan11+53B。投用前將冷卻水線、儲液罐沖洗置換干凈，開機后連續72小時對機泵密封系統進行監測，機泵驅動端和非驅動端機械密封的密封油出入口線溫度穩定，儲罐壓力穩定在0．61MPa。機泵運行至今，機泵兩側機械密封未出現物料泄漏，密封油系統也未出現跑冒滴漏的現象，機泵振動在2．4mm/s左右，機泵運行穩定，機封改造成功。（圖4、圖5）。

圖4 目前運行的55-P-0001B/C泵近期振動趨勢

圖5 改造后新密封沖洗系統

參考文獻：

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