基于多場耦合數(shù)值仿真的高壓氨泵機械密封設計

胡名陽，于翔，姚會茹，趙靜

（1. 大連深藍泵業(yè)股份有限公司，遼寧大連 116036；2. 大連市輕工業(yè)學校，遼寧大連 116036）

在20 世紀70 年代前，世界上的尿素生產(chǎn)大多采用水溶液全循環(huán)法工藝，合成壓力約為20 MPa，因高壓氨泵壓差大，基本上使用往復式泵。70 年代開發(fā)出CO2汽提和氨汽提工藝后，合成壓力降為14～15 MPa，氨泵壓差相應減小，在大型尿素裝置中，往復式和離心式高壓氨泵并存[1]。高壓氨泵作為合成氨裝置中的液氨進料泵，是關鍵設備，其運行是否穩(wěn)定、可靠，嚴重影響整個裝置的運轉，故要求高壓氨泵在運行過程中必須平穩(wěn)可靠、故障率低、故障檢測能力強、故障處理周期要短。離心泵則具備上述特點，相反往復泵故障頻率較高，故目前往復泵正逐漸被離心泵所取代[2]。

高壓離心泵作為高壓氨泵，由于壓差和流量均較大，導致其軸徑、轉速和介質壓力均較大，這就給軸端機械密封的設計造成了困難，高壓氨泵機械密封是典型的大軸徑高壓高速密封，其故障已經(jīng)成為離心式高壓氨泵在現(xiàn)場應用中的最主要的故障形式[3]。高壓氨泵機械密封已經(jīng)成為限制離心式高壓氨泵國產(chǎn)化應用的主要瓶頸，解決這一問題迫在眉睫。

某大型化肥企業(yè)，使用某國產(chǎn)離心泵P102A/B作為尿素裝置中的液氨進料泵，配套采用國內某企業(yè)的雙端面機械密封，機封采用Plan 54 沖洗系統(tǒng)。該泵自2015 年上線運行至今，機械密封故障頻繁，經(jīng)多次改造后，從開始全部機封開車幾小時后即發(fā)生泄漏，到目前部分機封能維持3 個月左右的壽命，仍無法徹底解決機械密封的頻繁失效問題。……