摘 要：国内渣油加氢安装日益增多，高压进料泵逐渐向着高温、高压、大流量趋势发展，对机械密封的条目越来越严格。对国内渣油加氢安装高压进料泵密封调研的闭幕娇傲，其平均使用寿命不及1年，致使有部分安装密封寿命不及2个月。高温渣油外漏是极其危境的。连年来，部分新建渣油加氢安装高压进料泵密封野心为PLAN54，但在前期的应用过程中也发现好多问题。在莫得可供教授模仿的情况下，通过不休的摸索改进，立异应用了密封组合决策，使改进后的机械密封寿命由率先的几天蔓延到目下的790 d。著作对国内某套渣油加氢安装应用的PLAN54密封进行了故障分析，并提议了有用的改进法子。

要道词：渣油加氢 高压进料泵 PLAN54 密封 故障 立异应用

某真金不怕火厂渣油加氢安装加工量为330万t/a，野心为两系列单开单停，2台泵辨别对应2个系列，另外1台手脚两系列的备用泵。进料泵和密封皆由福斯公司坐褥制造，型号为6×10.25 HDO-9stg，介质为280 ℃高温渣油，野心流量230.8 m3/h，出口压力20.1 MPa，转速4 960 r/min。PLAN54密封是国内初次应用在渣油加氢高压进料泵上。

1 密封败露经过

2014年6月24日，高压进料泵A泵由于操作原因出口流量低低联锁停泵，渣油倒窜至密封油箱，从头启动后发现非驱动端密封出手出现败露。由于3台高压进料泵共用1个密封油站，因此被欺凌的密封油进入到3台泵的机械密封中，随后3台泵密封出手经常败露，导致机械密封的使用寿命严重不及，4个月内共更换21套，频频是刚换好不久就出手败露，使得安装时刻皆处于停工边际，严重影响了正常坐褥。机械密封拆检后发现密封面结焦严重，波纹管上也有结焦。渣油窜入密封油是酿成这种情况的主要原因。

2 原因分析

在机械密封出现反复败露后，一方面现场更换密封，另一方面从现场故障情况、拆检分析、密封野心、密封选型、密封系统等方面出手分析故障原因。

动静环拆检情况见图1。

图1 动静环拆检情况

2.1 渣油反窜至密封油箱

停泵时的数据娇傲，泵进口流量低于野心值，讲明其时泵处于憋压气象，密封腔压力升高。这是导致渣油窜入密封油箱的主要原因。渣油密度大，粘度大，易在密封面附着、结焦，导细巧封面鄙俚度被龙套，正常条目密封面鄙俚度不逾越0.9 μm，承载面变化从而影响到端面比压，最终酿成动静环磨损，局部的高温致使导致裂纹产生，不同鄙俚度承载面积和端面比压的关系见表1。

2.2 密封野心及选型

密封野心不错从密封嘱托法子、密封内件材料弃取、密封冲洗液流量等方面出手。机械密封结构见图2。

表1 鄙俚度与承载面积及端面比压关系

单从结构上来看，该密封遴荐面临面【1】式结构，固定波纹管，这种野心使用在高温、高压、高转速位置，配合强制外冲洗的决策，表面上是可行的。

密封内件，主如果摩擦副匹配【2】的弃取，遴荐“硬对硬”、“软对硬”决策，材质为硬质合金、碳化钨、碳化硅(响应碳化硅、无压碳化硅、加碳碳化硅)、碳石墨(浸树脂、浸金属)等等。野心选型时需参考p、V值【3】(包括psV、pcV、pgV)。

图2 机械密封结构

机械密封腔中热量【1】主要来自于以下几方面：

1) 密封面由于摩擦和流体剪切产生的热量；

2) 动弹密封部件引起的风阻(或紊流)产生的热量；

3) 通过密封室和轴产生的热量；

4) 介质传递的热量。

密封冲洗液流量决定2对密封面之间温度。该密封采选PLAN54， 泵内介质温度280 ℃， 额外于内侧密封战争高温，这赫然是分歧适的。国内同位置泵密封基本皆遴荐PLAN32手脚前置冲洗， 不错有用裁汰密封腔温度， 比如API推选的1类、 2类密封腔温升为2.8～5.6 ℃。PLAN32密封冲洗流量不错字据式(1)筹谋：

(1)

式中：Qing——注入流量，L/min；

P——密封面上产生的热量，kW；

SQG——泵温度下注入介质的比重；

dT——密封腔的温升，℃；

C——泵温度下注入介质的比热,J/(kg·℃)；

Qheadsoak——密封腔其他热量摄取,kW。

精准的热量摄取的筹谋相比复杂，应用较多的是有限元筹谋法【4】，即遴荐ANSYS拓荒机械密封有限元模子，也不错通过式(2)进行估算。

Qheadsoak(kW)=U×A×S×Dt【5】

(2)

式中：U——材料的性能所有；

A——热传递面积,mm2；

S——密封均衡直径，mm；

Dt——温差(泵温度-盼望的密封腔温度)，℃。

异或的特色是原始值经过两次异或后，该值后会复原成蓝本的值，是以可诳骗异或的这个本性来进行加解密。在发送端，可把明文与密钥进行异或操作，生成密文，如图4所示。将密文发送到接受端，再诳骗密钥进行异或操作，就能获取明文，如图5所示。

2.3 密封系统

上头提到密封腔温度及密封冲洗量着实定，而密封系统即是密封腔温升的紧要保险。PLAN54密封油经由如下：螺杆泵→水冷器→过滤器→戒指阀组→手阀→单向阀→DE/NDE密封→孔板→单向阀→油箱。

油站螺杆泵出口压力1.0 MPa，在围聚密封的手阀和单向阀之间压力表娇傲0.9 MPa(同油站设定压力)。为了粗略看到密封冲洗液在2对密封面之间的精准压力，将第一个单向阀阀盖撤废并加多压力表。该压力表娇傲此处压力仅为0.55 MPa，讲明单个单向阀的压降就达到了0.35 MPa，多级泵密封腔压力按照泵进口压力为0.55 MPa，密封腔和密封油两侧压力通常，这在野心上是不允许的；而况当泵体处于憋压气象时，密封腔压力也会升高，这也不错解释为什么联锁停泵时渣油会反窜至密封油箱。

对于密封油站温度对密封的影响方面，经现场测温，密封油供油管路温度65 ℃，而密封回油温度达到110 ℃，密封面之间的温度要远高于此，是以裁汰密封油温度大势所趋。

3 改进步调

3.1 加多PLAN32密封冲洗

加多常三线柴油(初馏点260 ℃，终馏点390 ℃)，手脚外部介质冲洗，此馏程下的柴油既不错裁汰泵的汽蚀，又不错幸免柴油的过多蹧跶。单侧冲洗量野心为8～12 L/min，节流衬套遴荐浸碳聚四氟乙烯，在原密封基础上更换前端密封壳体，裁汰了改酿本钱。

3.2 寥落PLAN54密封油站

原野心PLAN54密封油站遴荐一拖三口头，虽细水长流开动投资，但加多了看重本钱，6套密封中任性1套的失效皆有可能导致渣油反窜至密封油箱，从而波绝顶他泵的正常运行。

对于新增的PLAN54冲洗油站，在野心初期便与野心单元进行疏通，提议一些建议及畏缩，最终将新油站经由改进为：

螺杆泵→过滤器→戒指阀组→手阀→DE/NDE密封→过滤器→调压阀→单向阀→水冷器→油箱。

对比原油站经由有如下改进：

1) 撤废密封前后单向阀的阀芯，裁汰密封油站中压力蚀本；

2) 戒指阀组改为手动操作，幸免密封面之间压力波动；

3) 加多后置过滤器，过滤密封冲洗后的杂质；

4) 加多后置调压阀，使压力谐和点粗略移到密封之后，这么就粗略明晰地看到密封面之间的压力，裁汰了渣油窜至密封油箱的可能；

5) 弃取高效水冷器，裁汰了密封冲洗油温度(由蓝本的65 ℃降至45 ℃)；

6) 加多密封冲洗流量(由蓝本的10.5 L/min提升至20 L/min)。

3.3 改PLAN61为PLAN62

密封拆检后发现外侧密封及波纹管有结焦风物，且密封大多数为外漏，也即是说外密封面损坏得更多，是以加多蒸汽吹扫，改善外密封环境。

3.4 置换密封油及管线吹扫

由于渣油反窜后大宗置换密封油，库房导热油存储量严重不及，临时改用10号白油代替导热油，由于其热褂讪性不如导热油，因此通盘纠正完成后，对密封油站进行油品置换。为保证密封冲洗油洁净，在投用之前将通盘管线用蒸汽吹扫干净。

3.5 操作法子改进

加强班组开停机决策培训，从准备暖泵出手，步骤投用PLAN54-PLAN32-PLAN62各冲洗决策压力的戒指，暖泵速率的戒指，最小流量线、均衡管是否暖通等应提神细节。还应可贵停泵后密封冲洗停用规章，蒸汽吹扫泵体压力等等。

4 改进后后果

经过前后2次纠正，不休摸索教授，最终形成PLAN32+PLAN54+PLAN62立异型组合。从2016年9月B泵纠正至2018年11月，密封运行正常，平均寿命由率先的几天到目下的790 d，超出同业业平均寿命约430 d，这也解说这次纠恰是相比见效的。开工后密封寿命统计见图3。

5 与同业业对比

目下国内渣油加氢安装同位置密封泛泛遴荐PLAN32+PLAN53B+PLAN62，亦然相比锻真金不怕火的技巧。2种密封决策的优缺欠对比情况见表2。

表2 密封决策优缺欠对比

图3 开工后密封寿命统计

如果筹谋一笔经济账，假定PLAN53B每年更换1次，PLAN54每2年更换1次，字据泵参数不同，参照国产密封名次靠前的某密封厂报价， 则PLAN54和PLAN53B的用度参预情况对比如图4所示。

图4 密封参预用度对比

由图4不错看出：PLAN53B在前3年具有上风，但跟着使用时间的蔓延，PLAN54密封寿命长的优点逐渐赫然，第4年之后，PLAN54在使用本钱上要更胜一筹。以上数据仅仅参考目下行业平均水平，无法作念到精准。不同泵的有不同的工况，不成一概而论。

6 结语

不管弃取哪种密封冲洗决策，使用中皆会遭遇一些问题，一定要顽强信心，收拢细节，总会有贬责方针。目下国内供货的密封厂家，不管是外资照旧国有，野心阶段和现场本色情况皆有脱节，好多现场本色参数与野心参数不一样，这也即是多数密封败露的原因地点。API 682—2014推出后，圭表内部对于密封绝顶提拔系统的条目也越来越娇傲，好多野心参数对比老版块皆有了较大改动。

跟着社会形态的发展，东谈主们越来越提神安全坐褥，不雅念仍是从从简本钱逐渐衍变为确保安全。PLAN54密封决策是国内初次应用在渣油加氢安装高压进料泵上， 处于应用的低级阶段， 在开工和运行过程中遭遇了各样清贫， 通过不懈的奋力和不休的摸索、 想考、 实施， 最终形成了一套具有本色意象的密封纠正决策， 达到了蔓延密封使用寿命的方针， 为安装的长周期安全运行提供了保险， 也为同类安装密封的野心选型提供了参考。

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