密封失效实例二

 密封失效实例二 1）胜利炼油厂焦化装置有台双支承热油泵，从焦化分馏塔底抽出，打到加热炉中去升温。泵入口温度～380℃，泵入口压力0.1～0.2MPa，出口压力3.0～3.4MPa，流量180m³/h,介质为减压渣油，转速2950转/分，用汽轮机驱动。现场简称该泵为“180”泵。 这是一台垂直剖分双层泵壳的离心泵，外壳为碳钢，内壳体和叶轮为不锈钢，轴用Cr17Ni2制造。轴上装有7只叶轮，入口方向一致，轴向力用平衡盘承受。这是英国60年代生产的，型号HO—VN6A。 2）两端轴封采用机械密封，型号为克朗109B（英国制造）参见图92。规格为4¼〞（～108㎜）。动环用碳—石墨制造，静环用合金铸铁，动环垫为楔形。采用注入式冲洗，冲洗液为90℃左右的蜡油。夹套有冷却水，压盖有急冷水。 3）长期实践证明，无论是泵还是密封都能满足工作条件的要求。但是在相当长一段时间内，每次开工，该泵都不能顺利投用，影响到全装置不能正常生产。主要的原因是密封泄漏严重，而且大多是入口端的石墨环断裂。 4）泵的启动。汽轮机和热油泵启动前必须进行预热。预热时先将泵的出口阀A关闭（见图125），打开预热阀门B，泵的入口阀门微开。热油从阀B进入，通过泵体后从入口阀门进入系统。预热时为了不使密封受高温影响，两端密封同时注入封油，流量4～5t/h。通过泵体后进到入口管中。 当入口管法兰（D处）温度达到280℃以上时便可启动泵，此时测量泵外壳表面温度（E点）在240℃左右。启动时关闭阀门B，将入口阀门开大。启动已经预热好的汽轮机，逐渐升速，当转速正常后打开出口阀A。 启动过程需30～50分钟。 5）泵启动中存在问题。泵启动前关闭预热阀门B，断绝了热油来源。在启动过程中不断地注入温度～90℃的封油，无疑对已经预热到280℃上的泵体起了冷却作用。实际测量也证实了这一点，入口法兰外表由280℃下降到160～170℃，泵体表面E点由240℃下降到190～200℃，此其一。 其二，出口阀门一旦打开，泵的流量在120～140m³/h。启动过程中注入的封油只用1～2分钟排净，随之而来的是380℃的热油。由于转子被热油包容，而泵为双层泵壳体，几分钟的时间内不会达到转子温度，转子和泵外壳的温度差达120～140℃。这一温差造成轴的热伸长大于泵壳的热伸长。两者均以出口端的平衡盘为“基准点”向入口端膨胀，其差值可用下式计算。              △l＝△l2－△l1                ＝l[α2(t2－t0)－α(t1－t0)] 式中     △l2——轴的热膨胀值；          △l1——外壳的热膨胀值；            l——从平衡盘工作到入口端密封的距离，实测l＝1438㎜;           α1、α2——分别为轴及外壳的线膨胀系数，对轴Cr17Ni,t2＝20～400℃时α2＝11.8×10-61/℃。外壳为碳钢，α1＝12.3×10-61/℃;           t2、t1——轴和外壳的平均温度  取t2＝360℃,t1＝200℃;               t0——室温  t0＝20℃. 于是△l＝1438×11.8×10-6×(360－20)－12.3×10-6×(200－20)]        ＝2.58㎜ 由于机械密封的静环安装在壳体上，动环安装在轴上，轴和外壳的膨胀差为2.58㎜，等于密封的压缩量又增加了2.58㎜。该密封安装时压缩量为3.6㎜，两者之和为6.18㎜。克朗109B密封的极限压缩量为5.0㎜，超过该值就导致动环（石墨）在传动座和静环（合金铸铁）之间受挤压，最终在动环楔型垫的作用下而断裂。 6）失效原因。入口端安装密封时压缩量较大，在启动过程中，轴比壳体膨胀量大，使压缩量增大到超过极限压缩量。 启动过程长达30～50分钟，由于注入封油，又将已经预热的泵冷却，失去预热的意义。 7）改进办法。安装密封时，两端密封时，两端压缩量要有区别。出口端（靠近平衡盘）可在3～4㎜，入口端压缩量控制在2～2.5㎜。确保密封在任何温度下都能可靠地工作。 缩短启动过程用的时间。充分预热后用较短的时间将转速提到能向外排油的转速，打开出口阀，随转速升高，逐渐开大出口阀，直到正常运转。减少了启动时间，也就减少了转子和壳体的冷却，从而降低了轴和壳体的温差。 做上述改进后，再没有发生石墨环断裂的故障，使装置顺利投产。

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