泊頭市特種泵閥制造有限公司
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某丙烷脫瀝青裝置工程瀝青泵波紋管密封失效分析與處理措施
某丙烷脫瀝青裝置瀝青泵(雙螺桿泵)金屬波紋管密封自2007年10月開(kāi)工以來(lái)至2011年9月，瀝青泵密封使用效果一直較差，密封頻繁泄漏，經(jīng)常造成工藝生產(chǎn)波動(dòng)。通常情況下使用周期1個(gè)月內，需要 換4套金屬波紋管密封，維修成本較高。
脫油瀝青是重交道路瀝青和改性瀝青的原料，有毒、具有腐蝕性。瀝青泵為雙螺桿泵，密封形式是單端面非平衡型金屬波紋管密封，型號為YH609-M060DP。泵體本身和前后端密封均設置有蒸汽預熱夾套，無(wú)輔助密封系統。其中殼體材質(zhì)為1Cr18NiTi，轉子、軸材質(zhì)為0Cr17Ni4Cu4Nb，動(dòng)、靜環(huán)材質(zhì)均為SiC。
密封失效現象
啟動(dòng)運行的初期，泄漏量較小，滴狀泄漏，泄漏量不斷增大，直至線(xiàn)狀大量泄漏，并伴隨有大量的油氣外涌。經(jīng)過(guò)多次對發(fā)生泄漏故障的密封拆檢，發(fā)現常見(jiàn)的故障現象為:動(dòng)、靜環(huán)密封摩擦副內徑表面和波紋管內外側結焦嚴重、波紋管失去彈性、撕裂、密封端面磨損過(guò)度。
瀝青大量泄漏時(shí)容易對操作人員造成高溫和中毒。同時(shí)，機泵基礎周?chē)淠蟮臑r青清理困難，泵體內螺桿、密封等清洗困難，對環(huán)境的污染較為嚴重。
失效分析
從密封處油氣大量外涌的現象分析，脫油瀝青內含有不穩定的氣相組分。螺桿泵所輸送的脫油瀝青來(lái)源于脫油瀝青汽提塔。而汽提塔長(cháng)期處于高液位，螺桿泵在大負荷的情況下外送都不能將汽提塔控制在中低液位，說(shuō)明脫油瀝青在丙烷汽提的過(guò)程中可能會(huì )攜帶較多量的丙烷氣體。
泵體材質(zhì)為1Cr18NiTi，轉子、軸的材質(zhì)均為沉淀硬化型不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb，波紋管密封的動(dòng)、靜環(huán)材質(zhì)都為SiC，輔助密封圈為的柔性石墨。從密封摩擦副的材料來(lái)分析，均符合使用螺桿泵輸送瀝青的范圍。
瀝青泵處于運行狀態(tài)中，密封端面和波紋管內、外側結焦也是引發(fā)泄漏的主要故障。脫油瀝青介質(zhì)溫度較高，工作溫度達到了238℃，黏度大時(shí)達到了63mm2/s。高溫瀝青在旋轉的摩擦副中溫度繼續升高，一部分正常泄漏量的介質(zhì)泄漏出摩擦副端面后，溫度降低出現聚集，在波紋管內徑波谷處逐漸堆積出結焦物和積碳，影響了波紋管的浮動(dòng)性和彈性，進(jìn)而導致泄漏。
瀝青泵停運后，泵體內殘存介質(zhì)溫度下降，瀝青開(kāi)始凝固，結焦。雖然泵啟動(dòng)運行前充分預熱泵體，但是未 融化的介質(zhì)將會(huì )阻礙波紋管的旋轉，密封波紋管在電機的傳動(dòng)扭力和瀝青傳質(zhì)的黏附力的共同作用下發(fā)生變形，焊接金屬波片變形量過(guò)大，密封失效。
結焦后膠體顆粒很容易進(jìn)入密封面間使密封面加速磨損，結焦導致波紋管失去彈性，沒(méi)有補償能力，導致密封失效。
丙烷脫瀝青裝置瀝青泵(雙螺桿泵)金屬波紋管密封在使用中頻繁出現泄漏，分析密封摩擦副和波紋管結焦是造成泄漏的主要原因。生產(chǎn)工藝優(yōu)化地解決了瀝青攜帶丙烷造成瀝青泵半抽空的難題，金屬波紋管密封運行環(huán)境了很大的；密封集裝式改造使螺桿泵維修勞動(dòng)強度明顯降低；安裝蒸汽背冷使密封壓蓋處溫度從210℃降低到了160℃，同時(shí)，背冷蒸汽減少了高溫軸對軸承箱內嚙合齒輪和軸承潤滑油的傳熱，降低了軸承和齒輪的工作溫度，延長(cháng)了工作壽命，使金屬波紋管密封得以長(cháng)周期平穩運行。
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