荆门石化总厂7万t/a聚丙烯P200预聚反应轴流栗，是引进美国Lawrence公司制造的6"（150mm）9500系列离心泵，其作用是给R200中的丙烯、催化剂混合液提供循环动力，是装置的关键设备，该泵一旦出现故障将导致整个装置立即停车。它的工况如下：介质：丙烯、聚丙烯、催化剂；机械密封形式：双端面小弹簧平衡型；此泵从1999年10月装置投产运行后，多次发生机械密封泄漏而停车检修，拆开机械密封后，发现每次损坏的情形都是介质端静环A脱出密封夹套底座，静环“0”圈被剪切断。究其原因，主要是机械密封封油系统压力波动，造成介质端密封静环A被顶出夹套座致使密封泄漏。
1P200机械密封及封油系统简介P200泵机械密封为集装式双端面小弹簧平衡型，为美国杜拉密封（Durametalcco.）产品。此泵有一套比较完善的封油循环保护系统，如所示。密封液循环系统主要设备有密封油冷却器和封油压力平衡罐，封油压力罐带有液位显示、液位警报、压力显示、补液和放空接口等。压力平衡罐内是压差式活塞，活塞上下压力比为1.1：1，活塞上面是密封液（白油），下面是来自P301的纯净丙烯液。丙烯压力为3.5MPa，由于平衡罐下的丙烯管线与R200的冲洗丙烯管线相连，且距离很近，所以可以认为压力平衡罐下的丙烯压力与R200内压力相等（R200内的正常工作压力为3.4MPa）。并且罐内丙烯压力随R200的压力变化相应变化，又因为压力平衡罐活塞上封油与活塞下丙烯压力比始终保持1.1：1，所以说，压力平衡罐的设计思想，就是始终保证泵内封油压力随泵外介质压力变化而相应变化，而且封油压力总是比介质压力高10，这样做的目的是为了防止密封开始泄漏时，只能使封油漏进介质内，而介质不能漏人密封进而漏至大气（介质中的催化剂遇空气自燃易爆），操作人员根据密封油泄漏后的液位显示及时预以处理。
密封液循环系统简密封失效原因分析每次发生泄漏后通过拆泵检修发现，介质侧静环A从夹套内脱落，静环上防转销弯曲变形，静环压力瞬间低于介质压力，静环A受到的介质压力化工设备与防腐蚀防转接冷却液进口改造前机械密封―密封夹套；2―夹套密封圈A；3―静环A密封圈；4一静环A（介质）侧；5―动环；6―动环密封圈；7―轴套密封圈；8―1钉；9―节液环；10―轴套；11―弹簧座；12―弹簧；13―传动销；14一螺钉M6x25；15―推环；16―静环B；17―静环B密封圈；18―压盖；19一石墨环；20―螺钉M5x 10；21―紧圈环；22―螺钉M12x15；23定位块；24―螺钉M6x10；25防转销；P夹套密封圈B；27―螺钉M6xl2大于受到封油压力与机封弹簧力之和，使静环A被介质顶出夹套，静环防转销也脱出防转销槽，静环A随动环发生转动，当静环“0”圈轴向移至防转销槽位置时，“0”圈被销槽侧边缘切断，当压力恢复正常时，静环回位，但静环防转销已旋转了一个角度无法回到防转销槽内。防转销随即被夹套内端面压弯变形，造成密封泄漏。
发生这种破坏的前提条件，必须是静环A受到的介质压力大于受到密封油的压力与密封弹簧力之和，但理论上，密封油压始终比环管内介质压力高10，介质压力高于封油压力可能有以下几种情况：（1）压力平衡罐内活塞密封环失效，封油漏向活塞罐下部，导致封油压力下降；（2）封油管线某处法兰泄漏或管线破裂，致使封油压力下降；（4）封油管线堵塞或压力平衡罐下进纯丙烯的管线堵塞，致使油压不能与介质压力相应变化，出现压力差逆转；对于第（1）、（2）种情况，经历次检修实，可认定不可能。对于第（3）种情况，分析如下：①由于密封腔压力比较高，故对机械密封摩擦副的支承定位、传动、传热方式都有特殊的要求，高压密封、摩擦副的强度及刚度是设计中的关键，此密封动环采用整体碳化钨，静环采用整体SiC，从而避免热镶产生的内应力造成磨擦副变形，影响密封性能。同时，密封“0”圈为氟橡胶，完全适应此种条件的密封要求，故机械密封泄漏不是因密封选材不当造成的；②载荷系数、弹簧比压、端面比压及PttF值等机械密封的主要性能参数的设计计算如下（于介质侧密封）：P端=尸弹+（尸封一尸介对于内装式机械密封，封液为白油，液膜反压系数A可取0.5该机械密封的摩擦副材质为SiC-WC，此种组对在采用非平衡型结构时，在水中的允许值则更大，完全能满足使用要求。通过以上计算分析说明，该密封不是因Ptfcl7值高引起过高摩擦热而产生泄漏。
对于第（4）种情况，曾出现过压力平衡罐下丙稀管线堵塞事件，起因是装置出现晃电导致P301停车，使压力平衡罐下丙烯压力卸压，R200内聚丙烯颗粒和催化剂顺着冲洗丙烯线倒串进压力平衡罐下部及其丙烯管线，逐渐结块，终堵塞了管线，所以装置晃电是造成密封破坏原因之一。
胡川：聚丙烯预反应泵的机械密封改进改造后机械密封一密封夹套；2―夹套密封圈A；3―静环A密封圈；4一静环A（介质）侧；5―-动环；6―动环密封圈；7―轴套密封圈；8―螺钉；9―节液环；10―轴套；11一弹簧座；一弹簧；13―传动销；14一螺钉M6x25；15―推环；16"-静环B；i7―静环B密封圈；18―压盖；19―石墨环；20―螺钉M5x10；21―紧圈环；22―螺钉M12xl5；23―定位块；24―螺钉M6x10；25―防转销；26―夹套密封圈B；27―螺钉M6x12后，开车加封油时，空气很难从封油系统中彻底排尽，当封油系统中的空气过多，一旦压力出现波动，封油系统中的空气直接影响封液的体积变化，也就影响了封液压力的变化，使封油压力不能随介质压力波动而相应变化，破坏了i.i：i的对应关系，严重时就造成密封泄漏。在机封改造前对这一条的预防措施只能是开车前尽量把气排尽，开车后定期排气。
第（6）种情况也是造成机械密封破坏的重要因素。生产时，R200内催化剂配比量过大，或R200温度控制超高，都将引起R2内反应加剧，使介质压力增高，封油压力来不及升高时，就造成了机械密封损坏。
造成P200机械密封泄漏的原因很多，有客观原因如装置晃电，P3l、PK601等相关设备突然故障引起P200故障；也有主观原因，如操作失误或封油系统排气不及时等。显然要预防这所有的破坏因素是比较难的，所以改进密封结构，提高它的抗破坏能力已成为当务之急。
3改造措施针对密封破坏现象均相同的特点，只需防止介质端静环A被顶出夹套座即可。改造原则：简单有效，力求利用旧有配件降低改造成本。所以佳的方法就是在静环A前加设挡圈，使静环在任何突发条件下都无法脱出。改造前、后密封见、3.加设挡圈时尚需注意几点：（1）在夹套上加设挡圈的位置仅2mm厚，如果在这个厚度上车1mm深的挡圈槽，夹套厚度仅剩lmm，这将严重影响夹套的强度，造成夹套易变形。为避免这种情况，在不废除原夹套的原则下，设计出一种特殊挡圈如，仅挡圈的突耳嵌人夹套壁，夹套壁也无需车整圈沟槽，只需在与挡圈突耳对应的三处车制三段沟槽即可。由此保证了夹套的强度要求，夹套见；加设卡簧槽夹套改造图（2）介质端静环摩擦密封面厚度仅2.4mm.如在2.4mm间隙内加设强度要求有1.8mm厚的挡圈，则静环密面厚度只剩0.6mm，这将（下转第35页）王洪国等：机械密封的迷宫改造复上述的进程，这样，将使作用于动、静环密封面处的介质压力减少80~90.迷宫密封同时还具有缓冲介质压力的作用，也就是当介质压力变化剧烈时，经迷宫密封后作用于动、静环端面的介质静环用铸铁加工，采用内迷宫式，即在静环孔的内表面上加工出齿，静环固定在填料箱上，使它的内齿与旋转的轴套形成迷宫密封，它们之间的间压力将趋于稳定。
动环用A钢加工，采用外迷宫式，即在动环的外表面上加工出齿，动环用顶丝固定在轴套上，使它与轴套一起旋转，使动环外表面的齿与填料箱内壁形成迷宫密封，它们之间的间隙为0.3~迷宫密封装置的原理3机械密封的迷宫改造鉴于迷宫密封的性能和优点，我们对重质油离心泵的机械密封进行技术改造，将迷宫密封加在机械密封上，即在机械密封前利用填料箱内剩余的空间增加迷宫密封，由于填料箱尺寸有限不能过多地放置迷宫密封齿数，但是为提高密封的效果，采用动、静环迷宫密封，如所示。具体方法如下。
动、静环迷宫密封1一机械密封；2―动环；3―静环动环和静环的接触面处采用插人式迷宫密封，即在动、静环端面上分别加工一个环行齿、一个环行槽，使之配合，迫使介质沿轴和齿之间的间隙多次转折，改变运行方向，使介质的能量损失加大。
机械密封经过迷宫密封改造后，在运行过程中，作用于机械密封动、静端面上的介质压力明显减少并趋于稳定，冲洗系统以低压对机械密封进行冲洗、冷却、润滑，使泵不抽空，大大改善了机械密封工作环境，使机械密封使用寿命从改造前的2个月左右，延长到6个月。
4结论（1）石化产品易燃易爆，机械密封的泄漏，不仅造成能源浪费、污染环境，而且还是安全隐患。机械密封的技术改造大大改善了工况，很好地解决了因介质压力波动而造成机械密封易损、泄漏的技术难题。
（2）机械密封的迷宫改造是成功的，机械密封使用周期明显延长2~ 3倍，使机泵维修频次大大减少，节省大量的维修费用和配件费用，对节能降耗极有意义。（编辑刘伯英）（上接第27页）影响密封液到达密封环摩擦端面的循环量，造成摩擦副缺乏必要的封油进行冷却、润滑。为利用原有静环，尚需把静环与挡圈接触端面磨去1.8mm厚度空间安装挡圈；（3）因防转销槽与静环“0”圈太近，易造成“0”圈切断，将静环上防转销改至夹套内端面，在静环底端面加设防转销槽，取消夹套原有的侧面防转销槽和原静环上的防转销。
4结语此次密封改造费用不足千元，而更换一套进口密封为12万元，国产化为3万元，经过改造后的机械密封大大增强了异常情况下的抗破坏能力，自2000年10月投用至今，历经晃电、R200暴聚，装置频繁开停工等事件，均未出现破坏，运行正常，泄漏量仅为每分钟1滴，完全符合机械密封的性能要求，保证了生产安全长周期运行。
（编辑刘伯英）
