密封技术聚丙烯装置丙烯进料泵泄漏原因分析张小玲（中原石化有限责任公司，河南濮阳457000）对其机械密封动环材料及结构的分析找到了密封失效的原因，并对其进行改造，使问题得到解决。
1概述中原石化有限责任公司聚丙烯装置是一套设计生产能力为40kt/a聚丙烯产品的大型现代化石油化工装置，经过2000年的改扩建，目前生产能力可达60kt/a聚丙烯产品。丙烯进料泵P301C就是为适应新的生产能力而增加的一台高速泵。该泵对于整个聚丙烯装置具有极其重要的作用，反应所用的液态丙烯全部都由它来供给，所以一旦该泵出现问题，则将导致整个聚丙烯装置停车，故而设置两台泵互为备用。
丙烯进料泵P301C的性能参数如下：制造厂：航天工业总公司第十一研究所。
该泵为一种立式高速泵，由电机、增速器、泵体、强制润滑系统、密封液循环系统等部分组成。
该泵自2000年12月投用以来，曾多次发生润滑油、密封液和丙烯泄漏故障。虽经多次检修，更换新的机械密封部件，但效果甚微。该泵频繁故障，不但损耗了大量丙烯，增加了检修费用，而隐患。因此，彻底解决了P301C泵的泄漏问题便迫在眉睫。
2问题分析21密封结构介绍P301C泵的增速器为二级齿轮增速，输入轴转速即电动机转速为2970r/min，输出轴转速为10275r/min，两轴封采用了不同的形式。上轴封（即输入轴轴封）为唇形密封（橡胶骨架唇封），下轴封（即输出轴轴封）为机械密封，其代号为：60C，增速器内装有润滑油，由强制润滑系统进行循环，对下部机封进行润滑、冷却。
泵体部分的轴封为两套串联的机械密封，上部机械密封代号为60B下部机械密封代号为60A.两套机械密封之间的密封腔充满密封油，在密封液补给循环系统内（包括一个密封油罐）进行循环，对机械密封进行润滑、冷却。
这三套机械密封都由如下部件组成：动环、静环、推环、弹簧、弹簧座、辅助密封圈、卡环等。推环、弹簧、弹簧座以及卡环材料都为0Cr18Ni12Mo2Ti，辅助密封圈有“O”形橡胶圈和PTFE楔形环，静环材料都为石墨（M106IO.其动环材料有所不同，60A和60C的动环都是由硬质合金YG6制成的，而60B的动环，其基体材质为0Cr18Ni12Mo2Ti，在其密封端面上堆焊有一层厚度为1.5mm的硬质合金。
连理工大学化工机械与设备专业，获学士学位。现在中原石油化工有限责任公司从事设备管理工作，工程师。
且还给整个聚丙烯装置的稳定生产带来了很大的张小玲。聚丙烯装置丙烯进料泵泄漏原因分析22机械密封失效分析a）机械密封失效发生的过程及现象高速泵增速器与泵体之间有一空腔，泄漏的润滑油和密封油都积聚在这里，经排油孔引至泵体外的油杯中。
该泵自2000年12月投用以后，就有油漏出流到油杯里，每隔3~5天就需要给泵增速器油箱补加润滑油。在运转1~2个月后，机械密封密封性能开始恶化，密封油向外泄漏，油杯及密封油罐内油的颜色变为黑色，并开始有丙烯窜至密封腔进入密封油罐和油杯中，泵体振动加大，后丙烯大量泄漏，导致密封油罐压力高报警而停车。
对高速泵进行解体检查，发现机械密封60B静环密封端面已破损，动环端面上粘有一圈黑色石墨粉，60A磨损比较严重，60C仅有轻微磨痕。
0.6mm；有效圈数n= 4；弹簧个数ns=6个；弹簧安装后的总压缩量X= 4.5mm；弹簧剪切弹性模已知密封腔压力（表）：i=0MPa；机械密封处丙烯压力（表）P2=3.01MPa.根据设计手册值可取流体膜反压系数入i=入2=下面进行端面比压的计算：2）增速器侧机械密封60B其结构尺寸如下：0.6mm；有效圈数n=4；弹簧个数ns=8个；弹簧安装后的总压缩量X=4.04mm；弹簧剪切弹性外侧大气压力（表）P2=0MPa.根据设计手册值可取流体膜反压系数入尸入2=0.5.下面进行端面比压的计算：石油化工设备技术3）增速器输出轴机械密封60C其结构尺寸如下：0.5mm；有效圈数n=4；弹簧个数ns =4个；弹簧安装后的总压缩量X=3.4mm；弹簧剪切弹性模数G=71500MPa.侧大气压力（表）：2=0MPa根据设计手册值可取流体膜反压系数下面进行端面比压的计算：弹簧刚度：c）机械密封失效原因分析通常，离心泵用机械密封的端面比压值一般在0.3MPa~0.6MPa之间。
从以上核算可以看出，泵体侧机械密封60A的端面比压值为0.58MPa在该范围之内。实际上，该机封在刚投用时，是不漏丙烯的，说明其端面比压值是合适的，至于运转到后期出现泄漏，这主要是由于60B静环端面损坏、动环失去平衡，导致泵轴振动，从而加剧了60A的磨损，造成了丙烯的泄漏。
0.27MPa，不在0.3MPa~0.6MPa之间，其端面比压值就是其弹簧比压值，有点偏小，但在其刚投入使用时并不漏密封油，说明其端面比压值也是合适的，至于运转到后期开始泄漏密封油，直至后泄漏丙烯，这与其静环遭到破坏有关。而其静环端面出现破碎情况，主要是其动环振动造成的。
该机封动环材质、结构与60A，60C的动环都不一样，其基体材质为0Cr18Ni12Mo2Ti，其硬度为HV200，其密封端面上仅堆焊有一层厚为1.5mm的硬质合金，表面硬度达到HV509.硬质合金层太薄，承载强度不够，动环材质不均，这是造成动环振动、破坏静环密封端面，进而产生泄漏的主要原因。
增速器输出轴机械密封60C的端面比压为0.11MPa，明显太小，这也是其一直泄漏的原因。
3改造方案根据前面的计算分析，决定泵体侧机械密封60A不做改动，只对60B和60C进行改造。
a）增速器侧机械密封60B的端面比压值虽然偏小，但是其密封端面两侧压力为零，泵转速又很高，因此采用大的端面比压值反而会加剧其磨损。
因此，采取了不改变端面比压，只改变动环的材质、结构，将原来的动环重新设计。原有动环改为一个由硬质合金材料（YG 6）制成的动环和一个由不锈钢材料0Cr18Ni12Mo2Ti制成的轴套，并加大动环的厚度。其具体改进方法如下：改进前的动环结构如所示。
改进后的轴套和动环的结构如所示。
b）对于增速器输出轴机械密封60C将其弹簧丝直径由0.5mm改为0.6mm，经计算其端面比压值也由0.11MPa增加为0. 22MPa，比原来大了一倍。虽然仍然偏小，但考虑到其密封端面两侧的压力为零，泵转速又高达10275r/min，也（下转第58页）1，增速器侧机械密封60B的端面比压值为石油化工设备技术说明压缩机转子与增速箱的高速轴之间亦存在轻微的平行不对中。
EF两测点振动信号频率分量分析为了寻找和判断1270Hz1480Hz两个频率分量的振源对测点EF垂直方向的振动信号进行了分析。从相关分析谱图（略）中可以看出：1270Hz处相干系数分别为：F4个测点振动信号中的1270Hz1480Hz振动频率分量是由相关的同一振源产生的。再结合C，D，E F4个测点振动信号分析谱图的分析比较，可以得出这样的结论：EF两个测点处1270Hz和1480Hz振动频率分量来源于增速箱。
C，D两测点的频谱分析对照增速箱的振动信号特征谱（如所示）可以看出，C，D点处1270Hz 1480Hz的频率成分估计为增速箱齿轮的某阶固有频率。固有频率周围产生的边频带1480― 1270=210（Hz）209.99Hz说明故障轴承转速即为压缩机的转速。结合测试结果，可以看出增速箱齿轮啮合状态欠佳。由于压缩机转子与增速轴之间还存在着轻微的平行不对中，两者相互作用对机组的正常运行极为不利。而且测点E的全频振值超标严重，说明五瓦有已损坏的迹象131.增速箱的振动特征频谱4结论综合以上分析可得出以下结论：a）压缩机转子存在较严重的不平衡。b）压缩机转子与增速箱高速轴之间存在轻度的平行不对中。
d）测点E对应的轴瓦有一定的损坏。
5结束语将以上情况通知厂方后，厂方及时停车检修。
检修中发现E瓦已损坏，上下瓦分别有1cmX1.5cm和1.5cmX1.4cm面积剥落。另外机组在初始安装压缩机转子与高速轴之间就存在一定的不同轴度。这些情况与诊断结论基本相符。对机组采取了重新平衡压缩机转子等有针对性的检修措施。机组恢复运行后，振动明显减小，运行正常。
