由于三螺杆泵处于气提塔底部,管道和设备的锈蚀物以及杂质和重组份聚合物都沉积在塔底 , 进入三螺杆泵体内的渣油含有大量的杂质和聚合物,同时由于冲洗量不足,使这些杂质和聚合物不可避免地沉积于密封腔内,造成使动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞,导致动环在轴向的动作不灵活甚至被卡死,弹簧被卡涩,不能提供原设计 0.586MPa 的端面比压,导致密封面不能良好地贴和 , 液膜平衡被破坏 , 这时密封就会出现微漏,随着聚合物和杂质颗粒进入摩擦副端面,密封面逐渐被磨损,再加上动环轴向补偿不灵,造成密封泄漏量增加,最终导致密封彻底失效。
根据密封的失效原因,我们有针对性地从以下几个方面进行了技术改造:根据三螺杆泵的具体工况条件,我们选用了艾志 318 型卡式单端面机械密封(集装式),其主要特点如下 :
通过自动锁紧环实现精确定心。
可调节式压盖可直接配合常用螺栓使用 , 集装式结构安装方便。 l
弹簧位于辅助密封圈外侧,与介质完全隔开,避免了弹簧的卡涩。
动环采用的是整体浮动式非镶嵌,静环是通过计算机分析,设计的 Z 形,其优点是散热好,热量不宜积聚。
由于渣油组分过重并含有较多的杂质和聚合物,使冲洗管线堵死而造成机械密封损坏,所以必须选用合适的冲洗液。按照乙烯工艺流程, E-DA103 塔内的混合柴油组分将与渣油混合,生成最终产品,我们认为用混合柴油作为冲洗液比较合适,原因如下:
(1) 混合柴油组分清洁,并与渣油相容性好。
E-GA103 两台泵自 2001 年 1 月开始使用卡式机械密封,从现场情况来看密封效果非常好,运行至今仍没有任何泄漏迹象,使用寿命达到了 2 年以上。原 8B1-P 机封每套价格为 960 元,卡式机械密封每套 2500 元 , 两年内仅机封备件费就节约 1 万余元,通过去除密封冲洗 , 提高了泵的有效流量 , 经济效益是显而易见的。
通过对三螺杆泵机械密封结构的改造,并合理选用冲洗液,提高了机械密封的使用性能,解决了机械密封频繁泄漏的问题,降低了设备维护和维修费用,保证了装置的连续稳定生产。
(2) 混合柴油组分的压力和温度都适合渣油泵工况。混合柴油组分为 300 ℃ 以上的馏分,而渣油的工作温度为 170 ℃ ,混合柴油作冲洗液不会汽化,有效地避免了泵的汽蚀。 E-DA103 的塔底循环泵 E-GA105 泵出口压力为 0.54MPa, 出口温度 80 ℃ 。 三螺杆泵其密封腔中的压力可由以下公式估算 :
P = ( 入口压力 + 出口压力 )/2=0.438MPa
冲洗液压力比密封腔中的压力大 0.1 MPa 左右 , 是非常合适的 , 直接从 E-GA105 泵出口引入密封腔即可,用混合柴油组分作冲洗液是最经济的,几乎没用增加任何投入,因为这部分柴油组分最终还是要与渣油混合。