淺析磁翻板液位計機械密封失效分析與改進
發(fā)布時間：2019-09-03 發(fā)布作者：
摘 要：隨著煤化工的日益發(fā)展，對設(shè)備的穩(wěn)定性要求越來越高，本文根據(jù)變換裝置實際運行情況，著重介紹和分析磁翻板液位計機械密封泄漏的主要原因，并提出改進措施，實施后效果良好，提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性。
磁翻板液位計P1501AB是該工段關(guān)鍵設(shè)備。介質(zhì)（高溫冷凝液）從高溫凝液收集罐V1508經(jīng)磁翻板液位計P1501增壓后打入碳洗塔。若該磁翻板液位計出現(xiàn)故障，而備用磁翻板液位計又不能及時啟用，會造成變換系統(tǒng)的冷凝液無處排放，儲罐V1508滿了就必須停變換系統(tǒng)（因該處冷凝液含有少量粗煤氣，有毒有害，不能隨意排放）。所以該磁翻板液位計的備用磁翻板液位計必須完好備用。
自變換裝置正常運行后，該磁翻板液位計故障頻發(fā)，一臺磁翻板液位計運轉(zhuǎn)上幾個小時就被迫倒磁翻板液位計并檢修，不僅給維修人員造成很大的壓力和困難，也給變換系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成很大威脅。該磁翻板液位計的主要故障集中在機械密封的失效，經(jīng)過反復(fù)拆檢，做出失效分析和改進措施：
2 磁翻板液位計端機械密封及沖洗系統(tǒng)
該磁翻板液位計采用串聯(lián)式、內(nèi)裝式、高背壓型機械密封，動、靜環(huán)材質(zhì)分別為碳化硅、石墨浸金屬，密封圈為氟橡膠“O”形圈。密封型號：CM291B-075F/1B-070F-C058（附密封圖紙）。密封端面采用介質(zhì)循環(huán)沖洗方式，從密封腔出口引出的高溫水經(jīng)中間冷卻器冷卻后再注人密封腔，對密封端面進行沖洗冷卻。沖洗方案：API Plan23+52。
3 機械密封故障診斷
3.1 故障現(xiàn)象（附密封分解照片）
機械密封失效導(dǎo)致介質(zhì)泄漏主要從軸套部位發(fā)生，繼而初步判斷是軸套“O”形密封圈失效。后機械密封部件拆檢后，發(fā)現(xiàn)主要故障現(xiàn)象是：
(1)前端動、靜環(huán)“O”形密封圈失效，老化變硬，“O”形截面塑變成方形；
(2)軸套“O”形圈碳化（圖中碎成三截的）。
3.2 失效分析
故障原因分析表明，密封沖洗系統(tǒng)存在問題及密封腔溫度過高是造成機械密封頻繁失效的主要原因。密封腔溫度高造成密封圈老化變形。
正常狀況下PLAN23方案應(yīng)和小間隙喉套配合使用，形成近乎封閉的腔體，換熱器帶走密封端面熱和
磁翻板液位計腔吸收熱，密封腔可以降到很低的溫度，保證“O”形密封圈的正常使用。
從這臺磁翻板液位計現(xiàn)表現(xiàn)出來的情況來看，密封沖洗系統(tǒng)效果并好，密封腔內(nèi)介質(zhì)溫度等于操作溫度，超過橡膠“O”形密封圈的使用溫度范圍，造成密封圈很快老化與塑性變形，特別在PLAN23方案沒有沖洗到的軸套“O”型圈特別嚴重，已經(jīng)碳化變硬成石墨狀，導(dǎo)致機械密封泄漏。
4 機械密封的改造措施
（1）更改前端密封“O”形圈的材料，選擇耐高溫的進口全氟橡膠FFKM（Kalrez）較高溫度可以300度左右，更改前端密封靜環(huán)，改用耐溫性能優(yōu)良的進口石墨牌號為KC573。
（2）為了減少高溫介質(zhì)進入密封腔，調(diào)整口環(huán)φ69配合尺寸（如密封圖），減小間隙；或者調(diào)整葉輪定距套尺寸，把葉輪的背隙減小，減少高溫介質(zhì)進入密封腔體，并進一步降低葉輪背側(cè)壓力，提高沖洗液壓差。
（3）前端密封沖洗23方案改為32外接脫鹽水沖洗，引入外接脫鹽水經(jīng)冷卻后至密封腔進行外沖洗，以提高沖洗液壓力及提高沖洗量，使沖洗液壓差保持△ p=0.3MPa。
（4）改進磁翻板液位計的操作步驟。改造后介質(zhì)和沖洗液之間溫差很大，先打開密封沖洗液，使沖洗液壓力達到指定壓力，再按步驟啟動磁翻板液位計，以防止密封元件因急冷急熱而脆裂。
5 磁翻板液位計P1501開車前準(zhǔn)備與步驟
5.1 連接好各管路、儀表、儀器
5.2向儲罐注密封液
打開儲罐頂端排氣閥、緩沖液進出口閥，關(guān)閉排液閥。由儲罐補液接口S向儲罐及其系統(tǒng)注入緩沖液至儲罐的標(biāo)準(zhǔn)液位刻度線（液位計中間刻度線），并觀察各接口處有無泄漏，有則即時處理。
5.3開車步驟
（1）連接好各管路、儀表、儀器后進行手動盤車，手感自如（此時磁翻板液位計的出口閥和入口閥均處于關(guān)閉狀態(tài)）。
（2）打開磁翻板液位計入口閥門，觀察密封靜態(tài)，若內(nèi)外側(cè)密封一切正常，則啟動P-1501磁翻板液位計運轉(zhuǎn)。此時應(yīng)注意觀察儲罐上的液位及儀表指針的變化情況。用手觸摸儲罐，會感覺慢慢發(fā)熱，一般儲罐溫度升高到一定時（≤70℃）就不會再上升，說明封液循環(huán)正常。若儲罐未變熱而磁翻板液位計體、壓蓋急劇發(fā)熱，說明封液循環(huán)不暢（可能管線某處被堵塞或磁翻板液位計送效果不好），需停車檢查。
（3）密封正常使用時，內(nèi)側(cè)密封和外側(cè)密封會有微量泄漏（在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)），運行一段時間后，儲罐中的液體會減少，當(dāng)減少到低液位刻度線時，液位開關(guān)會報警，此時需要向儲罐補液，將液位補至標(biāo)準(zhǔn)液位刻度線以保證設(shè)備正常運行。（建議正常工作時，當(dāng)巡檢發(fā)現(xiàn)儲罐液位低于標(biāo)準(zhǔn)液位刻度線較多但液位開關(guān)還沒有報警時，就補液）。
（4）當(dāng)內(nèi)側(cè)密封失效時，介質(zhì)向外泄漏，導(dǎo)致封液上升，壓力開關(guān)報警，可判定內(nèi)側(cè)密封失效，但外側(cè)安全密封仍可保證介質(zhì)不會外漏到大氣環(huán)境中，此時需要停車更換機械密封。
（5）當(dāng)外側(cè)安全密封失效時，大氣側(cè)會有可見泄漏出現(xiàn)，且密封液液位降得過快，液位開關(guān)會報警，此時需要停車更換密封（同上一條，不同的是壓力表示值會低于密封腔壓力）。
6結(jié)語
改造后的機械密封，前端密封沖洗23方案改為32外接脫鹽水沖洗，引入外接脫鹽水經(jīng)換熱器E2074冷卻后至密封腔進行外沖洗。用一根3/4"碳鋼管線引入，加一節(jié)流閘閥控制沖洗液流量壓力，使得沖洗液壓力及沖洗量得到保障（沖洗液壓差保持△p=0.3Mpa）。密封腔的溫度明顯下降，機械密封的壽命大幅提高，累計運行一個月未出現(xiàn)泄漏，變換系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)。
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