梁小（xiǎo）偉

（中石（shí）油（yóu）寧夏石化公司，寧夏銀川　750021）

　　摘　要：循環水泵使用（yòng）軟硬填料組合密封設計後，不但能（néng）保證長周期穩定運行，而且大大降低了維修次數和維修費用，具有很好的經（jīng）濟效益和社會效益。

　　關鍵詞：軸（zhóu）封；軟硬填料組合密封設計；軟填料密封；硬填料（liào）盤根；軟填料槍；在線修複密封；降低維修成本

　　中石油寧夏石（shí）化公司2011年進行煉油裝（zhuāng）置改擴建工程，原油加工能力從150萬（wàn）噸（dūn）/年上升至500萬噸（dūn）/年，催化裂化加工（gōng）能力從60萬/年提高到260萬噸（dūn）/年，隨著（zhe）煉油（yóu）裝置加工量的提高，為了節約建設成本（běn），提高設備經濟（jì）指標，公司決定將原水汽車間（jiān）403單元老三循舊裝置改造為新二循，通過地下管網改造後（hòu）利舊（jiù），原有4台循環水（shuǐ）泵直（zhí）接給新汙水、新聚丙烯、新空分空壓提供循環水，水泵的密封對整個設備運轉（zhuǎn）來說起著舉足輕重的作用，舊的4台循環水泵能否滿足新裝置的生產要求，能否長周期穩定運行，如何選擇水泵密（mì）封是關鍵所在。
　　1　各種循環水泵密封介紹
　　眾所周知，軸封是防止泵（bèng）軸（zhóu）與殼體處泄露而設置的密封裝置。常用的軸封型式有填料密封（fēng）、機械密封和動力密封。填料（liào）密封結構簡單、價格便宜、維（wéi）修方便，但泄漏量大、功耗損失大（dà）。因此，填料（liào）密封用於輸送一般介（jiè）質（zhì），如水；一般不適於石油及化工（gōng）介質，特別是不能用在有腐蝕性、易爆和有毒介質中。機（jī）械密封水泵的（de）密封效果好，泄露量很小（xiǎo），壽命（mìng）長（zhǎng），但價格貴，加工安裝維修保養比一般密封要求高。動力密封可分為背葉片密封和副葉（yè）輪密封兩類。泵工（gōng）作時靠背（bèi）葉（yè）片（piàn）（或副葉輪）的離心力作用使軸封處的（de）介質壓力下（xià）降至常壓或負（fù）壓狀態，使泵在（zài）使（shǐ）用過程中不泄露，適用於輸送含有固（gù）體顆粒較多（duō）的介質，缺點是功率損失較機械密封大，且其一停車密封裝置的壽命就縮短。循（xún）環（huán）水泵（bèng）的密封對整個設備運轉來說起著重要（yào）的作（zuò）用，如水泵的密封係統泄漏將會嚴（yán）重影響到設備的正常運轉。如何選擇合適的水泵密（mì）封，減少泄漏（lòu）率，降低成本呢？

　　2　煉油廠二循循環水泵設備概況和參數
　　水汽車間403單元P-301A/B/C（型號：500S-59）是臥式離心泵（bèng），由（yóu）蘭州水泵廠1999年製造，2000年5月投運至今，403單元P-301D（型號（hào）：DFSS600-830A）也是臥式離心泵，由（yóu）上海東方泵業2007年5月製造，2007年7月投運至今。
　　4　台循環冷水泵參數如（rú）表1所示。

　　3　煉油（yóu）廠循環水泵密封選擇分析
　　煉油廠水（shuǐ）汽車間403單元循環水泵P-301A/B/C，一開（kāi）始設備運轉時（shí）均采用普通石（shí）墨盤根作為密封材質，經常出（chū）現泄漏，油浸石墨盤根具有耐熱（rè）性、柔軟性（xìng）好、強度高等優（yōu）點，但它也有致命的缺點：表麵粗糙、摩（mó）擦係數大、有滲漏（lòu）現象，另外使用久了浸入的潤滑劑容易流失。浸油石墨棉繩盤根在水中長期浸泡會變得（dé）很硬，而且由於膨脹（zhàng）係數大，摩擦（cā）力較（jiào）大。在實際生產中，經常（cháng）出（chū）現這（zhè）樣的狀況：新修好的設備，開始運行時（shí）軸（zhóu）封狀況良（liáng）好，但用不了多久，泄漏（lòu）量便不斷增加，經（jīng）過調整壓蓋緊固填料後泄漏量能稍小，但運轉（zhuǎn）不到三個月，石墨（mò）盤根已經滲漏嚴重，無法起到密封作用。嚴重（chóng）時還會出現軸套磨損或（huò）磨斷現象，增加了檢維修工作量和維修成本（běn）。
　　我們在用普通石墨盤根填（tián）料，發（fā）現（xiàn）其具有3個缺點：（1）盤根填料與軸套直接接觸，且相對轉動，造成盤根填料與軸套的（de）磨損，所（suǒ）以必須定期或不定期更換軸套。（2）為了使盤根與軸（zhóu）套間（jiān）產生的摩擦熱及時散掉，盤根密封（fēng）必須保持一定量的泄漏，而且不易（yì）控製。（3）盤根與軸套（tào）間的摩擦，造成電（diàn）機（jī）有效（xiào）功率（lǜ）降低，消耗電能，有時甚（shèn）至達到5%左右的驚人比例。從填（tián）料密封的原理來看，流體在密封腔內可泄漏的通道有三（sān）處：其一是（shì）流（liú）體穿透石（shí）棉材料造成泄漏；其二是從填料與泵體流道之間泄漏；其三是從填料與軸套表麵之間泄漏。因此，防止水泵泄漏Z為關鍵的措施是合理設計密封。
　　煉油廠二循循環水泵是煉油廠500萬噸煉油項目（mù）2套在線循環水裝置之（zhī）一。二循循環水泵運行的（de）好壞將直接影響到整個煉油係統的穩定運行（háng）。而循環水泵（bèng）軸向密封的好壞同樣影響循環水泵的穩（wěn）定運行，在循環水泵使用石墨盤根密封的時（shí）期就有燒毀盤根（gēn）的事情發生，為保證循環水泵的穩定運行，如何選擇合適的（de）水泵密封，減（jiǎn）少泄漏量（liàng），降低檢（jiǎn）維修成本，減少（shǎo）事故（gù）停車率，是（shì）設備技術人員迫切需要解決的難題之一。通過多次的探（tàn）索實踐，我車（chē）間逐步實驗對二循循環水泵軸向密封進行了改造，使用（yòng）至今，效果良好。
　　具體設計改造方法采用（yòng）如圖所示，軟硬填料組合密（mì）封設計，填料壓（yā）蓋兩端采用艾（ài）誌填料412SC盤根20.6mm×20.6mm（填料盤根中間有塑膠紅心），形成密封骨架，填料腔體內中間用（yòng）艾誌CMS-2000軟填料進行密封，艾誌CMS-2000軟填（tián）料有著盤根無法比擬的優勢，填料腔體內填充的是一種優良的密封（fēng）軟材料，它耐熱18℃～200℃，Z大線速度8m/s，耐腐蝕性強，適用介質PH值範圍（wéi）4～13，主要適用於水介質。這種軟填料（liào）狀（zhuàng）態為膠泥狀，黑色CMS-2000由純合成（chéng）的KEVLAR纖維、高純度（dù）的石墨、PTFE、有機密封劑四種不（bú）同的材（cái）料混合組成。其中，KEVLAR纖維Z大特點是具有極高的抗衝擊強度（dù）和抗拉強度；高（gāo）純度的石墨是美國赤士盾公司在特殊的（de）生產條件下，如真空狀態下（xià），生產出來的產品，能減小其內部的摩擦，其含有的高分子矽脂主要是為了增加CMS2000的抗磨蝕能力；PTFE為（wéi）聚四氟乙烯的（de）英文縮寫；而有機密封劑是由美國赤士盾公司的專業工程技術人員研製的，專門（mén）用於CMS2000的一種獲得專利的純合成液體，能有（yǒu）效（xiào）保證CMS2000良好的密封性能。
　　在離心泵運轉時，軟填料的特殊合成纖維會纏繞在軸（zhóu）的軸套上，並隨軸套同步旋（xuán）轉，形成旋（xuán）轉層（céng）的“動環”；在填料腔內壁上軟填料粘附在其上（shàng），形成一個不動的靜環。泵（bèng）軸的轉動使軟填料層做剪切運動，會使特殊合成纖維剪切後形成合成材料環，並生成許多齒或槽，組成迷宮式的間隙，對密封的介質產生節流效（xiào）應而起到有效的密封作用。

　　CMS-2000與傳統密封形式比較：

　　（1）不會（huì）對軸套造成（chéng）磨損，不需要更換軸套（tào）。普通的填料密封，因為軸套與填料之間（jiān）有相對運動產（chǎn）生，所以軸套會被磨損，需要我們經常（cháng）更換軸套，同時填料也因為磨（mó）損造成泄漏，也需要更換，一般來說填料被磨（mó）損了10%左右就需我們（men）進行更換了。以P-301A泵為例，該泵以前使用盤（pán）根，由於軸套磨損嚴重，每年大修4次，維護工作（zuò）量較大，使用該填料（liào）一年後，檢修時發現軸套無明顯（xiǎn）磨損。同時，由於（yú）取消冷卻水管，無冷卻水泄露。使用該填料幾（jǐ）年來，未發現明顯（xiǎn）泄露。
　　（2）可在線修複，維修勞動強度（dù）低。普（pǔ）通的填料密封在失效時，需要維修人員將設備停機，將石墨填（tián）料盤根取出後再進行安裝，這樣（yàng）會造成（chéng）停機損失（shī）。軟硬填料組合密封設計，在泄漏量不斷增加，但艾誌（zhì）填料412SC盤根良好未被甩出（chū）的情況下，對循環水泵的泄漏維修時可在設備的運動狀態下（xià）進行，可將（jiāng）軟填料注入口打開，接上軟填料槍後，將軟材料注入填（tián）料腔體內，即可重新實現有效的密封不漏水，避免（miǎn）了停（tíng）機維修損失產（chǎn）生的（de）損失。
　　（3）避免電力的無謂（wèi）損耗。普通的填料密（mì）封的密封力的來源於壓蓋（gài）將填料的軸向壓力而造成的填料的徑向擴張力（即填（tián）料對軸的抱緊（jǐn）力），這就使得軸必須要克服（fú）這種密封力（抱緊力）才能進行運（yùn）動，軸就必須消（xiāo）耗較大的功率，造成無謂的電力消耗。軟硬填（tián）料組合密封設（shè）計中CMS2000材料的組成為摩擦係數極低的非金屬和液（yè）體，再加上艾誌412SC填料盤根中心為塑膠紅心材料，有（yǒu）良好的伸縮性和低（dī）摩擦性，軸在運動時不需要克服較大的密封力，這就意味著軸功率不會有無謂的消耗。
　　（4）不需要衝洗或冷卻。普通的填料密封（fēng）因為填料與（yǔ）軸套之間產生較大的磨擦熱，所以需要采用冷（lěng）卻水來冷卻，這樣就造成了冷卻水（shuǐ）的消耗。CMS2000泵填縫料會形成無縫的合成材料環，型狀狀與軸套（tào）的不（bú）規則處完全吻合，對於磨損變糙的軸套依然有效，幾乎（hū）可以完全杜絕滲漏，因此泵不再需要（yào）進行衝洗，回收衝洗液，更換軸套，節省開支，美化現場衛生。
　　4　煉油廠循環水泵軟硬填料的安裝
　　填（tián）料的組（zǔ）合與安裝（zhuāng）是否正確對密封的效果和使（shǐ）用壽命影響很大，不正確的安裝是導致（zhì）軟硬填料（liào）密封發生過量泄漏和密（mì）封過早失效的主要原因之一。
　　安裝時（shí）要注意以下幾個方麵（miàn）的（de）要求（qiú）。
　　（1）離心泵填料腔（qiāng）體內表麵、軸套、軸表麵不應有劃傷（特別是軸向劃痕）和鏽蝕，軸套（tào）應盡（jìn）量光滑，以減小摩擦，防止軟填料（liào）被擠出。
　　（2）硬填料環尺寸（cùn）要與填料腔體（tǐ）內和軸套的（de）尺寸相協調，填料環不（bú）能任意將其（qí）變形安（ān）裝。
　　（3）軟填料不要壓得過多過（guò）實，否則泵啟動後軟填料易被擠出，開泵後，如果有漏（lòu）水現象，用軟填（tián）料槍（qiāng）通過填料室小（xiǎo）孔加注軟填料，直至完全不漏水。
　　（4）切割硬填料412SC盤根，Z好（hǎo）是（shì）與軸呈（chéng）45°的（de）斜口。
　　（5）裝填（tián）時須注意相鄰硬填料環的切口之間應錯開。填（tián）料環數為4～8時，裝填時應使切口相互錯開90°；3～6環時，切口（kǒu）應錯開120°。
　　（6）硬填（tián）料環全部裝完（wán）後，在擰緊壓蓋螺栓時，為使壓力平衡，應采用（yòng）對稱擰緊（jǐn），壓緊力不宜過（guò）大（dà）；先用手擰（nǐng），直至擰（nǐng）不動時，再用扳手擰。
　　（7）安裝Z後2圈（quān）硬填料盤根時，要用手盤動泵軸，以手感適度為宜，不能將壓蓋（gài）螺栓擰（nǐng）得（dé）過緊，以免燒軸。
　　（8）嚴格控製軸（zhóu）與軸承孔、填料腔體的同軸度，還有軸的徑向（xiàng）圓跳動量和軸向竄動量，它們是填料密封具有良好密封性能的（de）先決條件和保證。
　　5　密封改造（zào）後如何開停循環水泵
　　開循環水泵時，一定要先邊盤車邊緊固（gù）壓蓋螺（luó）栓至螺母全部（bù）帶滿絲扣，然後抹（mò）上黃油（yóu），將真空（kōng）抽至泵頂部充滿（mǎn）液體流下，同時要在（zài）泵出口較低處增（zēng）加4分或6分（fèn）放空閥，並打開放空（kōng）閥對泵進行排氣處理，至到放空閥無氣排出並放水帶壓後，再緩慢開啟冷水泵（bèng）出口，並注意保持出口壓力穩定，直到將冷水泵開起來。停循環水（shuǐ）泵時與停普通離心泵相同。
　　6　密封改造效果
　　403單元循環水泵使用軟硬填料組合（hé）密（mì）封設（shè）計後，對大型電機耗（hào）能將有一定的節約，節（jiē）能降耗明顯（xiǎn）；密封使用壽命長，長期無需更（gèng）換（huàn），降低設備故（gù）障率（lǜ）；密封可在線修複，減輕（qīng）了（le）工人勞動強度和停送電動設備檢修的麻煩；不需冷卻或衝洗，不泄（xiè）露，避免介質的無（wú）謂流失，使水（shuǐ）泵現（xiàn）場（chǎng）5S環境衛生得到改善（shàn）。
　　從降低檢修成本考慮，由於每年不再對軸套磨損、填料損壞進行維修，更能降低生產維修成（chéng）本，提高生產的（de）綜合效益。軟填（tián）料可重（chóng）複使用，用（yòng）過的軟填料用水泡後與新（xīn）填料混合，可重新使用，又減少了設備材料的庫（kù）存量。
　　總之經過細致的運行觀察，二（èr）循循環水泵使用軟硬填（tián）料組（zǔ）合密封設計後，不（bú）但能保證長周期穩（wěn）定運行，而且大大降低了維修次（cì）數和維修費用，具有很好的經濟效益和社會效益。
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