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经验文献 / _仪表知识

浅析磁翻板液位计机械密封失效分析与改进

发布时间:2019-09-03  发布作者:

摘 要:随着煤化工的日益发展,对设备的稳定性要求越来越高,本文根据变换装置实际运行情况,着重介绍和分析磁翻板液位计机械密封泄漏的主要原因,并提出改进措施,实施后效果良好,提高了设备运行的稳定性。
 
磁翻板液位计P1501AB是该工段关键设备。介质(高温冷凝液)从高温凝液收集罐V1508经磁翻板液位计P1501增压后打入碳洗塔。若该磁翻板液位计出现故障,而备用磁翻板液位计又不能及时启用,会造成变换系统的冷凝液无处排放,储罐V1508满了就必须停变换系统(因该处冷凝液含有少量粗煤气,有毒有害,不能随意排放)。所以该磁翻板液位计的备用磁翻板液位计必须完好备用。
自变换装置正常运行后,该磁翻板液位计故障频发,一台磁翻板液位计运转上几个小时就被迫倒磁翻板液位计并检修,不仅给维修人员造成很大的压力和困难,也给变换系统的稳定运行造成很大威胁。该磁翻板液位计的主要故障集中在机械密封的失效,经过反复拆检,做出失效分析和改进措施:
 
20190903095927.jpg
 
2 磁翻板液位计端机械密封及冲洗系统
该磁翻板液位计采用串联式、内装式、高背压型机械密封,动、静环材质分别为碳化硅、石墨浸金属,密封圈为氟橡胶“O”形圈。密封型号:CM291B-075F/1B-070F-C058(附密封图纸)。密封端面采用介质循环冲洗方式,从密封腔出口引出的高温水经中间冷却器冷却后再注人密封腔,对密封端面进行冲洗冷却。冲洗方案:API Plan23+52。 
 
3 机械密封故障诊断
3.1 故障现象(附密封分解照片)
机械密封失效导致介质泄漏主要从轴套部位发生,继而初步判断是轴套“O”形密封圈失效。后机械密封部件拆检后,发现主要故障现象是:
(1)前端动、静环“O”形密封圈失效,老化变硬,“O”形截面塑变成方形; 
(2)轴套“O”形圈碳化(图中碎成三截的)。
 
20190903095945.jpg
 
 
3.2 失效分析
故障原因分析表明,密封冲洗系统存在问题及密封腔温度过高是造成机械密封频繁失效的主要原因。密封腔温度高造成密封圈老化变形。
正常状况下PLAN23方案应和小间隙喉套配合使用,形成近乎封闭的腔体,换热器带走密封端面热和磁翻板液位计腔吸收热,密封腔可以降到很低的温度,保证“O”形密封圈的正常使用。
从这台磁翻板液位计现表现出来的情况来看,密封冲洗系统效果并好,密封腔内介质温度等于操作温度,超过橡胶“O”形密封圈的使用温度范围,造成密封圈很快老化与塑性变形,特别在PLAN23方案没有冲洗到的轴套“O”型圈特别严重,已经碳化变硬成石墨状,导致机械密封泄漏。
 
 4 机械密封的改造措施
(1)更改前端密封“O”形圈的材料,选择耐高温的进口全氟橡胶FFKM(Kalrez)较高温度可以300度左右,更改前端密封静环,改用耐温性能优良的进口石墨牌号为KC573。 
(2)为了减少高温介质进入密封腔,调整口环φ69配合尺寸(如密封图),减小间隙;或者调整叶轮定距套尺寸,把叶轮的背隙减小,减少高温介质进入密封腔体,并进一步降低叶轮背侧压力,提高冲洗液压差。 
(3)前端密封冲洗23方案改为32外接脱盐水冲洗,引入外接脱盐水经冷却后至密封腔进行外冲洗,以提高冲洗液压力及提高冲洗量,使冲洗液压差保持△ p=0.3MPa。 
(4)改进磁翻板液位计的操作步骤。改造后介质和冲洗液之间温差很大,先打开密封冲洗液,使冲洗液压力达到指定压力,再按步骤启动磁翻板液位计,以防止密封元件因急冷急热而脆裂。 
 
5 磁翻板液位计P1501开车前准备与步骤
5.1 连接好各管路、仪表、仪器
 
5.2向储罐注密封液
打开储罐顶端排气阀、缓冲液进出口阀,关闭排液阀。由储罐补液接口S向储罐及其系统注入缓冲液至储罐的标准液位刻度线(液位计中间刻度线),并观察各接口处有无泄漏,有则即时处理。
 
5.3开车步骤
(1)连接好各管路、仪表、仪器后进行手动盘车,手感自如(此时磁翻板液位计的出口阀和入口阀均处于关闭状态)。
(2)打开磁翻板液位计入口阀门,观察密封静态,若内外侧密封一切正常,则启动P-1501磁翻板液位计运转。此时应注意观察储罐上的液位及仪表指针的变化情况。用手触摸储罐,会感觉慢慢发热,一般储罐温度升高到一定时(≤70℃)就不会再上升,说明封液循环正常。若储罐未变热而磁翻板液位计体、压盖急剧发热,说明封液循环不畅(可能管线某处被堵塞或磁翻板液位计送效果不好),需停车检查。
(3)密封正常使用时,内侧密封和外侧密封会有微量泄漏(在标准允许范围内),运行一段时间后,储罐中的液体会减少,当减少到低液位刻度线时,液位开关会报警,此时需要向储罐补液,将液位补至标准液位刻度线以保证设备正常运行。(建议正常工作时,当巡检发现储罐液位低于标准液位刻度线较多但液位开关还没有报警时,就补液)。
(4)当内侧密封失效时,介质向外泄漏,导致封液上升,压力开关报警,可判定内侧密封失效,但外侧安全密封仍可保证介质不会外漏到大气环境中,此时需要停车更换机械密封。
(5)当外侧安全密封失效时,大气侧会有可见泄漏出现,且密封液液位降得过快,液位开关会报警,此时需要停车更换密封(同上一条,不同的是压力表示值会低于密封腔压力)。
 
6结语
改造后的机械密封,前端密封冲洗23方案改为32外接脱盐水冲洗,引入外接脱盐水经换热器E2074冷却后至密封腔进行外冲洗。用一根3/4"碳钢管线引入,加一节流闸阀控制冲洗液流量压力,使得冲洗液压力及冲洗量得到保障(冲洗液压差保持△p=0.3Mpa)。密封腔的温度明显下降,机械密封的寿命大幅提高,累计运行一个月未出现泄漏,变换系统运行更加平稳。

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