淺析磁翻板液位計機械密封失效分析與改進
發布時間：2019-09-03 發布作者：
摘 要：隨著煤化工的日益發展，對設備的穩定性要求越來越高，本文根據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，提高了設備運行的穩定性。
磁翻板液位計P1501AB是該工段關鍵設備。介質（高溫冷凝液）從高溫凝液收集罐V1508經磁翻板液位計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，會造成變換系統的冷凝液無處排放，儲罐V1508滿了就必須停變換系統（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，一臺磁翻板液位計運轉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，也給變換系統的穩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，經過反復拆檢，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
該磁翻板液位計采用串聯式、內裝式、高背壓型機械密封，動、靜環材質分別為碳化硅、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）。密封端面采用介質循環沖洗方式，從密封腔出口引出的高溫水經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 故障現象（附密封分解照片）
機械密封失效導致介質泄漏主要從軸套部位發生，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，發現主要故障現象是：
(1)前端動、靜環“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表現出來的情況來看，密封沖洗系統效果并好，密封腔內介質溫度等于操作溫度，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，已經碳化變硬成石墨狀，導致機械密封泄漏。
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，改用耐溫性能優良的進口石墨牌號為KC573。
（2）為了減少高溫介質進入密封腔，調整口環φ69配合尺寸（如密封圖），減小間隙；或者調整葉輪定距套尺寸，把葉輪的背隙減小，減少高溫介質進入密封腔體，并進一步降低葉輪背側壓力，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，關閉排液閥。由儲罐補液接口S向儲罐及其系統注入緩沖液至儲罐的標準液位刻度線（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閉狀態）。
（2）打開磁翻板液位計入口閥門，觀察密封靜態，若內外側密封一切正常，則啟動P-1501磁翻板液位計運轉。此時應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，說明封液循環正常。若儲罐未變熱而磁翻板液位計體、壓蓋急劇發熱，說明封液循環不暢（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，內側密封和外側密封會有微量泄漏（在標準允許范圍內），運行一段時間后，儲罐中的液體會減少，當減少到低液位刻度線時，液位開關會報警，此時需要向儲罐補液，將液位補至標準液位刻度線以保證設備正常運行。（建議正常工作時，當巡檢發現儲罐液位低于標準液位刻度線較多但液位開關還沒有報警時，就補液）。
（4）當內側密封失效時，介質向外泄漏，導致封液上升，壓力開關報警，可判定內側密封失效，但外側安全密封仍可保證介質不會外漏到大氣環境中，此時需要停車更換機械密封。
（5）當外側安全密封失效時，大氣側會有可見泄漏出現，且密封液液位降得過快，液位開關會報警，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泄漏，變換系統運行更加平穩。
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