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IGCC高压机械密封设备改造探讨
编辑:上海创行实业有限公司   时间:2016-03-18

  在机械密封实际运行中,由于工艺操作波动、冲洗水量波动等各种原因,介质不可避免的会进入密封腔,介质中的碳黑会密封腔内沉积,当碳黑在动环密封圈滑移部位沉积后,增大了动环密封圈的滑移阻力,当密封圈滑移受阻,容易使动环与推环之间的支撑出现问题,影响动环的定位及补偿,同时使密封圈与动环脱离,导致出现密封泄漏增大。密封泄漏增大后,流过密封腔的介质大量增加,碳黑迅速大量沉积,导致密封在短时间内失效。因此,对于存在颗粒的介质,动环选用的密封结构不合理是密封失效的主要原因。 

  由于碳黑洗涤塔塔底泵的介质中含有颗粒,不能使用泵出口介质作为机械密封的冲洗液,所以机械密封采用冷却后的超高压锅炉给水作为外冲洗水,冷却密封端面,同时防止介质进入密封圈。机封冲洗水孔只有一个,直径为Φ4mm,沿着密封面切线方向冲洗。机封冲洗水压力选择一般要求高于密封腔压力0.107~0.11MPa[4]即可,根据现场的压力测量,密封腔压力6.45MPa,因此机封冲洗水压力为6.55Mpa就可以满足要求。由于该泵区域的锅炉给水不是独立供应机封冲洗用,该给水管网的压力按8MPa进行控制,实际冲洗水压力超出设计值较多,过高的冲洗压力直接冲击在密封侧端面上,使密封端面在这个位置受一个较大外力,密封端面在轴向的受力不再均匀,影响了密封面的贴合度,因此密封投用后就出现滴漏现象。此外,仅有Φ4mm的冲洗孔流过的冲洗水量不足,造成冲洗水不能完全阻止介质进入密封圈,这也加剧了机械密封的失效。 

  由于现场冲洗水在装置其余部位也有使用,而且管网较长,在该密封位置的水压无法改变,因此,重点对机械密封原有结构进行了重新设计。

  改变机械密封冲洗水直接单点冲洗在密封端面的冲洗方式,同时加大了密封冲洗水的水量。在密封侧端面对应的压盖上加工一个环行槽,然后加上一个开有4个均布冲洗孔的分瓣环,以降低冲洗水对密封端面高速冲击,同时使冲洗水对密封端面的冲击均匀。 

  在弹簧座外表面增加节流槽,避免了由于工艺操作波动、冲洗水量波动等情况发生时介质中的碳黑进入密封腔及弹簧座区域,从而使碳黑在该部位轴套表面沉积,影响动环密封圈的滑动。 

  新密封结构中,动环密封圈直接支撑动环本体,保证了动环端面的定心和密封;更改动环密封圈的材料,采用摩擦系数更小的聚四氟乙烯材料,降低密封圈滑移的摩擦阻力,提高动环的追随可靠性;密封圈的形式由O型圈改为V型结构,在高压的工况下,高压会使V口张开,更有利于密封。 

  适当增加密封压缩量,提高动环的补偿力,将机械密封压缩量由6.3mm提高到7mm,从而使机械密封的端面比压提高到0.85。

  改造机封使用情况:改造后的机械密封在现场投入使用后,连续运行三个月没有发现泄漏。为了检验机械密封的改造效果,拆检一台已连续运行三个月无泄漏的机封,发现密封腔内非常干净,基本没有发现碳黑沉积现象,按压动环,滑移自如。说明机械密封的改造取得了圆满成功。

  对于高压机械密封设备,端面比压的取值应该在0.7-0.85MPa。 

  机械密封设计选型时,除了要考虑介质的压力温度外,介质是否携带杂质也是要考虑的一个重点。介质存在颗粒,就必须要有防止颗粒进入密封腔的措施,同时保证采取的措施起作用。 


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