乙烯裝置渣油泵是裂解燃料油氣提塔的塔底外送泵，它將經柴油組分混合的渣油液輸送到成品罐區。該泵在實際運行中，頻繁發生泄漏，機械密封在安裝運行一周左右開始微漏，1～2個月內泄漏量增大，無法繼續使用。嚴重影響了裝置的環保達標和長期穩定運行。
一、基本情況：
該泵為單吸懸臂臥式離心泵，損壞情況如下：
1、動環和動環座、軸套間的間隙被阻塞
2、動環和靜環有環狀磨損痕跡
3、密封腔內有粘稠狀聚合物、焦狀顆粒等雜質
4、彈簧銹蝕嚴重，被雜質和聚合物卡澀，彈性不足
其主要技術參數如下表：介質介質溫度介質粘度流量揚程吸入/排出壓力軸功率電機轉數渣油170℃7.15mm2/s 8.9m3/h 76m 0.091MPa/0.785MPa 15KW 2950r/m
二、失效分析：
一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料與介質不相容，以及制造和安裝問題等。端面比壓是機械密封的重要性能參數，端面比壓要在設計的范圍之內(內裝式機械密封一般為0.4 MPa～0.7 MPa),以保證機械密封端面良好配合，使密封面間形成有效液膜。
端面比壓的計算公式為：
Pb＝Pt＋Pp-Pm
Pb＝Pt＋(K-λ)P
其中：d2＝72mm d1＝37mm d2＝34mm
彈簧比壓Pt＝Ft(彈簧力)／［π／4(d22-d02)］＝0.45MPa(廠家設計值)
載荷系數K＝(d22-d02)／(d22-d12)＝1.056
膜壓系數λ=0.742
密封腔內介質壓力P＝(入口壓力+出口壓力)/2=0.438MPa
可以計算出原8B1-P型機械密封端面比壓Pb為0.586 MPa,是符合設計規范的,在正常工作條件下是能夠滿足生產要求的。這和實際情況相吻合,在使用初期機械密封并不泄漏,那導致其失效的原因又是什么呢?這就必須從機械密封的工作環境入手,進行綜合分析。
E-GA103泵沖洗液來自該泵出口，經過濾器后注入E-GA103泵。在實際生產過程中，由于渣油粘度比較大，流動性差，并且渣油介質中含有粒狀和粉沫狀結焦物，在摩擦副周圍不可避免地存在著結焦物，這對摩擦副的危害相當大。通過對沖洗系統徹底檢查，發現沖洗液管嚴重結焦阻塞。由于該泵處于氣提塔底部，管道和設備的銹蝕物以及雜質和重組份聚合物都沉積在塔底,進入泵體內的渣油含有大量的雜質和聚合物，同時由于沖洗量不足，使這些雜質和聚合物不可避免地沉積于密封腔內，造成使動環和動環座、軸套間的間隙被阻塞，導致動環在軸向的動作不靈活甚至被卡死，彈簧被卡澀，不能提供原設計0.586MPa的端面比壓，導致密封面不能良好地貼和,液膜平衡被破壞,這時密封就會出現微漏，隨著聚合物和雜質顆粒進入摩擦副端面，密封面逐漸被磨損，再加上動環軸向補償不靈，造成密封泄漏量增加，最終導致密封徹底失效。
三、改進措施
根據密封的失效原因，我們有針對性地從以下幾個方面進行了技術改造：
1、改變密封結構形式
根據該泵的具體工況條件，我們選用了艾志318型卡式單端面機械密封(集裝式)，其主要特點如下:
通過自動鎖緊環實現精確定心。
可調節式壓蓋可直接配合常用螺栓使用,集裝式結構安裝方便。
彈簧位于輔助密封圈外側，與介質完全隔開，避免了彈簧的卡澀。
動環采用的是整體浮動式非鑲嵌，靜環是通過計算機分析，設計的Z形，其優點是散熱好，熱量不宜積聚。
2、用柴油組分作沖洗液
由于渣油組分過重并含有較多的雜質和聚合物，使沖洗管線堵死而造成機械密封損壞，所以必須選用合適的沖洗液。按照乙烯工藝流程，E-DA103塔內的混合柴油組分將與渣油混合，生成最終產品，我們認為用混合柴油作為沖洗液比較合適，原因如下：
2.1混合柴油組分清潔，并與渣油相容性好。
2.2混合柴油組分的壓力和溫度都適合渣油泵工況。混合柴油組分為300℃以上的餾分，而渣油的工作溫度為170℃，混合柴油作沖洗液不會汽化，有效地避免了泵的汽蝕。E-DA103的塔底循環泵E-GA105泵出口壓力為0.54MPa,出口溫度80℃。E-GA103泵其密封腔中的壓力可由以下公式估算:
P＝(入口壓力+出口壓力)/2=0.438MPa
沖洗液壓力比密封腔中的壓力大0.1 MPa左右,是非常合適的,直接從E-GA105泵出口引入密封腔即可。
2.3用混合柴油組分作沖洗液是最經濟的，幾乎沒用增加任何投入，因為這部分柴油組分最終還是要與渣油混合。
E-GA103兩臺泵自2001年1月開始使用卡式機械密封，從現場情況來看密封效果非常好，運行至今仍沒有任何泄漏跡象，使用壽命達到了2年以上。原8B1-P機封每套價格為960元，卡式機械密封每套2500元,兩年內僅機封備件費就節約1萬余元，通過去除密封沖洗,提高了泵的有效流量,經濟效益是顯而易見的。
四、結束語
通過對渣油泵機械密封結構的改造，并合理選用沖洗液，提高了機械密封的使用性能，解決了機械密封頻繁泄漏的問題，降低了設備維護和維修費用，保證了裝置的連續穩定生產。
