董新民(中国石油集团乌石化炼油厂钳工车间， 新疆 乌鲁木齐 830019)

泵用干气密封在频繁启停工况下的故障浅析

董新民(中国石油集团乌石化炼油厂钳工车间， 新疆 乌鲁木齐 830019)

干气密封是一种新型的非接触式轴封，干气密封的出现改变了传统的密封观念，将干气密封技术和阻塞密封原理有机结合，“用气封液或气封气”的新观念替代传统的“液封气或液封液”观念，可保证任何密封介质实现零逸出，这就使得干气密封在泵用轴封领域得到了广泛的应用。下面根据干气密封的一个应用实例分析，为在一些关键装置离心泵选择、使用干气密封中存在相类似故障的解除提供指导。

干气密封;气膜;零泄漏;离心泵

1 前言

干气密封即“干运转气体密封”是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。干气密封与一般机械密封的平衡型集装式结构一样，但端面设计有所不同，表面上有几微米至十几微米深的沟槽，端面宽度较宽。与一般润滑机械密封不同，干气密封在两个密封面上产生了一个稳定的气膜。这个气膜具有较强的刚度使两个密封端面完全分离，并保持一定的密封间隙，这个间隙不能太大，一般为几微米。密封间隙太大，会导致泄漏量增加，密封效果较差；而密封间隙较小，容易使两密封面发生接触，因为干气密封的摩擦热不能及时散失，端面接触无润滑，将很快引起密封变形、端面过度发热从而导致密封失效。这个气膜的存在，既有效地使端面分开又使相对运转的两端面得到了冷却，两个端面非接触，故摩擦、磨损大大减小，使密封具有长寿命的特点，从而延长主机的寿命。

2 泵用干气密封在频繁启停工况下的故障现象

我厂大芳烃P-2556机泵是大芳烃原料罐区的一台主要供料泵，向装置输送混苯。该泵型号TDL2306.270沈阳天达泵业制造，由于介质毒性较大需要保证机泵在运转中实现零泄漏。该泵采用的是四川日机的CM08G-065型号密封，泵用机械＋干气组合式密封，密封辅助系统为PL11+PL72+PL75，该密封为介质侧机械密封和大气侧干气密封前后串联布置的结构。第一级的机械密封为主密封，第二级干气密封是作为安全密封来使用的。第一级机械密封基本上承受全部的压差，该密封工作在泵输送的工艺介质中。第二级干气密封通常情况在很低的压差下工作。由于其摩擦副始终保持在非接触状态下运行，没有任何磨损，在一级机械密封损坏前能够一直处于理想的运转状态，故干气密封是做为安全密封最适合的型式。密封气体为0.5MP低压氮气。当主密封泄漏时，泄漏介质被抑制密封隔离，从CSD(抑制密封排液口)流向回收系统。

此泵从安装试泵2010年11月到2011年9月，不到一年时间，AB两台泵共发生5次机械密封泄露故障。解体后发现都是由于一二级动静环严重磨损，导致泄漏发生。下图为磨损动静环检修时的现场照片。(见图1)

3 设备故障原因分析

从图片中我们可以看出，二级干气密封磨损相当严重，一级相对来说要磨损程度较轻。

了解机泵的工艺参数：入口加滤网，出口压力1.2MPa介质温度50℃

图1 二级动静环磨损图片

工艺状况对机械密封的影响可以忽略不计，该泵机械密封泄漏时一二级几乎同时泄漏，二级密封并没有起到安全保护防止泄露的作用。也就是说该密封一二级同时磨损，或二级先于一级磨损才会导致该现象的发生。

通过对现场设备的运转记录调查，发现该泵为间歇性运行，运行周期短7～12小时，启动频繁，平均1次/36小时左右。而干气密封必须在正常运转的情况下才能形成稳定的气膜，开泵和停泵的瞬间是属于干摩擦状态，频繁的开停泵首先导致干气密封磨损，磨损后的干气密封在正常运转时无法形成气膜，致使干气密封处于干摩擦状态，摩擦温升及颗粒物粉尘导致一级机械密封运行环境恶化，一级也很快磨损，从而导致密封整个失效。

4 泵用干气密封改造为串联式双端面机械密封

2011年10月将该泵的干气密封改造为串联式双端面机械密封，采用PL11+PL52(缓冲液+高位罐)的封液方式，也可以做到机泵零泄漏。改造完到现在4个多月机泵运行状况良好。

5 结语

干气密封正常工作时处于非接触无磨损状态，其寿命是机械密封的很多倍，对于提高系统安全性的意义不言而喻。但是在工艺要求频繁启停的工况下，很可能造成干气密封系统过早的失效，反而不如串联式双端面机械密封安全可靠。

[1]JB/T4127.1-1999机械密封技术条件[S].

[2]顾永泉.零逸出密封技术[M].

[3]四川密封技术研究所.干气密封原理及应用[M].

董新民(1970- ),男，汉族，陕西大荔人，助理工程师，主要从事化工动设备检维修工作。