Как решать проблему теплового отказа торцевого уплотнения насоса для тяжелой нефти
2026-02-26 14:04:04
При тепловом отказе торцевых поверхностей уплотнения насоса для тяжелой нефти необходимо применять целенаправленные технические меры.
Существует множество типов высокотемпературных насосов для тяжелой нефти, таких как насосы масляного шлама установок каталитического крекинга, донные насосы колонн атмосферно-вакуумных установок, насосы закалочного масла этиленовых установок и др.
Стандартная конфигурация механического уплотнения (далее — МУ) высокотемпературного насоса для тяжелой нефти по API — стационарное сильфонное механическое уплотнение.
Поскольку среда, перекачиваемая насосом для тяжелой нефти, обычно характеризуется высокой температурой, большой вязкостью и склонностью к затвердеванию при нормальной температуре, а также часто содержит твердые примеси, механическое уплотнение насоса для тяжелой нефти подвержено быстрому выходу из строя.
Основные формы отказа механического уплотнения высокотемпературного насоса для тяжелой нефти
Статистика отказов механических уплотнений высокотемпературных насосов для тяжелой нефти на нефтехимических предприятиях показывает следующие основные формы:
1、Термическое растрескивание (испарение, флэш-испарение)
2、Чрезмерный износ
3、Коррозионно-эрозионное разрушение нержавеющей стали и WC (карбида вольфрама)
4、Смещение неподвижной опоры
5、Проблемы вспомогательного уплотнения из графитовой пленки
6、Кавитационная эрозия
7、Снижение герметичности и ресурса уплотнения
Основные проявления отказов механического уплотнения высокотемпературного насоса для тяжелой нефти — это термическое растрескивание торцевых поверхностей (далее — тепловые трещины) и чрезмерный износ.
С развитием материалов уплотнений и повышением уровня уплотнительных технологий доля именно этих двух видов отказов постоянно возрастает. Поэтому ниже проводится их детальный анализ и предлагаются соответствующие решения.
Анализ теплового отказа торцевых поверхностей механического уплотнения насоса для тяжелой нефти
Термическое растрескивание
Под воздействием температурного градиента на торцевых поверхностях трения возникает тепловая деформация, что приводит к формированию так называемой тепловой конусности контактной поверхности.
При наличии осевого температурного градиента на торцах пары трения, вследствие различий в радиальном линейном расширении, радиальная геометрия уплотняемой поверхности приобретает сходящуюся форму. Величина тепловой конусности прямо пропорциональна температурному градиенту.
При наличии радиального температурного градиента геометрия контактной поверхности становится расходящейся. В реальных условиях эксплуатации величина и направление тепловой конусности являются результатом наложения обоих видов деформации.
При отсутствии вспомогательных систем в высокотемпературном насосе для тяжелой нефти формируется расходящаяся торцевая поверхность уплотнения.
Решения
1、Снижение мощности трения
Средняя температура торцевых поверхностей T пропорциональна теплоте трения Q. Следовательно, снижение мощности трения позволяет эффективно уменьшить среднюю температуру торца уплотнения.
Мощность трения N пропорциональна площади торцевой поверхности A. Поэтому при проектировании механического уплотнения насоса для тяжелой нефти рекомендуется по возможности использовать уплотнительные кольца с уменьшенной шириной.
2、Регулирование вспомогательной системы
Вспомогательная система высокотемпературного насоса для тяжелой нефти обычно включает комбинацию промывки и аварийного охлаждения. По мере увеличения расхода промывочной среды средняя температура торцевых поверхностей механического уплотнения насоса для тяжелой нефти постепенно снижается.
Увеличение расхода промывки позволяет эффективно отводить значительное количество тепла трения и снижать температуру в камере уплотнения. Промывочные отверстия в высокотемпературном насосе для тяжелой нефти следует располагать многоточечно, чтобы избежать волновых деформаций, вызванных неравномерным распределением температуры по окружности.
Совместное применение промывки и аварийного охлаждения позволяет быстро снижать температуру торцевых поверхностей с тыльной стороны уплотнения.
Для аварийного охлаждения высокотемпературного насоса для тяжелой нефти рекомендуется использовать теплоизолированный пар температурой 100–150 °C и избегать применения воды комнатной температуры. Использование холодной воды может привести к образованию накипи, потере упругости сильфона, а также к увеличению тепловой деформации торцевых поверхностей из-за чрезмерного температурного перепада между внутренней и внешней сторонами уплотнения.
Наша компания может предложить различные модели насосов для тяжелой нефти, полностью соответствующие вашим условиям эксплуатации, и обеспечить для вас эффективные и экономически обоснованные решения.
