热机械密封的温度总是不好吗?

通常，对于典型的机械密封来说，非常热的产品被认为是一个问题。对于精炼应用尤其如此，在精炼应用中，产品温度达到700华氏度(甚至更高)并不罕见。冷却冲洗方案，特殊密封材料等，用于这种情况下，显然具有挑战性和不便宜的主张。然而，如果泵持续工作且产品保持相对清洁，大多数密封件制造商已经学会如何应对这些挑战，并开发出能够承受高温的密封件。

但每条规则都有例外，在本专栏中，我将介绍其中一个例外——我在一家炼油厂执行故障排除任务时遇到的一个例外，该炼油厂每隔几周就会报告连续出现密封故障。

这种单级双吸泵处理热(700华氏度)，清洁油(0.8比重[SG]， 3.5厘泊[cP])，最佳效率点(BEP)为1400加仑每分钟(gpm)， 750英尺水头。这些是分析开始时报告的情况。

乍一看，似乎没有什么可怕的。那么，为什么会有问题呢?

在参观工厂时，我又收集了一些零星的信息。首先，我发现可用净正吸头(NPSHa)远远高于所需:20英尺NPSHa比所需净正吸头(NPSHr)高12英尺。这是个好兆头。然而，当计算该泵在3000转/分钟(rpm)下的吸入比转速(Nss)时，Nss值超过了12000 -这是一个警告信号。正如我们所知道的，好东西太多了可能根本就不好。问题不在于你有多少额外可用的汽蚀余量，而在于泵的汽蚀余量是否太低。

事实上，众所周知，在文献和泵用户的研究中，Nss值超过9500意味着麻烦，因为这种泵对吸入再循环的敏感性变得明显，从而限制了这种泵在BEP附近运行，而不是在它之外运行，这是美国石油学会(API)泵用户社区通常可以接受的做法。BETVICTOR体育官网API不建议Nss超过9500，因为平均故障间隔时间(MTBF)是指数下降的(故障增加)，如图2所示。

API 610建议允许的工作流量在BEP的60%到120%之间，即使是Nss为9500的叶轮设计，也最好在BEP的70%到110%之间。对于较高的Nss值，这一范围应进一步缩小，因为吸力再循环会造成严重的流动不稳定，可能导致密封件和轴承故障。

下一步是找出这个泵工作的确切位置(即什么流量)。通常情况下，明智的做法是与运营商交谈。事实上，事实证明，这个泵在大多数时间里都在低于50%的流量范围内运行——这显然是另一个警告信号。在低流量时，由于径向推力大而引起的轴偏转，导致密封面偏转并发生泄漏。

然而，即使在这样低流量的作业中，密封故障率似乎也过于频繁，因此我们继续寻找更多的线索。

产品的额定粘度在3.5 cP时似乎还可以。额定温度是700华氏度，但实际温度是多少?操作员的回答是“这是不一样的”，最低可达500华氏度。我得到了该流体的三个实验室测试点(220,400和640华氏度)，并绘制了自己的图表，如图5所示。

如果图表正确，在实际操作条件下粘度可高达1000 cP。我向机械密封制造商社区的朋友询问，他们告诉我，1000 cP(就其本身而言)对于密封来说并不是特别大的问题，如果密封室中的所有其他条件都良好，一个典型的密封可以轻松处理高达3000 cP的cP值。

那么，接下来的问题是:海豹室中是否有其他“坏演员”正在杀死它?冲洗正确了吗?泵内有固体吗?

该泵最初采用API Plan 11密封冲洗和Plan 62淬火设计。然而，方案11从未实施，密封腔是死头(方案2)，尽管采用了淬火(方案62)。这是不寻常的，但在我看来，仍然不足以解释失败率。

我接下来了解到的是修复和启动程序后这个泵预热的性质。当使用外部冲洗的液体进行适当的预热(近两个小时)时，产品没有正常排气。在常温下(开机前)，产品呈焦油状，粘度直线上升，如图5所示。更能证明这一点的是覆盖在刹车和管道外部的黑色焦油膜。

然后，循环冷却和加热(由于产品温度变化)，以及启动/停止可能会加剧，可能会产生粗糙的焦油状颗粒(从泵体上的固化残留物可以明显看出)，这将进一步恶化密封面上的泄漏问题。

在空转期间，冷却后的产品会在密封面上形成焦油颗粒，随后启动

(特别是在低流量下运行时，如前所述，密封面有缺陷)会在低流量下的径向载荷将颗粒拖到打开的密封面上，并导致最终失效。

综合我们的研究结果，可以得出以下结论:

1. 第一个问题是低流量操作，这会导致轴偏转和密封面打开。
2. 泵怠速期间的低温(高粘度)(可能在偶尔的低温操作中)会导致产品凝固，这些产品可能会留在密封腔内(至少一部分)，在密封面上凝固，导致它们进一步卡住，泄漏或失效。
3. 叶轮设计不符合API推荐的低Nss (Nss < 9500)，较高的值加剧了与此相关的吸力再循环和密封问题。
4. “无刷新计划”(计划2)是另一个问题。密封腔需要使用外部清洁供应(计划32)进行冲洗，或至少使用计划11，以确保不会堵塞冲洗管道。

让我知道你的反馈，问题或建议根据你自己的经验。我将在以后的问题中讨论您的意见。