輸油主泵機械密封的典型故障分析

摘 要：中石油管道聯(lián)合有限公司西部甘肅輸油氣分公司某輸油站設(shè)有4臺外輸主泵，該泵為7級泵，采用國內(nèi)某廠家生產(chǎn)的集裝式機械密封。自2013年投產(chǎn)至今，4臺外輸泵機械密封出現(xiàn)過很多故障。本論文主要選取機械密封甩油和泄漏量較大2種故障進(jìn)行分析，希望對后期泵的運行和故障處理有一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：原油輸油泵；機械密封；甩油；泄露量大

中石油管道聯(lián)合有限公司西部甘肅輸油氣分公司某輸油站使用國內(nèi)某品牌多級離心式原油輸油泵，驅(qū)動及非驅(qū)動端軸端各采用一套集裝式機械密封，自投產(chǎn)后多臺泵相繼出現(xiàn)過驅(qū)動及非驅(qū)動端機械密封不同程度的甩油、泄露大現(xiàn)象。運行過程中現(xiàn)場結(jié)合機械密封故障現(xiàn)象，對故障機械密封進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)了問題原因，采取維修措施并進(jìn)行了現(xiàn)場測試，目前取得了良好的效果。

1 機械密封典型故障分析

機械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。常用機械密封結(jié)構(gòu)由靜止環(huán)（靜環(huán)）、旋轉(zhuǎn)環(huán)（動環(huán)）、彈性元件、彈簧座、緊定螺釘、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈、和靜止環(huán)輔助密封圈等元件組成，防轉(zhuǎn)銷固定在壓蓋上以防止靜環(huán)轉(zhuǎn)動。

1.1 機械密封泄露甩油原因及解決辦法

1.1.1 靜態(tài)情況下泄露

泵投運初期，泵在沖壓非運行工況下出現(xiàn)了機械密封滲漏的情況，根據(jù)該泵出廠設(shè)計要求經(jīng)過核算泵入口壓力0.4～1.6兆帕，出口壓力11.2～14.7兆帕，由于該型號的機械密封采用PLAN31方案，并且按照閉閥揚程以及葉輪揚程提高入口壓力，即：密封腔壓力=（0.4～1.6）+1455×9.81×0.8437/1000=（0.4～1.6）+1.72=2.12～3.32兆帕，該型號的QB機械密封設(shè)計動態(tài)壓力51.7bar，靜態(tài)壓力72bar，完全滿足現(xiàn)場密封腔壓力等級，所以機械密封選型是合適的；然后對機械密封解體檢查，打開機械密封后發(fā)現(xiàn)動靜環(huán)表面及彈簧座內(nèi)附著有黃色的水垢（投產(chǎn)初期采取水連運投產(chǎn)方式時產(chǎn)生），經(jīng)過對機械密封內(nèi)部清理和更換動靜環(huán)后再次回裝沖壓測試，靜壓泄露的現(xiàn)象消失。

1.1.2 泵動態(tài)運行時機械密封間歇性的甩油

泵機組運行時機械密封夏季甩油量要明顯少于冬季機封甩油量，通過抽取冬季和夏季所輸油品物性參數(shù)取平均值發(fā)現(xiàn)，油品物性的變化與現(xiàn)場機械密封甩油有一定的關(guān)系，夏季和冬季分別對出現(xiàn)過甩油的2臺機械密封進(jìn)行解體發(fā)現(xiàn)冬季運行泵機械密封靜環(huán)座內(nèi)沉積物較多，補償彈簧表面被較厚的凝油附著，動環(huán)背面的O型圈被膠質(zhì)物粘黏于動環(huán)座內(nèi)完全失去了隨動性，機封D口處凝油較多。由于原油粘度大，流動性差，再加上冬季室外溫度較低，排污管線伴熱溫度不夠，排污管線內(nèi)滲漏出來的原油無法及時全部流入Plan65系統(tǒng)、或者是Plan65系統(tǒng)由于原油凝結(jié)堵死，導(dǎo)致有部分原油在機械密封鎖環(huán)出被甩出。

采取措施：首先在靜環(huán)后到節(jié)流環(huán)中間加工一個環(huán)形溝槽，有利于端面漏出的原油儲存并迅速導(dǎo)入排殘口進(jìn)入PLAN65收集管路，最大限度便于滲漏出來的原油流入排殘口并流入收集系統(tǒng)中，避免沿軸甩出。其次對機械密封泄露收集排污管線伴熱系統(tǒng)進(jìn)行重新布置，確保排污管線內(nèi)部溫度足夠，使泄露的原油及時全部流入下游。

1.2 機械密封泄漏量偏大原因及解決辦法

由于該泵機械密封在運行中出現(xiàn)過泄漏量較大導(dǎo)致停泵的現(xiàn)象，現(xiàn)場對故障機械密封返廠檢測，發(fā)現(xiàn)密封內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)蠟及膠質(zhì)現(xiàn)象，在動態(tài)O型圈及環(huán)面兩側(cè)處堆積凝結(jié)物的情況確定，結(jié)蠟、凝結(jié)膠質(zhì)物等是造成密封無法良好的浮動補償從而出現(xiàn)泄漏量偏大的關(guān)鍵原因。

處理措施：①泵機組在停車時泵體溫度較低，從而會析出蠟或者膠質(zhì)物，可以在開泵前暖泵，密封處可以類似低溫甲醇泵一樣，在Q口通入熱N2氣，融化掉析出蠟或者膠質(zhì)，如果不具備熱氮氣可以通熱水代替。②泵正常運行過程中出現(xiàn)膠質(zhì)和蠟狀物時，則需要化驗檢測是否是由于進(jìn)入泵體內(nèi)的原油溫度太低造成的析出，倘若不是由于物性的原因，則屬于機械密封特殊工況的設(shè)計選型缺陷。后期通過采取對機械密封的改造，將彈簧式補償方式改為波紋管式的形式，首先增強了耐壓性，調(diào)節(jié)了彈力的線性關(guān)系，內(nèi)徑設(shè)計45°斜角，將阻塞彈簧式密封的粘稠顆粒甩出，實現(xiàn)自動清洗功能；其次改造后的波紋管式機械密封將補償部分安裝于靜環(huán)座內(nèi)。通過這兩個點的改造不當(dāng)大大減小了由于彈簧被膠質(zhì)物粘結(jié)導(dǎo)致的動靜環(huán)貼合不完全的情況，而且避免了動環(huán)座內(nèi)的O型圈被膠質(zhì)物凝結(jié)抱死隨動性差的情況，通過改造后啟泵試運行發(fā)現(xiàn)泄漏量明顯較少，效果良好。

2 泵機組機械密封使用中管理要求

2.1 定期維護(hù)保養(yǎng)

針對已泵機組要定期對機械密封沖洗管路集排污管路進(jìn)行檢查，確保伴熱系統(tǒng)完好，排污管線順暢，對新投用的泵機組要確保介質(zhì)潔凈對機械密封無傷害情況下使用，對長時間沒有運行的泵機組在啟動前對機械密封進(jìn)行吹掃清洗，對老化龜裂的O型密封圈及時更換，保證足夠的密封性。

2.2 日常要求

定期檢測油品物性，針對油品批次后改變后介質(zhì)內(nèi)成分的變化，要及時于外界溫度做好參考，確保溫差后的實際溫度滿足機械密封的需要。另外保證所輸送油品的潔凈度，做好油品進(jìn)泵前的過濾工作，避免顆粒物對動靜環(huán)面的損傷，引起的大量泄漏。

3 總結(jié)

合理選擇機械密封的結(jié)構(gòu)型式和沖洗方案，對泵機組運行以至于安全生產(chǎn)運行有很的影響，其次加強設(shè)備運行管理也是非常重要的。

作者簡介：

劉天?。?987- ），男，漢族，甘肅臨澤人，西部管道甘肅輸油氣分公司，助理工程師，本科學(xué)歷，研究方向：長輸管道設(shè)備管理。