輸油主泵機械密封的典型故障分析

摘 要：中石油管道聯合有限公司西部甘肅輸油氣分公司某輸油站設有4臺外輸主泵，該泵為7級泵，采用國內某廠家生產的集裝式機械密封。自2013年投產至今，4臺外輸泵機械密封出現過很多故障。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。

關鍵詞：原油輸油泵；機械密封；甩油；泄露量大

中石油管道聯合有限公司西部甘肅輸油氣分公司某輸油站使用國內某品牌多級離心式原油輸油泵，驅動及非驅動端軸端各采用一套集裝式機械密封，自投產后多臺泵相繼出現過驅動及非驅動端機械密封不同程度的甩油、泄露大現象。運行過程中現場結合機械密封故障現象，對故障機械密封進行拆解，發現了問題原因，采取維修措施并進行了現場測試，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對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。常用機械密封結構由靜止環（靜環）、旋轉環（動環）、彈性元件、彈簧座、緊定螺釘、旋轉環輔助密封圈、和靜止環輔助密封圈等元件組成，防轉銷固定在壓蓋上以防止靜環轉動。

1.1 機械密封泄露甩油原因及解決辦法

1.1.1 靜態情況下泄露

泵投運初期，泵在沖壓非運行工況下出現了機械密封滲漏的情況，根據該泵出廠設計要求經過核算泵入口壓力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機械密封設計動態壓力51.7bar，靜態壓力72bar，完全滿足現場密封腔壓力等級，所以機械密封選型是合適的；然后對機械密封解體檢查，打開機械密封后發現動靜環表面及彈簧座內附著有黃色的水垢（投產初期采取水連運投產方式時產生），經過對機械密封內部清理和更換動靜環后再次回裝沖壓測試，靜壓泄露的現象消失。

1.1.2 泵動態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取平均值發現，油品物性的變化與現場機械密封甩油有一定的關系，夏季和冬季分別對出現過甩油的2臺機械密封進行解體發現冬季運行泵機械密封靜環座內沉積物較多，補償彈簧表面被較厚的凝油附著，動環背面的O型圈被膠質物粘黏于動環座內完全失去了隨動性，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，排污管線內滲漏出來的原油無法及時全部流入Plan65系統、或者是Plan65系統由于原油凝結堵死，導致有部分原油在機械密封鎖環出被甩出。

采取措施：首先在靜環后到節流環中間加工一個環形溝槽，有利于端面漏出的原油儲存并迅速導入排殘口進入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進行重新布置，確保排污管線內部溫度足夠，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過泄漏量較大導致停泵的現象，現場對故障機械密封返廠檢測，發現密封內部出現結蠟及膠質現象，在動態O型圈及環面兩側處堆積凝結物的情況確定，結蠟、凝結膠質物等是造成密封無法良好的浮動補償從而出現泄漏量偏大的關鍵原因。

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，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膠質和蠟狀物時，則需要化驗檢測是否是由于進入泵體內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，調節了彈力的線性關系，內徑設計45°斜角，將阻塞彈簧式密封的粘稠顆粒甩出，實現自動清洗功能；其次改造后的波紋管式機械密封將補償部分安裝于靜環座內。通過這兩個點的改造不當大大減小了由于彈簧被膠質物粘結導致的動靜環貼合不完全的情況，而且避免了動環座內的O型圈被膠質物凝結抱死隨動性差的情況，通過改造后啟泵試運行發現泄漏量明顯較少，效果良好。

2 泵機組機械密封使用中管理要求

2.1 定期維護保養

針對已泵機組要定期對機械密封沖洗管路集排污管路進行檢查，確保伴熱系統完好，排污管線順暢，對新投用的泵機組要確保介質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內成分的變化，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，做好油品進泵前的過濾工作，避免顆粒物對動靜環面的損傷，引起的大量泄漏。

3 總結

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

作者簡介：

劉天巍（1987- ），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，本科學歷，研究方向：長輸管道設備管理。