高壓往復泵密封面泄漏分析及應對措施

梁鳳喜

（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇泰州 225300）

0 引言

環烷基潤滑油高壓加氫裝置為全球首套2段串聯式裝置，由于裝置處理量較低，工藝條件苛刻（額定流量29.7 m3/h，出口壓力17.09 MPa，操作溫度165℃），因此在設備選型方面受到很多限制。經過專家論證，為了降低運行成本，公司放棄高壓離心泵而選擇高壓往復泵，該反應進料泵為臥式5柱塞往復泵，從意大利整體撬裝進口，柱塞直徑75 mm，行程120 mm。液力端材料為耐高溫碳鋼，密封為2級密封，閥型為翼型閥，配有回收系統，漏液返回到泵的入口。動力端潤滑采用飛濺沖洗方式。

高壓往復泵主要適用于小流量，高揚程的工藝條件。國外在小裝置中一般采用往復式高壓泵。國內加氫裝置基本采用高速離心泵。高溫高壓往復泵因制造難度高，易損件較多，難維護，易出現如柱塞填料處泄漏嚴重、密封面泄漏、彈簧閥組易損件壽命低、螺栓連接件斷裂等，因此往復泵主要從德國URACA公司、美國OLLWELL公司、意大利PERONI公司進口 。

1 問題

環烷基潤滑油高壓加氫裝置玉段反應進料泵采用往復式高壓泵，物料介質壓力高，如該泵出現異常將嚴重影響裝置的正常安全生產。該泵自2016年運行以來共維修過7次，維修情況：出口單向閥彈簧斷裂停泵1次，占14%；閥蓋螺栓斷裂泄漏停泵2次，占28%，填料泄漏量增大1次，占14%，備用狀態下閥蓋及缸體泄漏不能完整備用3次，占43%。統計分析表明，該泵的主要問題是閥蓋螺栓斷裂及備用狀態下閥蓋及缸體泄漏，其余故障均為易損件損壞。

2 原因分析及改進措施

2.1 填料泄漏量增大

填料泄漏量增大是填料正常磨損導致，泄漏通常與編織帶填料有關，如發生液滴狀泄漏，即使是普通泄漏，也應進行不斷監測，定期緊固填料，可以避免不必要的泄漏，大大降低泄漏率。泵起動時，可能無泄漏或者有微量泄漏，經過一段時間的運行后泄漏會增大，維護人員應進行干預以重新調整填料的緊密度。根據廠家提供的數據，控制副填料函每個柱塞泄漏量必須約400 mL/h。為確保正確調整填料，必須遵守下列操作規程：

（1）切勿連續用力擰緊壓緊螺母，否則可能產生無用的溫升，造成填料異常磨損。

（2）填料應定期維護，否則填料可能松動并損壞，造成過量泄漏。

（3）停泵時，用手輕輕旋轉壓緊螺母使之靠向填料。

（4）起動泵并檢查壓緊螺母的溫度以及副填料的泄漏量。

（5）如果泄漏量超過建議值，則停泵并將主填料擰緊1/4圈，然后通過擴展區擰緊副填料。

（6）起動泵并再次檢查泄漏量和壓緊螺母溫度。

（7）如果條件允許，應該按第（5）條描述重新進行調整。

該操作必須執行直至達到上述泄漏值，環形螺母擰緊后，如果還未降低泄漏量，需要檢查編織環的狀態并進行更換，操作步驟：①填料必須按圖紙組裝，填料環組切口位置與前一個環成180°角，與前一個填料環成90°角；②往復泵試車及更換填料期間應調節密封填料的緊密度；③新填料安裝時，調整填料函環形螺母，使主填料充實；④填料環之間不得留有空隙，填料中任何可能的軸向間隙都可能造成液壓缸和柱塞損壞。

2.2 出口單向閥彈簧斷裂

根據廠家指導定期更換易損件，保證設備平穩運行。

2.3 閥蓋及缸體泄漏

針對該泵啟泵初期以及備用狀態下滲油，及時修改操作銷項卡，增加備用泵預熱：在泵頭外側增加保溫夾層，啟泵前通入保溫蒸汽進行泵體預熱，直至將溫度升至規定要求，泵正常運行后可停掉伴熱蒸汽。啟泵時先全開壓控閥，無壓預熱（510）min，然后緩慢升壓到操作壓力時對泵體螺栓進行熱緊，嚴禁貿然對螺栓施加過度預緊力，如備用狀態下泵體密封面仍有滲油現象，大多是泵體沒有達到有效預熱導致，可關閉泵入口閥進行備用。

2.4 閥蓋螺栓斷裂

泵體高溫后螺栓發生應力變形，并長期在交變載荷和閥組的沖擊載荷下，螺栓發生失效甚至疲勞斷裂。改進措施：規范泵的檢修作業，在緊固泵體螺栓時，嚴格按照緊固順序用力矩扳手緊固，防止緊偏及預緊力過度和不足情況的發生。

螺栓應按十字交叉順序每次擰緊到最終力矩值的30%，如圖1所示。高溫條件下，建議熱起動期間檢查螺栓的擰緊度。如果螺栓松動，每隔（2～3）h檢查并重新調節擰緊力矩（表1，環境溫度20℃），避免過度擰緊螺栓。當泵停止、常溫冷卻并減壓后，檢查并重新調節擰緊力矩。

表1 擰緊力矩

圖1 螺栓擰緊順序

2.5 泵體運行振動大

通常情況下，往復泵振動大的主要原因：①活塞沖程過大或汽化抽空；②活塞螺帽或活塞桿鎖緊螺帽松動；③缸套松動；④缸內有雜物；⑤地腳螺栓松動；⑥十字接頭中心架連接處松動。

經過分析，該往復泵振動大的主要原因：①泵基礎二次灌漿不完整；②泵出口管線支撐松動；③往復泵出入口蓄能器未及時調節。前2個問題一次性整改完畢，泵體振動明顯減小。此往復泵出入口均設有液壓氣動式蓄能器，該蓄能器是利用氣體的可壓縮性，以允許液壓回路在壓力下，儲存大量被認為不可壓縮的液體的一種裝置。

針對泵體振動大的現象，要求維保單位及時定期檢查泵出入口蓄能器壓力，蓄能器充壓維護應注意以下2點。

（1）緩慢引氮氣至蓄能器內，直到壓力達到比要求值高5%（入口壓力0.4 MPa，出口壓力11.5 MPa）。斷開充壓設備，等待幾分鐘維持溫度穩定，排放多余氣體，將壓力維持在設定壓力。

（2）建議啟泵后的10 d內以及之后每6個月對蓄能器預加載壓力進行檢查調整。蓄能器安裝在往復泵出入口，流體側的壓力一般借助預加載裝置進行檢查，通過瓶裝干燥氮氣（N2）進行再生或升壓，絕對不允許使用壓縮空氣、鋼瓶氣體或者其他類型的氣體。在流體側壓力降低的情況下，無論蓄能器是否安裝在往復泵出入口，必須進行壓力調節。

3 加強檢修質量控制及設備維護管理

填料的正確安裝、缸體螺栓的合理緊固以及設備運行期間的有效維保是高壓往復泵穩定運行的重要保障，因此對檢修工作提出5條要求：

（1）檢修作業前必須制定檢修方案，填料安裝以及后期的填料緊固必須執行檢修方案。

（2）缸體螺栓的緊固必須使用力矩扳手，預緊力適中，嚴禁超力矩操作。

（3）定期檢查填料泄漏量，合理緊固壓緊螺母。

（4）定期檢查往復泵出入口蓄能器壓力，必要時進行壓力調整。

（5）往復泵備用期間做好預熱，啟泵前對泵體及泵蓋螺栓進行合理預緊。

4 結束語

填料壓緊螺母的調整是保證填料正常使用和延長使用壽命必不可少的環節，必須按照操作手冊認真進行，根據實際經驗總結最佳操作方案。在泵頭外側增加保溫夾層，開泵前泵體預熱，嚴格按照力矩要求緊固泵體及閥蓋螺栓，并在預熱后、啟泵前對泵蓋螺栓進行熱緊。在上述方面加強管理以后，高壓往復泵未發生過填料異常泄漏、螺栓斷裂以及閥蓋及缸體泄漏等故障，玉段反應進料泵的運行周期得到有效保障。