魯爾泵機械密封損壞解決方案

齊林　王偉　吳波

摘? ?要：在輸油站中，輸油泵的使用是關系到輸油壓力的動力，在錦鐵線路中的輸油泵一直采用德國進口的魯爾泵。經常在機械密封部分出現損壞的問題，嚴重影響設備平穩運行，為此提出魯爾泵機械密封損壞解決方案。經過對機械密封拆解分析，以及機械密封的輔助密封氟橡膠材質的O圈老化造成泄漏原因的詳細分析，并以此提出三種解決措施，完成本文研究。

關鍵詞：魯爾泵? 機械密封? 輸油主泵

中圖分類號：TE89? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0100-02

輸油主泵是輸油站的壓力動力源，鐵錦線投產以來出現了輸油主泵為進口德國魯爾泵，存在機械密封壽命短的問題[1]。不但影響工藝安全平穩運行，機械密封泄漏造成的油品泄漏風險增大，進口設備更好成本高。本文通過對損壞密封的拆解及現場設備的運行情況進行剖析，找到設備問題的根源所在，提出解決方案保證輸油生產安全[2]。

1? 機械密封拆解分析

機械密封從工作原理上分為動、靜密封兩部分，靜密封點有4點，分別是軸與軸套、軸套與動環、靜環與壓蓋、壓蓋與泵殼[3]。動密封為一點，動環與靜環之間密封點。

密封環與軸套間原油已經碳化結焦，說明靜環過熱嚴重形成環形焦塊，不清理的情況下無法將靜環從軸套上抽下來，整個縫隙內的原油已經碳化。靜環與壓蓋間O圈已經嚴重老化失效，軸與軸套的密封O圈無論是外觀還是質感都沒問題。

機械密封破損，就會發生泄漏，歸類為輸油泵機械密封的損壞為兩類：其一，機械密封的輔助密封氟橡膠材質的O圈老化造成泄漏;其二，機械密封主密封動、靜環端面破壞造成泄漏。

通過拆解機械發現，動環基本就是新密封狀態。靜環清理只是用布擦拭表面，原油焦狀物清理不干凈，如使用溶劑類液體徹底進行清理，應可以恢復其外觀及端面光潔度。造成機械密封泄漏的原因，為靜環與壓蓋間的密封老化造成。

2? 機械密封的輔助密封氟橡膠材質的O圈老化造成泄漏

CHETRA密封是德國的機械密封品牌，除靜環與壓蓋間的靜密封其他密封均為一道氟橡膠材質的輔助密封。在靜環與壓蓋間除氟橡膠密封圈，有一道NBR（丁晴橡膠）材質加強密封，氟膠密封摸起來已經失去彈性，表面光滑失去了橡膠的手感，施加外力后出現較深裂痕，NBR材質密封同樣老化發硬、裂紋而導致機械密封泄漏。輸送的介質完全符合氟膠及NBR材質要求，橡膠密封出現這種老化發硬原因應為長時間處于超過其工作溫度的環境造成的，已經起不到應有的密封作用。

2.1 密封沖洗管路長度過長

經現場實際測量，密封沖洗管路總長度約為3.8m。管路上有90°彎頭三處、三通一個、旋風式過濾器一個。而鐵秦線老魯爾泵的機械密封沖洗管路長度僅為40cm，只有90°彎頭一處。長度上鐵錦線的機械密封沖洗管路長度是以前的10倍。

通過計算同等流量與壓力差下，新魯爾泵的機械密封沖洗管路的磨阻h是老魯爾泵的25倍。磨阻的上升，必然導致沖洗量下降，沖洗量下降對機械密封的冷卻大幅效果降低。

2.2 輸送介質粘度超過設計粘度

通過閱讀新魯爾泵機械密封的說明書，該型機械密封設計上介質最大粘度為12sct。而鐵錦線輸送介質為慶油，一般入泵的溫度在36℃～45℃之間，在泵的機械密封沖洗管路上纏有電伴熱，電伴熱每米功率約為60W發熱量有限。管路內有液流不會有明顯的溫升效果，該區間內的粘度最小值45℃時為25.8sct，最大值36℃時為33.2sct。大于設計最大粘度2～3倍。在日常的生產運行中，粘度參數一直不滿足該型機械密封的設計要求，也為該型機械密封安全運行留下了隱患。

2.3 機構設計的原因

結構設計上為了使沖洗液更加均勻的流到機械密封靜環上，在靜環外導流槽均勻分布有直徑約為0.5cm孔。機械密封的沖洗液經導流槽，均勻流向靜環從而帶走摩擦熱。由于粘度和結構的原因，使得密封沖洗效果不佳，該部位結焦較為嚴重。

2.4 因超過設計最高壓力機械密封主密封端面破壞造成泄漏

鐵錦線設計壓力達8MPa，進站壓力超高上站停機保護值為4.3MPa。運行操作是壓力調節空間大，為整體管道節能降耗提供堅實的基礎。但是壓力彈性大也為機械密封因壓力等級不足造成破壞留下了隱患。

從理論上計算，在額定流量下鐵錦線的ZLM型輸油泵單臺泵提壓能力約為2.5MPa。實際運行不是變頻工況下，單泵提壓值不會與額定值相差過多，否則輸油泵將不在高效區內運行是不合理的。

通過查閱機械密封說明書該型機械密封設計最高壓力為7.5MPa，因ZLM型輸油泵采用單級雙吸葉輪，二個機械密封都相當于安裝于吸入端，承受該泵的入口壓力。從理論上站隊3級泵運行就會達到鐵錦線最大設計壓力。

3? 解決措施

進口備件消耗完畢后為了節約維護成本，使用國產改進性機械密封替代進口配件降低維護費用。同時與廠家積極溝通，改善機械密封沖洗空方向及結構。徹底消除機械密封壽命短故障。

3.1 機械密封結構上改進建議

在機械密封靜環導流槽上的開孔，無論大小和數量應都是按照設計輸送介質的粘度來進行驗證的。而目前運行中輸送介質的粘度是該型機械密封設計粘度2～3倍，必然會因粘度增加造成磨阻變大導致流量下降，造成導流孔通過的沖洗量不足。是否可以考慮將導流孔擴孔，增大導流孔面積。

在不進行機械改造的情況下，該型機械密封的壽命達不到應有時間，輔助密封就發生損壞。是否可以考慮在機械密封的水冷接口加裝冷卻循環系統，帶走摩擦熱。QI為入口、QO為出口。

3.2 優化倒泵操作

泵運行級數為3臺時。在切換輸油泵時，應與調度中心聯系能否調整工況，先停泵后啟泵。避免4臺輸油泵同時運行。當匯入壓力較時（具有較高的進站壓力），運行臺數大于2臺時。調度通知準備三級運行，應與調度中心聯系，能否暫時調整工況，降低進行進站壓力。待啟泵成功后再進行壓力、流量調整，避免啟泵過程中末級泵在啟動的瞬間機械密封承受超過設計最高壓力。

3.3 密封修復及效驗

從清理效果來看，拆卸后的機械密封的主要部件動靜環沒有損壞，輔助密封O圈損壞。可否訂購相同規格尺寸的密封O圈進行更換，組裝后恢復密封的效能。同時由于輸油主泵為關鍵設備，不能貿然將修復后的機械密封安裝在設備上進行試運行，安全風險較大。因此設計了一套，機械密封效能實驗設備。修復后的機械密封的性能在實驗設備上得到驗證后，方可在輸油主泵上進行試運行。

4? 結語

目前通過對國產機械密封的結構的優化調整，并選購了更高性能橡膠的靜密封O型圈，機械密封壽命問題得到了改善。由于更換周期較長，還需多多觀察其運行情況。經過對進口設備剖析，解決了進口設備維護成本高的難題。

參考文獻

[1] 郎豐琿，劉超，聞磊，等.攪拌器機械密封損壞的原因及對策[J].化工管理，2018（5）：192.

[2] 包興貴.300MW汽輪機汽動給水泵機械密封損壞原因及處理[J].科技尚品，2017（6）：111.

[3] 吳德起，鄭永濤，李峰，等.魯爾泵軸承快速拆卸裝置的研制[J].油氣儲運，2014，33（4）：453-456.