刘佳彬
中国石油锦西石化公司，辽宁省葫芦岛市 125000
摘要：离心泵在石油化工生产装置中应用比较广泛，离心泵发生故障的原因大多是由于机械密封故障引起的，而离心泵大多采用机械密封方式，因此，要分析离心泵机械密封泄漏的原因，并制定相应的解决措施，才能提高离心泵的使用效率。
关键字：离心泵、泄漏、机械密封、故障
一、机械密封泄漏的危害性
在石油化工生产过程中离心泵机械密封泄漏，容易导致管道内介质泄漏，如果介质存在易燃易爆性，泄漏的介质在遇到轴承体摩擦产生的高温时，容易引发着火事故，甚至在严重时导致火灾爆炸发生，危及人们的生命安全。
例如，在2015年4月10日，大连西太平洋石油化工有限公司加氢裂化装置汽提塔塔底泵泄漏着火，塔底泵上方一条直径200mm管线开裂，管线内油气在开裂处燃烧，事故造成3台泵、泵上方框架、少量仪表和动力电缆过火，一条管线开裂，无其他设备损坏，无人员伤亡。主控室操作员通过视频监控,发现加氢裂化装置汽提塔附近泵区着火，经确认，为汽提塔塔底泵泄漏着火，西太公司装置紧急泄压，切断隔离汽提塔进出料管线阀门，装置操作退守到稳定状态，消除事故进一步扩大的可能性。
事故原因是：汽提塔塔底泵密封失效,泄漏着火。通过对泵解体检查，轴承损坏是密封快速失效的主因。机泵在高速运转过程中,由于轴承严重损坏,设备产生剧烈震动,导致机械双密封快速同时失效,介质泄漏,遇轴承体摩擦产生的高温,引发着火。
二、机械密封的结构
机械密封是一种旋转轴用的接触式动密封，机械密封是在流体介质和弹性元件的作用下,两个垂直于轴心线的密封端面紧贴着相对旋转,从而达到密封的要求，阻止介质的泄漏。在工业生产过程中，通用离心泵机械密封种类比较多，型号也各不相同，但它们的泄漏点基本上都表现在以下几个部位: 动环与轴套的辅助密封处；动环与静环端面处；静环盒与密封泵体之间的密封处；静环与静环盒的辅助密封处；动环镶嵌结构配合处；轴套与泵轴之间的密封处。离心泵机械密封主要结构如图1所示。
图1 离心泵机械密封示意图
三、机械密封发生故障的表现
在生产运行中，机械密封发生故障的集中表现为：发热、振动、磨损，最终出现介质向外泄漏的形式。
1）在密封端面发生故障的表现主要是: 变形、磨损、热裂、破损，尤其是在非金属密封端面发生的破损 。
2）弹簧发生故障的表现: 弹簧出现腐蚀、松弛、以及断裂现象。
3）辅助密封圈发生故障的表现: 辅助密封圈非装配性的故障有硬化、变形、破裂和变质；辅助密封圈装配性的故障有裂口、掉块、卷边、碰伤和扭曲;。
四、离心泵机械密封泄漏的原因分析及处理措施
一般离心泵用机械密封在安装完以后，都要进行静态试验和动态试验,以确认机械密封安装正确，不存在泄漏问题。当发现机械密封有泄漏故障时,便于及时进行维修。另外,在离心泵正常运转时，也可能会突然出现泄漏,此时要根据泄漏情况进行综合分析,找到导致离心泵机械密封泄漏的真正原因,以及时采取措施予以解决。
1）静压试验时泄漏
在静压试验时机械泄漏的原因主要有：密封端面间安装时夹入颗粒状杂质；密封端面安装时碰伤、变形、损坏；密封端面由于定位螺钉松动或没有拧紧,压盖(静止型的静环组件为压板)没有压紧；机器设备精度不够,使密封端面没有贴合；动静环“V”形密封圈安装方向错误；动静环密封面未被压紧或压缩量不够或损坏；轴套漏,则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。
处理措施:要加强装配时的检查力度，进行清洗，保证密封件的清洁，严格按技术要求进行装配。
2）周期性泄漏
离心泵发生机械泄漏的原因主要有： ①转子组件周期性振动。②转子组件轴向窜动量太大。③密封腔内压力经常大幅度变化。
处理措施: ①由于受到材料、加工、运行时间的累积等因素的影响，会使其质量与旋转中心出现偏心距，进而产生不平衡故障。②调整推力轴承,使轴的轴向窜动量不大于0.125mm。③稳定工艺操作条件。
3）经常性泄漏
离心泵发生经常性泄漏的原因主要有：
①由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。例如：弹簧压缩量太小、弹簧压缩量太大、石墨动环龟裂、密封端面宽度太小。
处理措施:增大密封端面宽度,并相应增大弹簧作用力。
②补偿密封环的浮动性太差。例如：密封圈压缩量太大、密封圈硬化，补偿密封环的间隙太小。
处理措施:对补偿密封环间隙太小的,增大补偿密封环的间隙。
③动环静环密封端面变形、动环静环损伤或裂纹、密封端面磨损。
处理措施:更换有缺陷的或损坏的密封环。
五、保护措施
1）对设备结构进行改进
机械密封设计结构的不合理性，增加了机械密封发生的泄漏的风险。在条件允许的情况下，可以对机械密封的结构进行重新设计，降低泄漏风险。如机械密封的端面大都采用双端面设计，双端面增加了装置与介质的接触面积，从而增加了腐蚀风险。从安全角度考虑可以将双端面设计改成单端面封闭波纹管机械设计。
2）安装防故障设备
通过一些防故障设备能够消除引发故障的诱因。例如，在离心泵出口处安装电接点压力表，与泵出口处压力建立联锁关系，如果出现泵掉压的情况就会自动断电。为防止离心泵在停泵时发生倒转的现象，可以在泵出口处安装单向截止阀。
3）选取合适的材料
由于石化介质大多具有腐蚀性，不同材料的抗腐蚀性能不同，要求机械密封组成材料要具备良好的抗腐蚀性能，如果选择材料不合适，会降低机械设备的使用寿命。
4）提高操作员的专业技能
机械密封的失效原因除了机械设备自身的原因外，还有人为操作的因素存在，例如，设备操作人员专业知识不足、操作不当，导致设备发生故障。因此，要对操作人员进行专业知识培训，增强相应的操作技能，并制定作业指导书与注意事项说明书，提倡标准化作业，定期对机械设备进行维护，降低人为因素的影响。
5）提高检修效果
定期对机械设备进行检修，是发现机械设备故障问题和预防故障的重要措施， 因此，要提高检修效果，制定切实可行的设备检修计划，在检修中提前发现故障所在，及早的解决故障问题，才能提高离心泵的运转周期。
结束语
在化工生产过程中，离心泵频繁发生机械密封泄漏故障，必须采取措施有针对性的解决故障问题，在分析故障发生原因的基础上，对离心泵设备进行技术改进，安装防故障设施，做好定期的维护和保养，才能降低离心泵故障的发生概率。
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