高危介質(zhì)雙密封機泵的應(yīng)用及其常見沖洗方案的使用注意事項

陳敏男

（中國石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113001）

高危介質(zhì)雙密封機泵的應(yīng)用及其常見沖洗方案的使用注意事項

陳敏男

（中國石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113001）

在實際操作中，高危介質(zhì)機泵的使用越來越引起一線員工及管理者的重視。員工及管理者應(yīng)首先熟知高危介質(zhì)機泵雙密封的結(jié)構(gòu)及其工作原理，從而明確維護難點與關(guān)鍵步驟，做到主動避免人為疏漏引起的機封泄漏，保證長周期運行。了解常用高危介質(zhì)泵機泵的原理，及其在使用PLAN52與PLAN53A沖洗方案時的使用注意事項，十分必要。

高危介質(zhì)泵；雙密封；機泵維護。

密封泄漏一直是工業(yè)生產(chǎn)中的一大頑疾，尤其是煉化企業(yè)，高危介質(zhì)在生產(chǎn)過程中大量存在。易燃的輕油、高溫的熱油、易揮發(fā)的 C1-C4組分，有毒有害的劇毒氣體與液體。這些都給安全生產(chǎn)埋下了巨大的隱患。一旦泄漏后果不堪設(shè)想。

對于防止密封的泄漏，從密封誕生起，人們對密封的改造就從未停止過。為了延長密封的使用時間及提高其安全性能。機械密封經(jīng)歷了由大彈簧到小彈簧，由小彈簧到波紋管的發(fā)展過程。之后針對于高危介質(zhì)泵的安全性，又從單端面密封過度至雙端面密封［1］。目前，中石油各煉廠已經(jīng)陸續(xù)完成了高危介質(zhì)機泵的密封改造。各輕烴類及易燃高溫?zé)嵊蜋C泵由過去的單級密封改造至雙密封。

簡單的講機封進(jìn)行串級提高了安全系數(shù)，給密封突然泄漏提供了停泵與切換的時間。 但安全是有代價的，機封的升級帶來了新的操作要求，新的機封附件帶來了新的泄漏點，遠(yuǎn)傳儀表的假象，冬季生產(chǎn)需要注意的檢查要點，都給高危介質(zhì)機泵的維護及使用帶來了新的要求。正所謂越復(fù)雜與精密的機器維護起來就越困難，所以明確高危介質(zhì)機泵密封的原理與使用要點對生產(chǎn)至關(guān)重要。

1 雙密封密封的適用情況

一般來講，使用雙密封的機泵多為具有以下三個特點。（1）泵送介質(zhì)為高危、有毒、有害的介質(zhì)，一旦泄漏將會對人體的健康產(chǎn)生巨大的危害; （2）泵送介質(zhì)是高溫介質(zhì)，因此在輸送的過程中，當(dāng)泵送的溫度超過了介質(zhì)的燃點后，一旦出現(xiàn)了泄漏，就很有可能發(fā)生燃燒危險以及造成燙傷的可能;（3）介質(zhì)在泄漏時會對環(huán)境產(chǎn)生極大的影響［2］。

2 常見雙密封沖洗方案及其原理

2.1 常見高危介質(zhì)機泵雙密封的沖洗方案

一般常見的高危介質(zhì)機泵常見的沖洗方案有API682-2004/ PLAN 52（圖 1）、API682-2004/ PLAN 53A（圖2）、API682-2004/ PLAN 53B他們的區(qū)別主要差別在于儲罐是否為常壓及儲罐壓力來源與布置。

PLAN 52方案為緩沖液罐內(nèi)常壓，一旦一級密封發(fā)生泄漏，高危介質(zhì)將由緩沖液導(dǎo)管進(jìn)入緩沖液儲液罐，之后觸發(fā)緩沖液高液位報警，之后由上方泄放線進(jìn)入泄放系統(tǒng)，安全排放。此方案適合液態(tài)烴，輕質(zhì)油等不易凝結(jié)的介質(zhì)。

圖1 52方案Fig.1 PLAN 52

圖2 53A方案Fig.2 PLAN 53A

53A方案為儲罐內(nèi)存壓，壓力由現(xiàn)場氮氣線提供，一般緩沖液罐內(nèi)壓力高于密封腔介質(zhì)壓力0.14～0.41 MPa，一旦一級密封發(fā)生泄漏，儲液罐介質(zhì)將進(jìn)入密封腔，避免高危介質(zhì)外泄。此方案適合高溫?zé)嵊突蚪禍睾笠啄Y(jié)的介質(zhì)。

53B方案為儲罐內(nèi)存壓，壓力由現(xiàn)場蓄能器提供，一般緩沖液罐內(nèi)壓力高于密封腔介質(zhì)壓力0.14～0.41 MPa，一旦一級密封發(fā)生泄漏，儲液罐介質(zhì)將進(jìn)入密封腔，避免高危介質(zhì)外泄。此方案適合高溫?zé)嵊突蚪禍睾笠啄Y(jié)的介質(zhì)且現(xiàn)場不具備外供氣源的連接。

2.2 雙密封的密封原理

其實雙密封的原理很好理解。首先我們知道，任何密封件在相互摩擦?xí)r都會產(chǎn)生熱量。而且任何物體一旦發(fā)生干摩擦后都會產(chǎn)生難以控制的熱量及阻力。

雙密封由一級密封與二級密封串連安裝，二級密封串連在一級密封之后。其中一級密封與普通密封運轉(zhuǎn)方式基本相同，直接作用于密封介質(zhì)面，防止介質(zhì)外漏。

在普通密封運轉(zhuǎn)時，由于密封介質(zhì)與密封面有接觸，勢必在相對摩擦面上可以形成液膜。在液膜的作用下，熱量可以得到良好的控制。但是二級密封是串聯(lián)在第一級密封之后的，由于第一級密封完全隔斷了介質(zhì)進(jìn)入第二級密封的密封面。如果沒有液體作用于二級密封的密封面，此時運轉(zhuǎn)就一定會產(chǎn)生干摩擦，產(chǎn)生大量的熱及阻力，這將嚴(yán)重?fù)p毀密封面，導(dǎo)致二級密封瞬間失效。所以高危介質(zhì)機泵雙密封必須配緩沖液儲液罐，緩沖液罐內(nèi)沖緩沖液，為二級密封提供密封面潤滑介質(zhì)。并利用泵送環(huán)建立強制循環(huán)，以便帶走多余熱量［3］。

在緩沖液儲罐上，普遍設(shè)置了液位開關(guān)（圖 3左），用于偵測緩沖液罐內(nèi)液位；設(shè)置壓力開關(guān)（圖3 中），用于偵測緩沖液罐內(nèi)壓力；設(shè)置雙金屬溫度計（圖 3 右），用于檢測緩沖液罐內(nèi)緩沖液溫度。罐內(nèi)設(shè)置冷卻盤管，用于通冷卻水降溫。

圖3 附件Fig.3 Attachments

通過分析液位及壓力是否存在異常變化，我們就可以判斷機泵是否存在泄漏。

3 遠(yuǎn)程報警機制及其原理

高危介質(zhì)機泵普遍設(shè)置了遠(yuǎn)傳警報系統(tǒng)，信號由現(xiàn)場傳至控制室，并設(shè)聲光報警。通過解讀報警信號，我們就可以了解現(xiàn)場機泵的突發(fā)情況。抓住機泵在泄露初期的黃金5 min。及時處理并將機泵切換至備用設(shè)備。

在API682-2004/ PLAN 52時，機泵如發(fā)生泄露將有介質(zhì)由一級密封泄露至二級密封，由緩沖液導(dǎo)管流至緩沖液罐，罐內(nèi)液體將根據(jù)泄漏速度快速上升，最終將觸發(fā)液位高液位報警，同時根據(jù)泄放速度還會觸發(fā)系統(tǒng)高壓力報警。如發(fā)現(xiàn)此報警，應(yīng)立即前往現(xiàn)場查看情況。

在API682-2004/ PLAN 53A及API682-2004/PLAN 53B時，機泵如發(fā)生泄露，緩沖液在外供壓力的作用下將由二級密封向一級密封泄漏，緩沖液罐液位將根據(jù)泄露速度快速降低，最終將觸發(fā)系統(tǒng)低液位報警。如發(fā)現(xiàn)此報警，應(yīng)立即前往現(xiàn)場查看情況。

4 緩沖液的選擇

緩沖液的選擇應(yīng)考慮以下幾點：

（1）緩沖液必須與被密封介質(zhì)具有相容性且對工藝系統(tǒng)沒有污染。 （2）應(yīng)具有潤滑性，潔凈而且能將摩擦所帶來的熱量傳遞帶走。 （3）不易氧化及變質(zhì)。（4） 運動粘度最好為 10-32MM/S（40℃）。（5）盡量對人體健康無害。（6）價格合理。［4］

5 日常維護注意事項

5.1 緩沖液罐內(nèi)的緩沖液要經(jīng)常檢查并定期更換

在實際運轉(zhuǎn)中，由于工況、介質(zhì)、工藝調(diào)整、添加緩沖液等因素的影響，緩沖液罐內(nèi)的緩沖液除定期消耗外，還有可能混入一些介質(zhì)及雜質(zhì)，導(dǎo)致緩沖液品質(zhì)變差。這將影響緩沖液對二級密封的潤滑工況，將導(dǎo)致二級密封使用壽命降低，如緩沖液內(nèi)存在雜質(zhì)，將有可能引起二級密封泄漏[5]。所以在操作中要經(jīng)常檢查并定期更換緩沖液［6］。

5.2 發(fā)生滲漏時不要盲目的更換機械密封

在實際運轉(zhuǎn)中我們應(yīng)該注意，由于介質(zhì)和工況等原因（如機泵抽空），將導(dǎo)致一級密封微滲。如每班8 h時泄漏量不超過20 mm液面玻璃板高度，可繼續(xù)觀察運轉(zhuǎn)。由于密封面雜質(zhì)引起的泄漏，將有極大可能在之后的運轉(zhuǎn)中得到緩解甚至解決。

5.3 為什么52方案緩沖液罐內(nèi)偶爾會出現(xiàn)小氣泡

——機泵泄漏緩沖液罐的現(xiàn)象

針對于52方案，在現(xiàn)場機泵發(fā)生泄漏發(fā)生時，對于介質(zhì)絕對蒸汽壓大于0.1 MPa的閃蒸烴類，泄漏到儲液罐內(nèi)急驟蒸發(fā)并與緩沖液分離、氣體將進(jìn)入泄放系統(tǒng)。

對于介質(zhì)內(nèi)絕對蒸汽壓小于0.1 MPa的非閃蒸烴類、泄露液會在儲液罐與緩沖液混合、降低緩沖液的濃度、影響緩沖液的性能。

5.4 加注緩沖液注意事項

需定期檢查或更換白油罐內(nèi)的白油。在加油時應(yīng)同時注意，盡量不要加入32#以上的油品充當(dāng)緩沖液，粘度過大的油品長時間充當(dāng)緩沖液將對二級密封面產(chǎn)生一定的影響。過于粘稠的液體在高速運轉(zhuǎn)下將對密封面上的侵銻石墨環(huán)產(chǎn)生粘連作用，使金屬銻析出，影響密封環(huán)性能，最終導(dǎo)致二級密封泄漏。

5.5 在北方應(yīng)注意緩沖液導(dǎo)管不要發(fā)生凍凝

在我國北方冬季天氣寒冷，在高危介質(zhì)泵起泵時應(yīng)尤其注意緩沖液導(dǎo)管的溫度。在現(xiàn)場的運轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)，一些含有水分的輕烴介質(zhì)，會因為一級密封微滲，在泵送環(huán)及管線內(nèi)積聚水分，在極端天氣情況下，有可能產(chǎn)生凍凝并引起緩沖液循環(huán)不暢甚至中斷，此時運轉(zhuǎn)機泵將對機泵二級密封的壽命帶來致命的影響，導(dǎo)致機封泄漏。所以在北方冬季，室外高危介質(zhì)機泵起泵前，應(yīng)務(wù)必對緩沖液管路進(jìn)行檢查。如有條件，應(yīng)用現(xiàn)場蒸汽或熱水加熱管路至20 ℃。

5.6 在首次啟動雙密封高危介質(zhì)泵時必須盤車充緩沖液

由于二級密封及其密封腔室內(nèi)的緩沖液由導(dǎo)管與緩沖液罐連接，在首次啟動或大修后，由于緩沖液還沒有充滿二級密封腔室，所以在起泵時容易產(chǎn)生干摩擦，從而損壞二級密封。所以在啟動前必須連續(xù)手動盤車將緩沖液帶入密封腔。待緩沖液循環(huán)建立后方可安全起泵。

6 結(jié) 語

經(jīng)過現(xiàn)場的實際應(yīng)用，證明高危介質(zhì)機泵改造（由單級密封改為雙密封）成效顯著。對比之前，機械密封泄漏率與維修頻次明顯降低。同時由于機封采取串級連接，在機封內(nèi)有雜質(zhì)滲漏的情況下，提供了一個較為安全的磨合環(huán)境，側(cè)面上也降低了密封的更換頻率。

事實證明，通過對現(xiàn)場的完善管理，正確理解和使用雙封系統(tǒng)，可以保證裝置的長周期運行。

［1］於秋萍,孫見君,涂橋安,馬晨波. 接觸式機械密封基本性能研究進(jìn)展[J]. 流體機械,2015,43(02):41-47.

［2］齊金梅.雙端面波紋管機械密封在高危機泵上的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修,2016,(S1):84-85.

［3］唐桂東.雙端面機械密封在高危油泵上的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修,2012,(08):57-59.

［4］潘從錦,劉強,趙凱,阿不都熱合曼·吐爾遜. 高危泵雙端面密封及隔離液的選擇[J]. 煉油技術(shù)與工程,2014,44(12):34-36.

［5］顧紅梅. 雙端面機械密封泄漏原因分析與對策[J]. 中國設(shè)備工程,2010(04):55-56.

［6］趙輝. 淺談雙端面機械密封[J]. 中國設(shè)備工程,2016(01):74-76.

Application of Double Seal Pump for High Risk Medium and Precautions for Using Common Flushing Schemes

CHEN Min-nan
（PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113001，China）

In actual operation, the use of high risk medium pump has attracted more and more attention of front-line employees and managers. Employees and managers should first know the double seal structure and working principle of high risk medium pump, so as to clarify the maintenance difficulties and key steps, and take the initiative to avoid leakage caused by human errors, ensure long period operation of the pump. In this paper, the working principle of common high risk medium pump was introduced, and precautions for using PLAN52 and PLAN53A flushing programs were discussed.

High-risk medium pump；Cascade mechanical seal；Pump maintenance

TQ 052

A

1671-0460（2017）11-2366-03

2017-08-19

陳敏男（1986-），男，遼寧省撫順市人，助理工程師，2005年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，目前從事石化煉廠轉(zhuǎn)動設(shè)備管理工作。E-mail：cmn@petrochina.com.cn。