高壓往復(fù)泵密封面泄漏分析及應(yīng)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(huán)烷基潤滑油高壓加氫裝置為全球首套2段串聯(lián)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(shè)備選型方面受到很多限制。經(jīng)過專家論證，為了降低運(yùn)行成本，公司放棄高壓離心泵而選擇高壓往復(fù)泵，該反應(yīng)進(jìn)料泵為臥式5柱塞往復(fù)泵，從意大利整體撬裝進(jìn)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(tǒng)，漏液返回到泵的入口。動(dòng)力端潤滑采用飛濺沖洗方式。

高壓往復(fù)泵主要適用于小流量，高揚(yáng)程的工藝條件。國外在小裝置中一般采用往復(fù)式高壓泵。國內(nèi)加氫裝置基本采用高速離心泵。高溫高壓往復(fù)泵因制造難度高，易損件較多，難維護(hù)，易出現(xiàn)如柱塞填料處泄漏嚴(yán)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(fù)泵主要從德國URACA公司、美國OLLWELL公司、意大利PERONI公司進(jìn)口 。

1 問題

環(huán)烷基潤滑油高壓加氫裝置玉段反應(yīng)進(jìn)料泵采用往復(fù)式高壓泵，物料介質(zhì)壓力高，如該泵出現(xiàn)異常將嚴(yán)重影響裝置的正常安全生產(chǎn)。該泵自2016年運(yùn)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(tài)下閥蓋及缸體泄漏不能完整備用3次，占43%。統(tǒng)計(jì)分析表明，該泵的主要問題是閥蓋螺栓斷裂及備用狀態(tài)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(jìn)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(dǎo)致，泄漏通常與編織帶填料有關(guān)，如發(fā)生液滴狀泄漏，即使是普通泄漏，也應(yīng)進(jìn)行不斷監(jiān)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(dòng)時(shí)，可能無泄漏或者有微量泄漏，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后泄漏會增大，維護(hù)人員應(yīng)進(jìn)行干預(yù)以重新調(diào)整填料的緊密度。根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)，控制副填料函每個(gè)柱塞泄漏量必須約400 mL/h。為確保正確調(diào)整填料，必須遵守下列操作規(guī)程：

（1）切勿連續(xù)用力擰緊壓緊螺母，否則可能產(chǎn)生無用的溫升，造成填料異常磨損。

（2）填料應(yīng)定期維護(hù)，否則填料可能松動(dòng)并損壞，造成過量泄漏。

（3）停泵時(shí)，用手輕輕旋轉(zhuǎn)壓緊螺母使之靠向填料。

（4）起動(dòng)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(kuò)展區(qū)擰緊副填料。

（6）起動(dòng)泵并再次檢查泄漏量和壓緊螺母溫度。

（7）如果條件允許，應(yīng)該按第（5）條描述重新進(jìn)行調(diào)整。

該操作必須執(zhí)行直至達(dá)到上述泄漏值，環(huán)形螺母擰緊后，如果還未降低泄漏量，需要檢查編織環(huán)的狀態(tài)并進(jìn)行更換，操作步驟：①填料必須按圖紙組裝，填料環(huán)組切口位置與前一個(gè)環(huán)成180°角，與前一個(gè)填料環(huán)成90°角；②往復(fù)泵試車及更換填料期間應(yīng)調(diào)節(jié)密封填料的緊密度；③新填料安裝時(shí)，調(diào)整填料函環(huán)形螺母，使主填料充實(shí)；④填料環(huán)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(jù)廠家指導(dǎo)定期更換易損件，保證設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。

2.3 閥蓋及缸體泄漏

針對該泵啟泵初期以及備用狀態(tài)下滲油，及時(shí)修改操作銷項(xiàng)卡，增加備用泵預(yù)熱：在泵頭外側(cè)增加保溫夾層，啟泵前通入保溫蒸汽進(jìn)行泵體預(yù)熱，直至將溫度升至規(guī)定要求，泵正常運(yùn)行后可停掉伴熱蒸汽。啟泵時(shí)先全開壓控閥，無壓預(yù)熱（510）min，然后緩慢升壓到操作壓力時(shí)對泵體螺栓進(jìn)行熱緊，嚴(yán)禁貿(mào)然對螺栓施加過度預(yù)緊力，如備用狀態(tài)下泵體密封面仍有滲油現(xiàn)象，大多是泵體沒有達(dá)到有效預(yù)熱導(dǎo)致，可關(guān)閉泵入口閥進(jìn)行備用。

2.4 閥蓋螺栓斷裂

泵體高溫后螺栓發(fā)生應(yīng)力變形，并長期在交變載荷和閥組的沖擊載荷下，螺栓發(fā)生失效甚至疲勞斷裂。改進(jìn)措施：規(guī)范泵的檢修作業(yè)，在緊固泵體螺栓時(shí)，嚴(yán)格按照緊固順序用力矩扳手緊固，防止緊偏及預(yù)緊力過度和不足情況的發(fā)生。

螺栓應(yīng)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(dòng)期間檢查螺栓的擰緊度。如果螺栓松動(dòng)，每隔（2～3）h檢查并重新調(diào)節(jié)擰緊力矩（表1，環(huán)境溫度20℃），避免過度擰緊螺栓。當(dāng)泵停止、常溫冷卻并減壓后，檢查并重新調(diào)節(jié)擰緊力矩。

表1 擰緊力矩

圖1 螺栓擰緊順序

2.5 泵體運(yùn)行振動(dòng)大

通常情況下，往復(fù)泵振動(dòng)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(dòng)；③缸套松動(dòng)；④缸內(nèi)有雜物；⑤地腳螺栓松動(dòng)；⑥十字接頭中心架連接處松動(dòng)。

經(jīng)過分析，該往復(fù)泵振動(dòng)大的主要原因：①泵基礎(chǔ)二次灌漿不完整；②泵出口管線支撐松動(dòng)；③往復(fù)泵出入口蓄能器未及時(shí)調(diào)節(jié)。前2個(gè)問題一次性整改完畢，泵體振動(dòng)明顯減小。此往復(fù)泵出入口均設(shè)有液壓氣動(dòng)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(rèn)為不可壓縮的液體的一種裝置。

針對泵體振動(dòng)大的現(xiàn)象，要求維保單位及時(shí)定期檢查泵出入口蓄能器壓力，蓄能器充壓維護(hù)應(yīng)注意以下2點(diǎn)。

（1）緩慢引氮?dú)庵列钅芷鲀?nèi)，直到壓力達(dá)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(shè)備，等待幾分鐘維持溫度穩(wěn)定，排放多余氣體，將壓力維持在設(shè)定壓力。

（2）建議啟泵后的10 d內(nèi)以及之后每6個(gè)月對蓄能器預(yù)加載壓力進(jìn)行檢查調(diào)整。蓄能器安裝在往復(fù)泵出入口，流體側(cè)的壓力一般借助預(yù)加載裝置進(jìn)行檢查，通過瓶裝干燥氮?dú)猓∟2）進(jìn)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(cè)壓力降低的情況下，無論蓄能器是否安裝在往復(fù)泵出入口，必須進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。

3 加強(qiáng)檢修質(zhì)量控制及設(shè)備維護(hù)管理

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

（1）檢修作業(yè)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(zhí)行檢修方案。

（2）缸體螺栓的緊固必須使用力矩扳手，預(yù)緊力適中，嚴(yán)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(fù)泵出入口蓄能器壓力，必要時(shí)進(jìn)行壓力調(diào)整。

（5）往復(fù)泵備用期間做好預(yù)熱，啟泵前對泵體及泵蓋螺栓進(jìn)行合理預(yù)緊。

4 結(jié)束語

填料壓緊螺母的調(diào)整是保證填料正常使用和延長使用壽命必不可少的環(huán)節(jié)，必須按照操作手冊認(rèn)真進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)最佳操作方案。在泵頭外側(cè)增加保溫夾層，開泵前泵體預(yù)熱，嚴(yán)格按照力矩要求緊固泵體及閥蓋螺栓，并在預(yù)熱后、啟泵前對泵蓋螺栓進(jìn)行熱緊。在上述方面加強(qiáng)管理以后，高壓往復(fù)泵未發(fā)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(yīng)進(jìn)料泵的運(yùn)行周期得到有效保障。