煉化企業(yè)機泵泄漏原因分析及預防措施

劉俊生，馬文禮，王吉民，余 強，樊安寧

（1.中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆克拉瑪依 834003；2.神華新疆化工有限公司，新疆烏魯木齊 831400）

1 機泵泄漏典型案例

1.1 某石化公司“8·17”火災事故

2017 年8 月17 日，某石化公司140 萬噸/年重油催化裂化裝置原料泵發(fā)生泄漏著火，事故造成原料泵上部管廊及空冷器等部分設備損壞。事故原因：生產(chǎn)過程中原料泵驅(qū)動端軸承異常損壞，導致原料泵劇烈振動，造成密封波紋管斷裂，泵出口預熱線斷裂，引起油料泄漏著火。

1.2 某石化公司“4·10”加氫裂化裝置著火事故

2015 年4 月10 日，某石化公司加氫裂化裝置汽提塔塔底泵發(fā)生泄漏著火事故，事故造成3 臺泵、泵上方框架、少量儀表和動力電纜過火，一條管線開裂，無人員傷亡。事故原因：機泵在高速運轉(zhuǎn)過程中，由于軸承嚴重損壞，設備產(chǎn)生劇烈振動，導致機械雙密封快速同時失效，介質(zhì)泄漏后遇軸承體摩擦產(chǎn)生的高溫，引發(fā)著火。

1.3 某公司煉油廠“7·11”火災事故

2011 年7 月11 日，惠州市大亞灣某煉化分公司運行三部400單元重整生成油塔底泵密封泄漏著火，無人員傷亡。事故原因：重整生成油塔底泵非驅(qū)動端的止推軸承損壞，造成軸強烈振動和軸位移，導致該泵非驅(qū)動端的兩級機械密封的嚴重損壞造成泄漏，泄漏的介質(zhì)遇到軸套與密封端蓋發(fā)生硬摩擦產(chǎn)生靜電而引發(fā)大火。

2 機泵泄漏統(tǒng)計

在煉油生產(chǎn)中，機泵憑借其自身的獨特優(yōu)勢，已經(jīng)成為煉化企業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的設備，其品種、規(guī)格繁多。不過，在裝置運行過程中，大多數(shù)類型的泵都存在泄漏問題。英國HSE（Health and Safety Executive，健康安全委員會）烴類物質(zhì)泄漏數(shù)據(jù)庫（HydroCarbon Release Database，HCRD），提供了1992—2006 年期間泵泄漏事件（表1）。

經(jīng)統(tǒng)計計算，各泄漏孔徑范圍所對應的泄漏頻次如表2 所示。這些數(shù)據(jù)建立在英國海上裝置的設備及管理水平基礎之上，如果工廠的設備及管理水平低于數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計水平，則泄漏頻次會更高[2]。

國內(nèi)某加氫裝置曾統(tǒng)計過離心泵泄漏，該套裝置共有離心泵32 臺，2010 年—2013年，每年發(fā)生泵泄漏次數(shù)分別為32 次、27 次、29 次 和24次，占總設備故障的比例分別61.5%、56.2%、53.7%和52.2%。經(jīng) 過 治 理 后，2014 年～2016年，泵泄漏次數(shù)分別為6 次、5次和5 次。這說明該裝置離心泵泄漏頻次較高且占設備故障的比例較高。

表1 1992—2006 年泵泄漏統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表2 泄漏頻次統(tǒng)計 次/年

3 泵機械密封泄漏的原因

泵機械密封泄漏的現(xiàn)象較為普遍和常見，主要原因有密封件結(jié)構(gòu)失效（如波紋管開裂）、密封端面失效、補償元件故障和其他部位密封失效等。

（1）密封件結(jié)構(gòu)失效。失效原因有：密封材料質(zhì)量差、設計及加工工藝不合理；選材不當導致腐蝕、材料失效、局部應力集中或松動及磨損較大；泵抽空引發(fā)的撞擊及強振動；安裝缺陷等。

（2）密封端面失效。失效原因有：密封選型及設計不合理導致端面壓力過小成過大；選材不當導致端面腐蝕；雜質(zhì)進入端面導致磨損；端面溫度過高使密封介質(zhì)碳化，逐漸累積導致泄漏失效；密封沖洗液不合理、泵入口壓力低及輔助冷卻系統(tǒng)能力不足等導致密封介質(zhì)氣化，使端面干磨或磨蝕；聯(lián)軸器安裝偏心、泵軸彎曲、軸系不平衡、軸承損壞等問題導致端面失效；壓力波動等其他原因?qū)е碌谋谜駝覽3]。

（3）補償元件故障。包括補償元件材料質(zhì)量較差、設計及加工工藝不合理、雜質(zhì)進入補償元件導致失彈、冷卻水結(jié)垢導致補償元件無法回彈及運行溫度太高導致材料失彈等。

（4）其他部位密封失效。包括墊片損壞或腐蝕、壓蓋墊泄漏、安裝不正或壓蓋螺母沒有上緊、密封圈(墊)有缺陷或沒有上緊導致泄漏。

4 泵泄漏預防措施

（1）充分考慮泵的工作環(huán)境及輸送介質(zhì)的性質(zhì)特點和操作條件，選擇合適的泵體結(jié)構(gòu)、機械密封類型和密封介質(zhì)，確保泵的質(zhì)量及安裝正確。

（2）根據(jù)工作條件為機械密封各配件選擇合適的材料，要充分考慮材料的適用溫度、耐腐蝕性、耐磨性及熱膨脹系數(shù)等，并嚴格按照要求安裝機械密封。

（3）設計合理的輔助系統(tǒng)（如冷卻系統(tǒng)），保證密封輔助系統(tǒng)的工作良好。

（4）選擇合理的沖洗方案和沖洗液。

（5）保證操作工藝的穩(wěn)定性，消除泵的振動源。

（6）對泵的操作必須嚴格按操作規(guī)范進行，避免因為操作失誤造成機械事故，同時對泵及密封進行有效的日常管理維護，定期檢查泵的運行情況。

（7）加強對泵軸承的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)泵軸承存在的問題，避免泵軸承長期帶病運行。

（8）加強機泵組的聯(lián)鎖控制，當軸承出現(xiàn)嚴重故障后能使機泵組及時停車，避免機械密封過度磨損導致泄漏[4]。

5 泵泄漏后果削減措施

（1）設置流量、壓力等檢測設備，在泵上、下游設置截斷閥，以便在泵發(fā)生泄漏時能夠及時截斷與上下游大容量容器之間的連接，減少泄漏量。

（2）設置泵的遠程控制系統(tǒng)，在發(fā)現(xiàn)泵泄漏時能及時停泵。

（3）泵周圍設置可燃氣體及火焰探頭，以便及時發(fā)現(xiàn)泵泄漏。

（4）控制泵周圍的點火源，可以根據(jù)泄漏量及氣體擴散后果，計算分析可燃物可能到達的區(qū)域范圍。

（5）現(xiàn)場合理設置消防設施，制定合理的應急響應程序，緩解事故后果。

6 結(jié)束語

機泵是煉油生產(chǎn)的一種關鍵工具，其運行的穩(wěn)定性、安全性直接決定了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益[5]。通過對當前煉化企業(yè)機泵泄漏頻發(fā)的原因進行分析，提出了一些針對性的預防措施，降低機泵泄漏事故的發(fā)生，為相關機泵管理提供借鑒。