輸油站場(chǎng)密封點(diǎn)管理技術(shù)研究

趙 濤

（國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)東部原油儲(chǔ)運(yùn)有限公司，江蘇徐州 221008）

0 引言

輸油站場(chǎng)是管輸系統(tǒng)重要組成部分，承擔(dān)著增壓、分輸、計(jì)量等重要任務(wù)。其密封點(diǎn)具有布置復(fù)雜，形式多樣等特點(diǎn)。管理上主要包括動(dòng)密封點(diǎn)和靜密封點(diǎn)，各種機(jī)電設(shè)備連續(xù)活動(dòng)（旋轉(zhuǎn)和往復(fù)）的兩個(gè)偶（耦）合件之間的密封屬于動(dòng)密封點(diǎn)，如泵機(jī)械密封等；兩個(gè)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的耦合件之間的密封屬于靜密封，如法蘭、閥門(mén)、管線盲板等。提高密封技術(shù)水平對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行很重要。因此，加強(qiáng)工藝介質(zhì)密封點(diǎn)的泄漏管理，控制泄漏風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)保障人員和設(shè)備安全、保護(hù)環(huán)境十分必要。

1 泵機(jī)組動(dòng)密封點(diǎn)的管理研究

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)石化企業(yè)中，泵的故障停機(jī)絕大多數(shù)是由于機(jī)械密封的損壞而引起的。機(jī)械密封的日常管理已經(jīng)有很多成熟手段，如加強(qiáng)巡檢、觀測(cè)泄漏量等。結(jié)合工作實(shí)際，以下幾點(diǎn)應(yīng)得到重視。

1.1 做好機(jī)械密封安裝質(zhì)量的管理

1.1.1 機(jī)械密封安裝前須進(jìn)行試壓

（1）新生產(chǎn)的集裝式機(jī)械密封出廠前，廠家都會(huì)做靜壓試驗(yàn)，即試壓，試壓合格方可出廠。雖然出廠的機(jī)械密封都有嚴(yán)密的包裝，但無(wú)法避免運(yùn)輸和搬運(yùn)過(guò)程中發(fā)生碰撞、顛簸等情況，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)環(huán)或靜環(huán)破損，從而導(dǎo)致機(jī)械密封主密封失效。

（2）一些作為儲(chǔ)備件的機(jī)械密封如果在庫(kù)房存放時(shí)間過(guò)久，機(jī)械密封內(nèi)部二次密封（O 形圈）會(huì)發(fā)生老化，彈簧長(zhǎng)期處于壓縮狀態(tài)導(dǎo)致疲勞損壞，最終導(dǎo)致備件失效。

（3）部分具有維修價(jià)值的舊密封，通過(guò)“以修代買(mǎi)”的方式，維修和利用舊的機(jī)械密封，可以節(jié)省大量的采購(gòu)費(fèi)用。但修復(fù)后的機(jī)械密封必須進(jìn)行試壓，以確定其性能是否良好。

現(xiàn)場(chǎng)安裝前若不對(duì)機(jī)械密封試壓，安裝出現(xiàn)問(wèn)題后需要返工，有時(shí)甚至延誤管道運(yùn)行。因此，維修單位應(yīng)具備機(jī)械密封試壓裝備和能力，并且按照GB/T 14211—2010《機(jī)械密封試驗(yàn)方法》的要求進(jìn)行試壓。

1.1.2 安裝機(jī)械密封過(guò)程需嚴(yán)格管理

要高質(zhì)量地安裝機(jī)械密封，必須重點(diǎn)把握安裝精度和裝配技術(shù)。安裝前必須先鎖緊密封鎖緊片，并且避免雜質(zhì)進(jìn)入密封腔或密封沖洗管路。泵機(jī)組在運(yùn)行前應(yīng)排空密封腔內(nèi)氣體，保持密封沖洗管路暢通。密封的安裝方式要遵循集裝式密封的形式，保證靜環(huán)與軸線的垂直度，不能損壞研磨面，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行安裝。密封的安裝精度也非常關(guān)鍵，安裝精度決定了運(yùn)行的可靠性，安裝時(shí)要注意密封定位及泵軸、聯(lián)軸器的調(diào)整等。

1.1.3 控制彈簧壓縮量與動(dòng)、靜環(huán)密封圈緊度

輸油泵機(jī)械密封彈簧壓縮量應(yīng)嚴(yán)格控制，彈簧壓縮量過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響輸油泵機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)壓縮量過(guò)大時(shí)，會(huì)增大摩擦副的損耗，甚至可能造成機(jī)械密封瞬間失效，當(dāng)壓縮量過(guò)小時(shí)，動(dòng)環(huán)密封圈無(wú)法調(diào)節(jié)，會(huì)導(dǎo)致輸油泵泄漏。

動(dòng)環(huán)密封圈不宜過(guò)緊或過(guò)松，過(guò)緊的情況下會(huì)加大密封圈與軸套摩擦，造成動(dòng)環(huán)密封失效，同時(shí)當(dāng)輸油工況變動(dòng)時(shí)，動(dòng)環(huán)移動(dòng)調(diào)整不到位，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封效果下降，最終造成輸油泵泄漏。靜環(huán)密封圈可以適當(dāng)緊固，但應(yīng)適度，如果過(guò)緊安裝后會(huì)發(fā)生變形，影響密封效果，同時(shí)拆卸過(guò)程會(huì)更加困難，容易造成損壞。因此，安裝機(jī)械密封過(guò)程應(yīng)注意控制彈簧壓縮量以及動(dòng)、靜環(huán)密封圈緊度。

1.2 做好關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)機(jī)械密封運(yùn)行的監(jiān)護(hù)

在管道有清管作業(yè)時(shí)和上游有封堵作業(yè)期間，必須加強(qiáng)巡檢和監(jiān)護(hù)。清管球會(huì)將上游的泥沙等雜質(zhì)集聚性地推擠到站內(nèi)管網(wǎng)，封堵作業(yè)砌筑的含泥沙黃油墻，這些都帶有大量的泥沙類雜質(zhì)，一旦作業(yè)完成恢復(fù)輸送時(shí)，這些雜質(zhì)會(huì)隨原油進(jìn)入下游站內(nèi)工藝管網(wǎng)。目前站內(nèi)使用的泵前和收球過(guò)濾器，無(wú)法完全將這些泥沙等細(xì)小雜質(zhì)過(guò)濾，最終這些泥沙雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入泵體，也會(huì)進(jìn)入沖洗管路。機(jī)械密封之所以能起作用是因?yàn)闄C(jī)械密封端面間存在著液膜，這些雜質(zhì)極易造成機(jī)封沖洗管堵塞、機(jī)封溫度升高，從而破壞液膜，影響密封效果。因此，在清管作業(yè)和封堵作業(yè)時(shí)間段內(nèi)，巡檢要重點(diǎn)關(guān)注機(jī)封沖洗管路溫度、機(jī)封溫度以及機(jī)封狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常立即處理。有條件時(shí)，應(yīng)事先清理泵前過(guò)濾器，將過(guò)濾器原油雜質(zhì)清空，清潔過(guò)濾器的過(guò)濾網(wǎng)，以減少雜質(zhì)對(duì)機(jī)封的影響。

1.3 減少變頻泵機(jī)組的振動(dòng)

變頻泵機(jī)組可以根據(jù)輸量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而節(jié)約電能。變頻泵機(jī)組運(yùn)行過(guò)程需要確保泵調(diào)速后的轉(zhuǎn)速不得與其臨界轉(zhuǎn)速接近、重合，否則將產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振，從而導(dǎo)致機(jī)組破壞。一般認(rèn)為，轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速進(jìn)入其臨界轉(zhuǎn)速的20%范圍時(shí)，即可導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生共振。因此，在日常生產(chǎn)中要注意觀察變頻轉(zhuǎn)速和不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)數(shù)值，避免轉(zhuǎn)速進(jìn)入臨界共振范圍，降低振動(dòng)，防止機(jī)械密封因振動(dòng)過(guò)大發(fā)生泄漏。

2 閥門(mén)密封點(diǎn)的管理研究

2.1 推行法蘭螺栓標(biāo)準(zhǔn)化定力矩緊固管控

輸油站場(chǎng)管道大量使用螺栓法蘭連接，法蘭連接裝配看似簡(jiǎn)單，實(shí)際卻非常復(fù)雜，尤其是管道高壓力密閉輸送產(chǎn)生的沖擊可能轉(zhuǎn)化為對(duì)法蘭的復(fù)雜載荷。存在的風(fēng)險(xiǎn)主要有墊片失效、內(nèi)壓作用下法蘭的偏轉(zhuǎn)以及連接接頭的松弛。

2.2 防止法蘭泄漏必須強(qiáng)化法蘭裝配過(guò)程的管理

法蘭緊固是裝配過(guò)程最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。研究表明，85%的法蘭泄漏問(wèn)題是由于不正確的螺栓力造成的。在法蘭連接裝配的過(guò)程中，應(yīng)杜絕人工敲擊的方式，這種方式無(wú)法確保足夠的螺栓預(yù)緊力。應(yīng)推行使用扭矩法，包括手動(dòng)扭矩扳手、液壓扳手、電動(dòng)扭矩扳手等，無(wú)反作用力臂扭矩拉伸法以及拉伸法。

螺栓扭矩值的計(jì)算公式：

式中 K——螺母系數(shù)，一般比μn 大0.04

D——螺栓公稱直徑，mm

F——目標(biāo)螺栓力，N

在緊固順序上也可參考ASME PCC-1—2013《壓力邊界螺栓法蘭連接安裝指南》給出的多種替代傳統(tǒng)方法的螺栓緊固方法，包括使用多個(gè)工具同時(shí)對(duì)螺栓進(jìn)行緊固，可以提高連接裝配質(zhì)量、提高連接裝配工作效率。

2.3 對(duì)關(guān)鍵位置法蘭螺栓定期進(jìn)行載荷檢測(cè)

螺栓預(yù)緊力的顯著下降是連接失效的關(guān)鍵指標(biāo)，動(dòng)態(tài)載荷作用下，連接預(yù)緊力會(huì)出現(xiàn)松弛，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的時(shí)變。松動(dòng)初期預(yù)緊力下降幅度較小，但隨著松動(dòng)的進(jìn)行，殘余預(yù)緊力會(huì)迅速下降，導(dǎo)致螺栓連接松動(dòng)失效。

在日常巡檢和維護(hù)時(shí)，建議定期采用超聲波螺栓載荷測(cè)量?jī)x對(duì)關(guān)鍵位置法蘭的螺栓進(jìn)行載荷檢測(cè)，確保其載荷有效。螺栓載荷不足應(yīng)及時(shí)緊固，損壞的螺栓應(yīng)立即更換。

2.4 加強(qiáng)對(duì)閥門(mén)閥桿的保護(hù)

輸油站庫(kù)部分設(shè)備運(yùn)行多年，在長(zhǎng)期振動(dòng)、沉降等因素作用下，閥門(mén)可能發(fā)生重心偏移，這種情況下，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和減速機(jī)構(gòu)將會(huì)有部分重力作用于閥桿，操作過(guò)猛使螺紋損傷，缺乏潤(rùn)滑或潤(rùn)滑劑失效，表面光潔度不夠，配合公差不準(zhǔn)，咬得過(guò)緊，閥桿螺母傾斜。輕者閥桿垂直度變化，造成閥桿卡澀、表面刮傷、開(kāi)關(guān)費(fèi)力（圖1）。光桿部位的直徑應(yīng)一致，相對(duì)等性公差超過(guò)原設(shè)計(jì)公差的50%者，應(yīng)進(jìn)行修理。當(dāng)電裝和減速箱重心偏移過(guò)大時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成絲杠變形（圖2）。

圖1 閥桿刮傷

圖2 絲杠變形彎曲

因此，日常巡檢除觀察閥桿有無(wú)滲漏外，還應(yīng)定期觀察閥門(mén)整體是否重心偏移。如有，應(yīng)及時(shí)調(diào)整重心，避免閥桿損傷，最終導(dǎo)致閥門(mén)動(dòng)密封點(diǎn)泄漏。此外，對(duì)于明桿閥門(mén)，需定期對(duì)閥桿表面涂抹潤(rùn)滑脂，定期對(duì)閥桿絲杠進(jìn)行潤(rùn)滑保養(yǎng)，定期開(kāi)關(guān)閥門(mén)是很好的維護(hù)方式。

2.5 提高閥桿耐磨性

閥桿在開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程中會(huì)與填料發(fā)生摩擦，對(duì)于經(jīng)常開(kāi)關(guān)動(dòng)作的閥桿，易導(dǎo)致磨損，因此需要提升閥桿的耐磨水平，可以通過(guò)在閥桿表面噴涂耐磨金屬、熱處理等措施提升閥門(mén)耐磨性，另外選擇合適的填料也能減少閥桿磨損，從而增強(qiáng)閥門(mén)密封性。

3 措施和建議

綜合以上分析，做好站場(chǎng)動(dòng)靜密封點(diǎn)的維護(hù)，需要從3 個(gè)方面加強(qiáng)管理。

（1）要有細(xì)致的技術(shù)措施。工藝上，設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)（壓力、溫度、流量等）不能超過(guò)安全限值運(yùn)行。制定巡檢作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，詳細(xì)規(guī)定每處密封點(diǎn)巡檢的重點(diǎn)和參數(shù)范圍，在設(shè)備巡檢中，應(yīng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和分析，防止運(yùn)行參數(shù)超過(guò)設(shè)定限值。

（2）采用各種先進(jìn)監(jiān)測(cè)手段?？刹捎脵C(jī)械密封在線監(jiān)測(cè)、超聲波螺栓載荷檢測(cè)、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀與檢漏液相結(jié)合的技術(shù)手段定期監(jiān)測(cè)，與設(shè)備實(shí)際相結(jié)合，做好預(yù)測(cè)性判斷，避免事后維修，并做好相關(guān)記錄。

（3）提升工藝、檢修人員能力。提升巡檢人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力和責(zé)任心，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，檢修人員必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和操作規(guī)程的要求實(shí)施檢修，檢修人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn)，檢修過(guò)程嚴(yán)格按照規(guī)定流程操作，當(dāng)需要變更操作流程時(shí)需要向領(lǐng)導(dǎo)請(qǐng)示，并做好相應(yīng)預(yù)防措施。對(duì)于現(xiàn)有檢修人員，應(yīng)當(dāng)定期培訓(xùn)，考核，夯實(shí)檢修相關(guān)知識(shí)，錘煉檢修技能，階段性檢驗(yàn)成果，督促檢修人員掌握新技術(shù)，新方法。

輸油站場(chǎng)密封點(diǎn)維護(hù)工作是長(zhǎng)期的過(guò)程，泄漏不可避免，做好泄漏的現(xiàn)場(chǎng)處置預(yù)案，更好地解決站場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行中所出現(xiàn)的各種應(yīng)急事件，需要不斷地完善總結(jié)好的經(jīng)驗(yàn)方法，并推廣應(yīng)用到工作實(shí)際中去，從而更好地服務(wù)于輸油生產(chǎn)。