淺議輸油泵密封措施

廖天海

摘? 要：在成品油長輸管道中，輸油設(shè)備主要由管道、泵、閥門等構(gòu)成，均屬于金屬材料。所以經(jīng)常發(fā)生由于砂眼、焊縫缺陷、螺紋連接不牢固、填料密封不嚴(yán)等諸多原因造成的油品滲漏，在造成油品浪費(fèi)的同時(shí)，油品外溢也給輸油安全、環(huán)境造成了重大隱患。本文從輸油泵的密封結(jié)構(gòu)以及日常經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)輸油泵機(jī)械密封失效的原因，并對(duì)怎樣預(yù)防以及出現(xiàn)泄漏后的應(yīng)急處置提出相應(yīng)措施，保障輸油泵的高效安全的運(yùn)行。

關(guān)鍵字：輸油泵 泄漏 密封措施 應(yīng)急處置

1、輸油泵的密封結(jié)構(gòu)

國家管網(wǎng)華南公司輸油泵均為離心輸油泵，其主要由葉輪、泵體、泵軸、軸承、機(jī)械密封等主要部件組成。工作原理主要為輸油泵依靠旋轉(zhuǎn)葉輪的作用并利用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能將其傳遞出成品油。依托于離心泵的作用由葉輪進(jìn)口流向出口，在該過程中其速度和壓力得到了進(jìn)一步的提升，由葉輪所排出的成品油經(jīng)過壓出室，速度能漸漸轉(zhuǎn)變成壓力能，緊接著沿著管路輸送出去。此時(shí)，葉輪的進(jìn)出口由于油的排出而形成低壓或真空的狀態(tài)，吸油尺內(nèi)部的油在大氣壓的作用下，被壓入葉輪的進(jìn)口并伴隨著旋轉(zhuǎn)的葉輪漸漸地吸入和排出油。

輸油泵是長輸管道的重要組成部分，由于其輸送的物質(zhì)為易燃易爆炸的成品油，因此，密封泄漏問題成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。當(dāng)前，國家管網(wǎng)華南公司輸油泵均采用機(jī)械密封，機(jī)械密封又稱端面密封，主要由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件等部分組成。機(jī)械密封的原理主要是動(dòng)環(huán)借助于密封腔內(nèi)的液體壓力和壓緊元件的壓力，使其牢牢地貼合在進(jìn)環(huán)的端面上，兩環(huán)的端面會(huì)產(chǎn)生一定的比壓，從而形成一層極薄的液體膜，進(jìn)而達(dá)到密封的目標(biāo)。一般來說，機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)和軸之間的間隙往往是由動(dòng)環(huán)密封圈密封。機(jī)械密封靜環(huán)和機(jī)械密封蓋之間的間隙往往是由靜環(huán)密封圈密封。由此所形成的三道密封，封堵了密封腔內(nèi)的液體，避免了液體向外泄漏的情況。機(jī)械密封的元件除了密封作用以外，還與作為壓緊元件的彈簧一起起到了緩沖補(bǔ)償作用。在機(jī)械密封中，構(gòu)成其密封結(jié)構(gòu)的設(shè)備較多，主要有：動(dòng)環(huán)和靜環(huán)共同構(gòu)成的密封端面、由彈性元件構(gòu)成的緩沖補(bǔ)償設(shè)置、輔助密封圈、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，其中，緩沖補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)用的主要作用能夠保障密封端面的緊密貼合，避免出現(xiàn)泄漏的情況。輔助密封圈的作用是將靜環(huán)和動(dòng)環(huán)進(jìn)行密封。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是保障動(dòng)環(huán)伴隨著軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

2、輸油設(shè)備密封失效的原因

經(jīng)過實(shí)踐證明，輸油設(shè)備的機(jī)械密封失效的原因主要有五個(gè)方面：

（1）離心泵在具體應(yīng)用的過程中，如果軸的振動(dòng)不加緩沖，會(huì)直接傳遞到密封端面上，使得密封端面不能緊密貼合而增加泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，由于軸向荷載的增加而導(dǎo)致密封端面磨損嚴(yán)重，進(jìn)而失去了密封的作用。除此之外，端面在長期摩擦過程中會(huì)出現(xiàn)磨損的情況，如果沒有緩沖補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)用，會(huì)擴(kuò)大端面的間隙而影響了密封效果。

（2）當(dāng)傳動(dòng)裝置的頂絲松動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軸套、傳動(dòng)套、動(dòng)環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)減弱，摩擦力增加，使圓形擋環(huán)磨損嚴(yán)重，同時(shí)，設(shè)備中動(dòng)環(huán)的圓形輔助密封圈大面積損壞，從而導(dǎo)致機(jī)械密封不嚴(yán)，使之產(chǎn)生滲漏。

（3）在輸油泵首次對(duì)管道中的液體進(jìn)行輸送時(shí)，其輸送的介質(zhì)較臟，通常含有大量的雜質(zhì)，如泥、砂等。在進(jìn)入設(shè)備后，由于液體分離器無去對(duì)所有的雜質(zhì)進(jìn)行完全過濾，導(dǎo)致一些泥、砂殘留在機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)內(nèi)，因此，動(dòng)環(huán)在運(yùn)行過程中就會(huì)失去補(bǔ)償作用，密封面由此產(chǎn)生間隙從而導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

（4）輸油設(shè)備在運(yùn)行中，其振動(dòng)幅度和軸竄幅度較大，導(dǎo)致設(shè)備中的傳動(dòng)套和動(dòng)環(huán)中的石墨環(huán)相互撞擊，從而導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

（5）當(dāng)機(jī)械密封裝置中的沖洗管堵塞時(shí)，將導(dǎo)致密封面的溫度增加，使密封平面失去液體的潤滑，就會(huì)增加摩擦力，導(dǎo)致密封平面間的磨損加劇，使動(dòng)、靜環(huán)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生大量熱量，由于高溫導(dǎo)致動(dòng)、靜環(huán)破損或變形，使機(jī)械密封失效，產(chǎn)生泄漏。

3、輸油泵日常運(yùn)行維護(hù)的處理措施

在管道輸送過程中，輸油泵的機(jī)械密封泄露，因其突發(fā)噴射性，將會(huì)對(duì)輸油生產(chǎn)安全造成很大影響，針對(duì)此問題，目前的運(yùn)行維護(hù)措施有以下幾個(gè)方面：

（1）定期對(duì)輸油泵前進(jìn)站過濾器進(jìn)行檢查清洗，減少管道雜質(zhì)流向輸油泵，嚴(yán)防因雜質(zhì)流入機(jī)械密封造成動(dòng)靜環(huán)磨損而引起機(jī)械密封泄露。

（2）加強(qiáng)輸油泵日常巡檢，嚴(yán)防因軸震動(dòng)、機(jī)械密封沖洗管堵塞造成機(jī)械密封失效而產(chǎn)生泄露 。

（3）根據(jù)輸油泵的運(yùn)行時(shí)間，定期對(duì)輸油部機(jī)械密封的補(bǔ)償裝置、動(dòng)靜環(huán)端面、密封圈進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處置更換。

（4）將機(jī)械密封泄漏納入報(bào)警聯(lián)鎖，當(dāng)主輸泵機(jī)械密封泄漏量增大時(shí)，浮球液位開關(guān)報(bào)警觸發(fā)聯(lián)鎖，緊急停運(yùn)輸油泵并關(guān)閉泵進(jìn)出口閥，防止油品大量外溢和事態(tài)的擴(kuò)大。

（5）在距離輸油泵就近區(qū)域加裝可燃?xì)怏w探頭，當(dāng)可燃?xì)怏w探頭檢測到油品泄漏，值班人員能第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場進(jìn)行查看確認(rèn)，并及時(shí)開展相應(yīng)處置，防止事態(tài)的擴(kuò)大。

4 、如何提高輸油泵機(jī)械密封有效性

首先，必須加強(qiáng)機(jī)械密封安裝的可靠性，安裝前，必須對(duì)機(jī)械密封的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。例如對(duì)密封結(jié)構(gòu)中端蓋上的螺母進(jìn)行逐個(gè)檢查，并按照規(guī)定的扭矩將其擰緊，做好泵機(jī)組地對(duì)中調(diào)試，確保輸油泵的軸承和旋轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，防止有磨損的部位產(chǎn)生；對(duì)設(shè)備中的各種管道和連接裝置進(jìn)行逐項(xiàng)檢查，尤其是密封裝置中的沖洗管道、密封中的泄漏管道等重要部位，在輸油泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，應(yīng)按照規(guī)定時(shí)間對(duì)密封裝置中的沖洗管道、泵振動(dòng)、溫度情況進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)密監(jiān)測機(jī)械密封的泄漏情況。

5、技術(shù)措施

5.1構(gòu)建合理的結(jié)構(gòu)

成品油輸送泵主要是輸送柴油、煤油、汽油等介質(zhì)，這些都屬于易揮發(fā)性的油品，輸送壓力較高，溫度為常溫。綜合考慮要運(yùn)用自帶沖洗的單端面平衡機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，利用多彈簧的結(jié)構(gòu)來保障密封端面的緊密貼合。一般來說，傳動(dòng)方式要采取加長圓耳的結(jié)構(gòu)，更加靈活有效，能夠傳遞較大的扭拒，保障具有一定的浮動(dòng)性。靜止環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)要采取整體的結(jié)構(gòu)，這樣能夠具有一定的抗變形能力，為了保障安裝的可靠性，避免出現(xiàn)密封損壞的情況，機(jī)械密封要采取集裝式的結(jié)構(gòu)。

5.2最佳端面參數(shù)

（1）確定密封面的合理尺寸。一般來說，機(jī)械密封端面的尺寸會(huì)隨著介質(zhì)特點(diǎn)。軸徑大小而出現(xiàn)一定的變化。對(duì)于壓力比較高的輕質(zhì)成品油來說，要保障密封面尺寸的最大化，一方面能夠滿足強(qiáng)度的要求，另一方面要提高整體的耐磨性。除此之外，較大的端面比壓也能夠保障整體運(yùn)行的可靠性，在發(fā)生軸串超標(biāo)情況時(shí)，寬面不會(huì)出現(xiàn)破碎的情況。

（2）保證彈簧比壓的合理性。彈簧比壓的大小要滿足機(jī)械密封抗振、抗軸串、預(yù)緊端面的需求，由于輕質(zhì)成品油具有易揮發(fā)性的特點(diǎn)，有關(guān)人員要保障彈簧比壓取較小值，范圍在0.13 ～0.18 MPa內(nèi)，有效地緩解抽真空的不良影響。

（3）選取科學(xué)的載荷系數(shù)。長期的機(jī)械密封理論研究試驗(yàn)和市場運(yùn)用，使得有關(guān)人員對(duì)易揮發(fā)的輕質(zhì)成品油的認(rèn)知更加全面，在常溫中高壓的情況下，其荷載系數(shù)要比介質(zhì)反壓膜系數(shù)高0.05 ～0. 15，這樣能夠保障機(jī)械密封端面的緊密貼合，同時(shí)也能夠緩解高壓對(duì)于密封端面比壓的影響。

5.3保障材料的科學(xué)和優(yōu)質(zhì)性

材料的科學(xué)性是保障機(jī)械密封的重點(diǎn)。有關(guān)人員要結(jié)合成品油的工藝需求和介質(zhì)特征，從各個(gè)角度做好材料的選擇。首先，有關(guān)人員要保障材料的剛度和強(qiáng)度，其次要考慮材料的散熱能力和加工穩(wěn)定性。由于成品油具有易揮發(fā)性的特點(diǎn)，摩擦副材料要選擇石墨等材質(zhì)，彈簧必須要保障耐腐蝕性好、彈力均勻，可以選擇不易失彈的合金材質(zhì)。輔助密封材料要選擇耐溫性、耐老性、彈性和耐腐蝕性較好的材質(zhì)，金屬元件要選取不銹鋼材料。

結(jié)束語

機(jī)械密封是輸油泵密封的關(guān)鍵部位，機(jī)械密封性能優(yōu)劣不僅決定輸油泵運(yùn)行中對(duì)輸送介質(zhì)的密封性能，也直接影響其運(yùn)行工況及機(jī)械密封使用壽命。同時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)機(jī)械密封泄漏時(shí)，有效的應(yīng)急處置也將大大提高輸油生產(chǎn)的安全。所以，提高輸油泵的密封水平，增強(qiáng)機(jī)械密封泄漏的應(yīng)急處置，也就提高了輸油管道的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。