淺析主輸泵機械密封泄漏原因及處理措施

李飛

摘? 要：隨著油氣管道逐年運行，設(shè)備老化，管線上的設(shè)備出現(xiàn)各種問題，其中主輸油泵機械密封泄漏問題較為嚴(yán)重，對其開展機封泄漏控制勢在必行，必須引起足夠的重視并解決這一問題。本文主要闡述主輸泵的工作原理，分析主輸泵機械密封泄漏的原因，并提出機械密封泄漏的處理措施。

關(guān)鍵詞：主輸泵；機械密封泄漏；工作原理；泄漏原因；處理措施

主輸泵大多是離心泵，是輸油站場的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于輸油管道加壓，為輸送油品提供能量。離心泵是一種轉(zhuǎn)動機械，其內(nèi)部動態(tài)地產(chǎn)生流動和壓力，主要是通過流體流過泵的葉輪和相關(guān)的固定通道時產(chǎn)生速度變化向流體提供有用的能量，也就是說它是一種“旋轉(zhuǎn)動態(tài)”泵。機械密封是流體裝置和動力機械中的重要密封裝置，對離心泵的正常運行有著直接關(guān)系，當(dāng)機械密封泄漏量超過60滴/分鐘（輕油）或者30滴/分鐘（重油）時，離心泵不能繼續(xù)運行，應(yīng)立即停泵進行檢查處理，然后再繼續(xù)運行，所以機械密封的可靠性和長期性，直接影響主輸泵的安全穩(wěn)定運行。

一、離心泵及機械密封的工作原理

1、離心泵的工作原理

離心泵運行前，泵內(nèi)充滿了液態(tài)。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉輪帶動葉片間的液體一起旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，液體從葉輪中心被甩向葉輪邊緣，液體的壓力和速度都有所提高。當(dāng)液體進入蝸殼后，由于蝸殼流道的不斷擴大，液體速度逐漸降低，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，液體以較大的壓力被甩出，在液體被甩向葉輪外緣的同時，葉輪中心線（及葉輪的吸入口）液體減少，出現(xiàn)負(fù)壓（或真空），則常用液體不斷補充至葉輪中心線（吸入口處）。于是，離心泵葉輪源源不斷輸送著液體，達到持續(xù)提供靜壓能。

2、機械密封的工作原理

機械密封亦稱端面密封，是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面，在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力（或磁力）作用下，依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合，并相對滑動，從而達到防止回轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)腔工作流體泄漏。機械密封主要由端面密封副（動環(huán)和靜環(huán)）、彈性元件、輔助密封（O型圈）、傳動件、防轉(zhuǎn)件和緊固件組成。

二、機械密封泄漏原因分析

根據(jù)機械密封的組成可知，造成機械密封泄漏的原因主要是端面密封副（動環(huán)和靜環(huán)）受損或者斷裂，彈性元件失效，輔助密封失效或者受損，傳動件、防轉(zhuǎn)件和緊固件密封失效等。

1、端面密封副（動環(huán)和靜環(huán)）受損或者斷裂。造成端面密封副（動環(huán)和靜環(huán)）受損或者斷裂的原因很多，主要有以下幾點：

（1）動環(huán)和靜環(huán)少數(shù)是因為正常磨損或已達到使用壽命導(dǎo)致受損或者斷裂，大多數(shù)是由于工作環(huán)境惡劣，運行工況變化較大、頻繁或維護不當(dāng)引起的。環(huán)境惡劣主要體現(xiàn)在泵運行中抽空、氣蝕或較長時間憋壓，泵實際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，介質(zhì)中腐蝕性、聚合性、結(jié)膠性物質(zhì)增多，環(huán)境溫度急劇變化等；工況變化較大、頻繁主要體現(xiàn)在泵運行過程中頻繁啟?；蛘呓?jīng)常調(diào)整管輸流量使整個管路系統(tǒng)壓力發(fā)生突變，供電系統(tǒng)突然停電或泵機組故障停機；維護不當(dāng)主要體現(xiàn)在日常對泵機組維護保養(yǎng)方面，如較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，機械密封沖洗管路存在雜質(zhì)堵塞未按要求及時處理，機泵未按時更換潤滑油，導(dǎo)致潤滑油變黑變質(zhì)，潤滑不好，散熱不良。

（2）動環(huán)和靜環(huán)材質(zhì)硬度不足造成端面密封副（動環(huán)和靜環(huán)）受損或者斷裂。目前，主輸泵機械密封副大多使用碳化硅材質(zhì)，該材質(zhì)具有硬脆特質(zhì)，碳化硅材質(zhì)的動靜環(huán)在底部受力不均勻，遇到剪切力作用、過度擠壓時，致使該部位在機械密封特定工況下因局部應(yīng)力過大而容易發(fā)生脆裂，在停泵時蹦出的碎片剪切斷裂靜環(huán)密封圈。

2、彈性元件失效。機械密封的彈性元件失效主要體現(xiàn)在彈簧或波紋管斷裂。當(dāng)彈簧或波紋管斷裂失效時就會造成機械密封泄漏，具體體現(xiàn)在彈簧缺陷和密封端面缺陷上。當(dāng)彈簧端面偏斜或多彈簧型機封各彈簧之間的自由高度差太大時會造成機械密封泄漏；當(dāng)彈簧壓縮量過大會導(dǎo)致端面密封摩擦副急劇磨損，瞬間燒毀摩擦副，過度的壓縮會使彈簧元件產(chǎn)生永久塑性變形，碳化硅動環(huán)龜裂，從而失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力；彈簧壓縮量太小會導(dǎo)致端面密封摩擦副存在間歇，密封不嚴(yán)，從而導(dǎo)致密封失效。當(dāng)彈性元件長期在交變載荷的作用下，會使波紋管發(fā)生疲勞損壞，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蓴嗔?，從而使彈性元件失效?/p>

3、輔助密封失效或者受損。輔助密封主要是指密封圈，當(dāng)密封圈的材料不對，耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗老化性能差時，容易導(dǎo)致密封圈過早發(fā)生變形、膨脹老化、腐蝕受損、破裂和融解等，從而造成密封圈失效或受損。如“O”型密封圈的壓縮量太大，容易裝不下，太小，密封效果不好；安裝密封圈的軸、密封端蓋和密封腔，在“O”形密封圈推進的表面存在毛刺、倒角不光滑或角倒圓不夠大時容易造成密封圈失效或者受損。

三、機械密封泄漏處理措施

1、當(dāng)動環(huán)和靜環(huán)因為正常磨損或已達到使用壽命導(dǎo)致受損或者斷裂引起機械密封泄漏時，應(yīng)停泵對機封動環(huán)和靜環(huán)進行更換處理；因為工作環(huán)境惡劣、運行工況變化較大、頻繁或維護不當(dāng)引起動環(huán)和靜環(huán)受損或者斷裂而導(dǎo)致機封泄漏時，應(yīng)分析造成機封泄漏的原因，再對受損或者破裂的動靜環(huán)進行更換。如機械密封沖洗管路存在雜質(zhì)堵塞，導(dǎo)致動靜環(huán)密封表面存在有局部過熱引起密封失效，應(yīng)及時清洗機封沖洗管路，確保動靜環(huán)密封表面散熱良好；當(dāng)動環(huán)和靜環(huán)材質(zhì)硬度不足造成機封泄漏時，應(yīng)將碳化硅材質(zhì)的動靜環(huán)更換為硬質(zhì)合金材質(zhì)的動靜環(huán)，避免出現(xiàn)因密封副碎裂引起的機械密封大量泄漏。

2、當(dāng)焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下發(fā)生破裂引起機械密封泄漏時，應(yīng)及時更換彈簧，對斷裂的金屬波紋管進行重新焊接。當(dāng)彈簧端面偏斜或多彈簧型機封各彈簧之間的自由高度差太大時，會造成機械密封泄漏，應(yīng)對彈簧端面進行調(diào)整，并對多彈簧型機封各彈簧之間的自由高度差進行調(diào)整確保高度差符合要求；當(dāng)彈簧壓縮量過大會導(dǎo)致端面密封摩擦副急劇磨損，瞬間燒毀摩擦副，過度的壓縮會使彈簧元件產(chǎn)生永久塑性變形，碳化硅動環(huán)龜裂，從而失去調(diào)節(jié)動環(huán)端面的能力，應(yīng)更換摩擦副、彈簧和動環(huán)；彈簧壓縮量太小應(yīng)及時調(diào)整彈簧壓縮量。

3、當(dāng)密封圈發(fā)生變形、膨脹老化、腐蝕受損、破裂和融解而造成機械密封泄漏時，應(yīng)及時更換密封圈確保機械密封良好。當(dāng)安裝密封圈的軸、密封端蓋和密封腔，在“O”形密封圈推進的表面存在毛刺、倒角不光滑或角倒圓不夠大而造成密封圈失效或者受損引起機封泄漏時，應(yīng)對毛刺和不光滑的倒角，適當(dāng)修整平滑，適當(dāng)加大圓弧和倒角，修整平滑。

四、結(jié)束語

造成離心泵機械密封泄漏的原因較多，在實際工作中機械密封發(fā)生泄漏時，應(yīng)對機械密封進行全面解體，查找泄漏的具體原因，然后確定具體的檢修方案，更換受損的零部件保證機械密封能夠正常運行。離心泵機封泄漏與日常維護息息相關(guān)，定期對離心泵進行維護保養(yǎng)，對日常維護保養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)的問題引起重視并及時解決有助于提高離心泵機封的使用壽命。

作者單位：國家管網(wǎng)集團華南分公司貴州輸油部