输油主泵机械密封的典型故障分析

摘 要：中石油管道联合有限公司西部甘肃输油气分公司某输油站设有4台外输主泵，该泵为7级泵，采用国内某厂家生产的集装式机械密封。自2013年投產至今，4台外输泵机械密封出现过很多故障。本论文主要选取机械密封甩油和泄漏量较大2种故障进行分析，希望对后期泵的运行和故障处理有一定的帮助作用。

关键词：原油输油泵；机械密封；甩油；泄露量大

中石油管道联合有限公司西部甘肃输油气分公司某输油站使用国内某品牌多级离心式原油输油泵，驱动及非驱动端轴端各采用一套集装式机械密封，自投产后多台泵相继出现过驱动及非驱动端机械密封不同程度的甩油、泄露大现象。运行过程中现场结合机械密封故障现象，对故障机械密封进行拆解，发现了问题原因，采取维修措施并进行了现场测试，目前取得了良好的效果。

1 机械密封典型故障分析

机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。常用机械密封结构由静止环（静环）、旋转环（动环）、弹性元件、弹簧座、紧定螺钉、旋转环辅助密封圈、和静止环辅助密封圈等元件组成，防转销固定在压盖上以防止静环转动。

1.1 机械密封泄露甩油原因及解决办法

1.1.1 静态情况下泄露

泵投运初期，泵在冲压非运行工况下出现了机械密封渗漏的情况，根据该泵出厂设计要求经过核算泵入口压力0.4～1.6兆帕，出口压力11.2～14.7兆帕，由于该型号的机械密封采用PLAN31方案，并且按照闭阀扬程以及叶轮扬程提高入口压力，即：密封腔压力=（0.4～1.6）+1455×9.81×0.8437/1000=（0.4～1.6）+1.72=2.12～3.32兆帕，该型号的QB机械密封设计动态压力51.7bar，静态压力72bar，完全满足现场密封腔压力等级，所以机械密封选型是合适的；然后对机械密封解体检查，打开机械密封后发现动静环表面及弹簧座内附着有黄色的水垢（投产初期采取水连运投产方式时产生），经过对机械密封内部清理和更换动静环后再次回装冲压测试，静压泄露的现象消失。

1.1.2 泵动态运行时机械密封间歇性的甩油

泵机组运行时机械密封夏季甩油量要明显少于冬季机封甩油量，通过抽取冬季和夏季所输油品物性参数取平均值发现，油品物性的变化与现场机械密封甩油有一定的关系，夏季和冬季分别对出现过甩油的2台机械密封进行解体发现冬季运行泵机械密封静环座内沉积物较多，补偿弹簧表面被较厚的凝油附着，动环背面的O型圈被胶质物粘黏于动环座内完全失去了随动性，机封D口处凝油较多。由于原油粘度大，流动性差，再加上冬季室外温度较低，排污管线伴热温度不够，排污管线内渗漏出来的原油无法及时全部流入Plan65系统、或者是Plan65系统由于原油凝结堵死，导致有部分原油在机械密封锁环出被甩出。

采取措施：首先在静环后到节流环中间加工一个环形沟槽，有利于端面漏出的原油储存并迅速导入排残口进入PLAN65收集管路，最大限度便于渗漏出来的原油流入排残口并流入收集系统中，避免沿轴甩出。其次对机械密封泄露收集排污管线伴热系统进行重新布置，确保排污管线内部温度足够，使泄露的原油及时全部流入下游。

1.2 机械密封泄漏量偏大原因及解决办法

由于该泵机械密封在运行中出现过泄漏量较大导致停泵的现象，现场对故障机械密封返厂检测，发现密封内部出现结蜡及胶质现象，在动态O型圈及环面两侧处堆积凝结物的情况确定，结蜡、凝结胶质物等是造成密封无法良好的浮动补偿从而出现泄漏量偏大的关键原因。

处理措施：①泵机组在停车时泵体温度较低，从而会析出蜡或者胶质物，可以在开泵前暖泵，密封处可以类似低温甲醇泵一样，在Q口通入热N2气，融化掉析出蜡或者胶质，如果不具备热氮气可以通熱水代替。②泵正常运行过程中出现胶质和蜡状物时，则需要化验检测是否是由于进入泵体内的原油温度太低造成的析出，倘若不是由于物性的原因，则属于机械密封特殊工况的设计选型缺陷。后期通过采取对机械密封的改造，将弹簧式补偿方式改为波纹管式的形式，首先增强了耐压性，调节了弹力的线性关系，内径设计45°斜角，将阻塞弹簧式密封的粘稠颗粒甩出，实现自动清洗功能；其次改造后的波纹管式机械密封将补偿部分安装于静环座内。通过这两个点的改造不当大大减小了由于弹簧被胶质物粘结导致的动静环贴合不完全的情况，而且避免了动环座内的O型圈被胶质物凝结抱死随动性差的情况，通过改造后启泵试运行发现泄漏量明显较少，效果良好。

2 泵机组机械密封使用中管理要求

2.1 定期维护保养

针对已泵机组要定期对机械密封冲洗管路集排污管路进行检查，确保伴热系统完好，排污管线顺畅，对新投用的泵机组要确保介质洁净对机械密封无伤害情况下使用，对长时间没有运行的泵机组在启动前对机械密封进行吹扫清洗，对老化龟裂的O型密封圈及时更换，保证足够的密封性。

2.2 日常要求

定期检测油品物性，针对油品批次后改变后介质内成分的变化，要及时于外界温度做好参考，确保温差后的实际温度满足机械密封的需要。另外保证所输送油品的洁净度，做好油品进泵前的过滤工作，避免颗粒物对动静环面的损伤，引起的大量泄漏。

3 总结

合理选择机械密封的结构型式和冲洗方案，对泵机组运行以至于安全生产运行有很的影响，其次加强设备运行管理也是非常重要的。

作者简介：

刘天巍（1987- ），男，汉族，甘肃临泽人，西部管道甘肃输油气分公司，助理工程师，本科学历，研究方向：长输管道设备管理。