高危介质双密封机泵的应用及其常见冲洗方案的使用注意事项

陈敏男

（中国石油抚顺石化公司， 辽宁 抚顺 113001）

高危介质双密封机泵的应用及其常见冲洗方案的使用注意事项

陈敏男

（中国石油抚顺石化公司， 辽宁 抚顺 113001）

在实际操作中，高危介质机泵的使用越来越引起一线员工及管理者的重视。员工及管理者应首先熟知高危介质机泵双密封的结构及其工作原理，从而明确维护难点与关键步骤，做到主动避免人为疏漏引起的机封泄漏，保证长周期运行。了解常用高危介质泵机泵的原理，及其在使用PLAN52与PLAN53A冲洗方案时的使用注意事项，十分必要。

高危介质泵；双密封；机泵维护。

密封泄漏一直是工业生产中的一大顽疾，尤其是炼化企业，高危介质在生产过程中大量存在。易燃的轻油、高温的热油、易挥发的 C1-C4组分，有毒有害的剧毒气体与液体。这些都给安全生产埋下了巨大的隐患。一旦泄漏后果不堪设想。

对于防止密封的泄漏，从密封诞生起，人们对密封的改造就从未停止过。为了延长密封的使用时间及提高其安全性能。机械密封经历了由大弹簧到小弹簧，由小弹簧到波纹管的发展过程。之后针对于高危介质泵的安全性，又从单端面密封过度至双端面密封［1］。目前，中石油各炼厂已经陆续完成了高危介质机泵的密封改造。各轻烃类及易燃高温热油机泵由过去的单级密封改造至双密封。

简单的讲机封进行串级提高了安全系数，给密封突然泄漏提供了停泵与切换的时间。 但安全是有代价的，机封的升级带来了新的操作要求，新的机封附件带来了新的泄漏点，远传仪表的假象，冬季生产需要注意的检查要点，都给高危介质机泵的维护及使用带来了新的要求。正所谓越复杂与精密的机器维护起来就越困难，所以明确高危介质机泵密封的原理与使用要点对生产至关重要。

1 双密封密封的适用情况

一般来讲，使用双密封的机泵多为具有以下三个特点。（1）泵送介质为高危、有毒、有害的介质，一旦泄漏将会对人体的健康产生巨大的危害; （2）泵送介质是高温介质，因此在输送的过程中，当泵送的温度超过了介质的燃点后，一旦出现了泄漏，就很有可能发生燃烧危险以及造成烫伤的可能;（3）介质在泄漏时会对环境产生极大的影响［2］。

2 常见双密封冲洗方案及其原理

2.1 常见高危介质机泵双密封的冲洗方案

一般常见的高危介质机泵常见的冲洗方案有API682-2004/ PLAN 52（图 1）、API682-2004/ PLAN 53A（图2）、API682-2004/ PLAN 53B他们的区别主要差别在于储罐是否为常压及储罐压力来源与布置。

PLAN 52方案为缓冲液罐内常压，一旦一级密封发生泄漏，高危介质将由缓冲液导管进入缓冲液储液罐，之后触发缓冲液高液位报警，之后由上方泄放线进入泄放系统，安全排放。此方案适合液态烃，轻质油等不易凝结的介质。

图1 52方案Fig.1 PLAN 52

图2 53A方案Fig.2 PLAN 53A

53A方案为储罐内存压，压力由现场氮气线提供，一般缓冲液罐内压力高于密封腔介质压力0.14～0.41 MPa，一旦一级密封发生泄漏，储液罐介质将进入密封腔，避免高危介质外泄。此方案适合高温热油或降温后易凝结的介质。

53B方案为储罐内存压，压力由现场蓄能器提供，一般缓冲液罐内压力高于密封腔介质压力0.14～0.41 MPa，一旦一级密封发生泄漏，储液罐介质将进入密封腔，避免高危介质外泄。此方案适合高温热油或降温后易凝结的介质且现场不具备外供气源的连接。

2.2 双密封的密封原理

其实双密封的原理很好理解。首先我们知道，任何密封件在相互摩擦时都会产生热量。而且任何物体一旦发生干摩擦后都会产生难以控制的热量及阻力。

双密封由一级密封与二级密封串连安装，二级密封串连在一级密封之后。其中一级密封与普通密封运转方式基本相同，直接作用于密封介质面，防止介质外漏。

在普通密封运转时，由于密封介质与密封面有接触，势必在相对摩擦面上可以形成液膜。在液膜的作用下，热量可以得到良好的控制。但是二级密封是串联在第一级密封之后的，由于第一级密封完全隔断了介质进入第二级密封的密封面。如果没有液体作用于二级密封的密封面，此时运转就一定会产生干摩擦，产生大量的热及阻力，这将严重损毁密封面，导致二级密封瞬间失效。所以高危介质机泵双密封必须配缓冲液储液罐，缓冲液罐内冲缓冲液，为二级密封提供密封面润滑介质。并利用泵送环建立强制循环，以便带走多余热量［3］。

在缓冲液储罐上，普遍设置了液位开关（图 3左），用于侦测缓冲液罐内液位；设置压力开关（图3 中），用于侦测缓冲液罐内压力；设置双金属温度计（图 3 右），用于检测缓冲液罐内缓冲液温度。罐内设置冷却盘管，用于通冷却水降温。

图3 附件Fig.3 Attachments

通过分析液位及压力是否存在异常变化，我们就可以判断机泵是否存在泄漏。

3 远程报警机制及其原理

高危介质机泵普遍设置了远传警报系统，信号由现场传至控制室，并设声光报警。通过解读报警信号，我们就可以了解现场机泵的突发情况。抓住机泵在泄露初期的黄金5 min。及时处理并将机泵切换至备用设备。

在API682-2004/ PLAN 52时，机泵如发生泄露将有介质由一级密封泄露至二级密封，由缓冲液导管流至缓冲液罐，罐内液体将根据泄漏速度快速上升，最终将触发液位高液位报警，同时根据泄放速度还会触发系统高压力报警。如发现此报警，应立即前往现场查看情况。

在API682-2004/ PLAN 53A及API682-2004/PLAN 53B时，机泵如发生泄露，缓冲液在外供压力的作用下将由二级密封向一级密封泄漏，缓冲液罐液位将根据泄露速度快速降低，最终将触发系统低液位报警。如发现此报警，应立即前往现场查看情况。

4 缓冲液的选择

缓冲液的选择应考虑以下几点：

（1）缓冲液必须与被密封介质具有相容性且对工艺系统没有污染。 （2）应具有润滑性，洁净而且能将摩擦所带来的热量传递带走。 （3）不易氧化及变质。（4） 运动粘度最好为 10-32MM/S（40℃）。（5）尽量对人体健康无害。（6）价格合理。［4］

5 日常维护注意事项

5.1 缓冲液罐内的缓冲液要经常检查并定期更换

在实际运转中，由于工况、介质、工艺调整、添加缓冲液等因素的影响，缓冲液罐内的缓冲液除定期消耗外，还有可能混入一些介质及杂质，导致缓冲液品质变差。这将影响缓冲液对二级密封的润滑工况，将导致二级密封使用寿命降低，如缓冲液内存在杂质，将有可能引起二级密封泄漏[5]。所以在操作中要经常检查并定期更换缓冲液［6］。

5.2 发生渗漏时不要盲目的更换机械密封

在实际运转中我们应该注意，由于介质和工况等原因（如机泵抽空），将导致一级密封微渗。如每班8 h时泄漏量不超过20 mm液面玻璃板高度，可继续观察运转。由于密封面杂质引起的泄漏，将有极大可能在之后的运转中得到缓解甚至解决。

5.3 为什么52方案缓冲液罐内偶尔会出现小气泡

——机泵泄漏缓冲液罐的现象

针对于52方案，在现场机泵发生泄漏发生时，对于介质绝对蒸汽压大于0.1 MPa的闪蒸烃类，泄漏到储液罐内急骤蒸发并与缓冲液分离、气体将进入泄放系统。

对于介质内绝对蒸汽压小于0.1 MPa的非闪蒸烃类、泄露液会在储液罐与缓冲液混合、降低缓冲液的浓度、影响缓冲液的性能。

5.4 加注缓冲液注意事项

需定期检查或更换白油罐内的白油。在加油时应同时注意，尽量不要加入32#以上的油品充当缓冲液，粘度过大的油品长时间充当缓冲液将对二级密封面产生一定的影响。过于粘稠的液体在高速运转下将对密封面上的侵锑石墨环产生粘连作用，使金属锑析出，影响密封环性能，最终导致二级密封泄漏。

5.5 在北方应注意缓冲液导管不要发生冻凝

在我国北方冬季天气寒冷，在高危介质泵起泵时应尤其注意缓冲液导管的温度。在现场的运转中发现，一些含有水分的轻烃介质，会因为一级密封微渗，在泵送环及管线内积聚水分，在极端天气情况下，有可能产生冻凝并引起缓冲液循环不畅甚至中断，此时运转机泵将对机泵二级密封的寿命带来致命的影响，导致机封泄漏。所以在北方冬季，室外高危介质机泵起泵前，应务必对缓冲液管路进行检查。如有条件，应用现场蒸汽或热水加热管路至20 ℃。

5.6 在首次启动双密封高危介质泵时必须盘车充缓冲液

由于二级密封及其密封腔室内的缓冲液由导管与缓冲液罐连接，在首次启动或大修后，由于缓冲液还没有充满二级密封腔室，所以在起泵时容易产生干摩擦，从而损坏二级密封。所以在启动前必须连续手动盘车将缓冲液带入密封腔。待缓冲液循环建立后方可安全起泵。

6 结 语

经过现场的实际应用，证明高危介质机泵改造（由单级密封改为双密封）成效显著。对比之前，机械密封泄漏率与维修频次明显降低。同时由于机封采取串级连接，在机封内有杂质渗漏的情况下，提供了一个较为安全的磨合环境，侧面上也降低了密封的更换频率。

事实证明，通过对现场的完善管理，正确理解和使用双封系统，可以保证装置的长周期运行。

［1］於秋萍,孙见君,涂桥安,马晨波. 接触式机械密封基本性能研究进展[J]. 流体机械,2015,43(02):41-47.

［2］齐金梅.双端面波纹管机械密封在高危机泵上的应用[J].设备管理与维修,2016,(S1):84-85.

［3］唐桂东.双端面机械密封在高危油泵上的应用[J].设备管理与维修,2012,(08):57-59.

［4］潘从锦,刘强,赵凯,阿不都热合曼·吐尔逊. 高危泵双端面密封及隔离液的选择[J]. 炼油技术与工程,2014,44(12):34-36.

［5］顾红梅. 双端面机械密封泄漏原因分析与对策[J]. 中国设备工程,2010(04):55-56.

［6］赵辉. 浅谈双端面机械密封[J]. 中国设备工程,2016(01):74-76.

Application of Double Seal Pump for High Risk Medium and Precautions for Using Common Flushing Schemes

CHEN Min-nan
（PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113001，China）

In actual operation, the use of high risk medium pump has attracted more and more attention of front-line employees and managers. Employees and managers should first know the double seal structure and working principle of high risk medium pump, so as to clarify the maintenance difficulties and key steps, and take the initiative to avoid leakage caused by human errors, ensure long period operation of the pump. In this paper, the working principle of common high risk medium pump was introduced, and precautions for using PLAN52 and PLAN53A flushing programs were discussed.

High-risk medium pump；Cascade mechanical seal；Pump maintenance

TQ 052

A

1671-0460（2017）11-2366-03

2017-08-19

陈敏男（1986-），男，辽宁省抚顺市人，助理工程师，2005年毕业于辽宁石油化工大学机械设计制造及其自动化专业，目前从事石化炼厂转动设备管理工作。E-mail：cmn@petrochina.com.cn。