浅析主输泵机械密封泄漏原因及处理措施

李飞

摘  要：随着油气管道逐年运行，设备老化，管线上的设备出现各种问题，其中主输油泵机械密封泄漏问题较为严重，对其开展机封泄漏控制势在必行，必须引起足够的重视并解决这一问题。本文主要阐述主输泵的工作原理，分析主输泵机械密封泄漏的原因，并提出机械密封泄漏的处理措施。

关键词：主输泵；机械密封泄漏；工作原理；泄漏原因；处理措施

主输泵大多是离心泵，是输油站场的关键设备，主要用于输油管道加压，为输送油品提供能量。离心泵是一种转动机械，其内部动态地产生流动和压力，主要是通过流体流过泵的叶轮和相关的固定通道时产生速度变化向流体提供有用的能量，也就是说它是一种“旋转动态”泵。机械密封是流体装置和动力机械中的重要密封装置，对离心泵的正常运行有着直接关系，当机械密封泄漏量超过60滴/分钟（轻油）或者30滴/分钟（重油）时，离心泵不能继续运行，应立即停泵进行检查处理，然后再继续运行，所以机械密封的可靠性和长期性，直接影响主输泵的安全稳定运行。

一、离心泵及机械密封的工作原理

1、离心泵的工作原理

离心泵运行前，泵内充满了液态。当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的液体一起旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮边缘，液体的压力和速度都有所提高。当液体进入蜗壳后，由于蜗壳流道的不断扩大，液体速度逐渐降低，一部分动能转变为静压能，液体以较大的压力被甩出，在液体被甩向叶轮外缘的同时，叶轮中心线（及叶轮的吸入口）液体减少，出现负压（或真空），则常用液体不断补充至叶轮中心线（吸入口处）。于是，离心泵叶轮源源不断输送着液体，达到持续提供静压能。

2、机械密封的工作原理

机械密封亦称端面密封，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（或磁力）作用下，依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合，并相对滑动，从而达到防止回转设备内腔工作流体泄漏。机械密封主要由端面密封副（动环和静环）、弹性元件、辅助密封（O型圈）、传动件、防转件和紧固件组成。

二、机械密封泄漏原因分析

根据机械密封的组成可知，造成机械密封泄漏的原因主要是端面密封副（动环和静环）受损或者断裂，弹性元件失效，辅助密封失效或者受损，传动件、防转件和紧固件密封失效等。

1、端面密封副（动环和静环）受损或者断裂。造成端面密封副（动环和静环）受损或者断裂的原因很多，主要有以下几点：

（1）动环和静环少数是因为正常磨损或已达到使用寿命导致受损或者断裂，大多数是由于工作环境恶劣，运行工况变化较大、频繁或维护不当引起的。环境恶劣主要体现在泵运行中抽空、气蚀或较长时间憋压，泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多，环境温度急剧变化等；工况变化较大、频繁主要体现在泵运行过程中频繁启停或者经常调整管输流量使整个管路系统压力发生突变，供电系统突然停电或泵机组故障停机；维护不当主要体现在日常对泵机组维护保养方面，如较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，机械密封冲洗管路存在杂质堵塞未按要求及时处理，机泵未按时更换润滑油，导致润滑油变黑变质，润滑不好，散热不良。

（2）动环和静环材质硬度不足造成端面密封副（动环和静环）受损或者断裂。目前，主输泵机械密封副大多使用碳化硅材质，该材质具有硬脆特质，碳化硅材质的动静环在底部受力不均匀，遇到剪切力作用、过度挤压时，致使该部位在机械密封特定工况下因局部应力过大而容易发生脆裂，在停泵时蹦出的碎片剪切断裂静环密封圈。

2、弹性元件失效。机械密封的弹性元件失效主要体现在弹簧或波纹管断裂。当弹簧或波纹管断裂失效时就会造成机械密封泄漏，具体体现在弹簧缺陷和密封端面缺陷上。当弹簧端面偏斜或多弹簧型机封各弹簧之间的自由高度差太大时会造成机械密封泄漏；当弹簧压缩量过大会导致端面密封摩擦副急剧磨损，瞬间烧毁摩擦副，过度的压缩会使弹簧元件产生永久塑性变形，碳化硅动环龟裂，从而失去调节动环端面的能力；弹簧压缩量太小会导致端面密封摩擦副存在间歇，密封不严，从而导致密封失效。当弹性元件长期在交变载荷的作用下，会使波纹管发生疲劳损坏，严重的甚至会造成断裂，从而使弹性元件失效。

3、辅助密封失效或者受损。辅助密封主要是指密封圈，当密封圈的材料不对，耐磨、耐腐蚀、耐高温和抗老化性能差时，容易导致密封圈过早发生变形、膨胀老化、腐蚀受损、破裂和融解等，从而造成密封圈失效或受损。如“O”型密封圈的压缩量太大，容易装不下，太小，密封效果不好；安装密封圈的轴、密封端盖和密封腔，在“O”形密封圈推进的表面存在毛刺、倒角不光滑或角倒圆不够大时容易造成密封圈失效或者受损。

三、机械密封泄漏处理措施

1、当动环和静环因为正常磨损或已达到使用寿命导致受损或者断裂引起机械密封泄漏时，应停泵对机封动环和静环进行更换处理；因为工作环境恶劣、运行工况变化较大、频繁或维护不当引起动环和静环受损或者断裂而导致机封泄漏时，应分析造成机封泄漏的原因，再對受损或者破裂的动静环进行更换。如机械密封冲洗管路存在杂质堵塞，导致动静环密封表面存在有局部过热引起密封失效，应及时清洗机封冲洗管路，确保动静环密封表面散热良好；当动环和静环材质硬度不足造成机封泄漏时，应将碳化硅材质的动静环更换为硬质合金材质的动静环，避免出现因密封副碎裂引起的机械密封大量泄漏。

2、当焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下发生破裂引起机械密封泄漏时，应及时更换弹簧，对断裂的金属波纹管进行重新焊接。当弹簧端面偏斜或多弹簧型机封各弹簧之间的自由高度差太大时，会造成机械密封泄漏，应对弹簧端面进行调整，并对多弹簧型机封各弹簧之间的自由高度差进行调整确保高度差符合要求；当弹簧压缩量过大会导致端面密封摩擦副急剧磨损，瞬间烧毁摩擦副，过度的压缩会使弹簧元件产生永久塑性变形，碳化硅动环龟裂，从而失去调节动环端面的能力，应更换摩擦副、弹簧和动环；弹簧压缩量太小应及时调整弹簧压缩量。

3、当密封圈发生变形、膨胀老化、腐蚀受损、破裂和融解而造成机械密封泄漏时，应及时更换密封圈确保机械密封良好。当安装密封圈的轴、密封端盖和密封腔，在“O”形密封圈推进的表面存在毛刺、倒角不光滑或角倒圆不够大而造成密封圈失效或者受损引起机封泄漏时，应对毛刺和不光滑的倒角，适当修整平滑，适当加大圆弧和倒角，修整平滑。

四、结束语

造成离心泵机械密封泄漏的原因较多，在实际工作中机械密封发生泄漏时，应对机械密封进行全面解体，查找泄漏的具体原因，然后确定具体的检修方案，更换受损的零部件保证机械密封能够正常运行。离心泵机封泄漏与日常维护息息相关，定期对离心泵进行维护保养，对日常维护保养中发现的问题引起重视并及时解决有助于提高离心泵机封的使用寿命。

作者单位：国家管网集团华南分公司贵州输油部