李飛

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

關(guān)鍵詞：主輸泵；機(jī)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(chǎng)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(dòng)機(jī)械，其內(nèi)部動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生流動(dòng)和壓力，主要是通過(guò)流體流過(guò)泵的葉輪和相關(guān)的固定通道時(shí)產(chǎn)生速度變化向流體提供有用的能量，也就是說(shuō)它是一種“旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)”泵。機(jī)械密封是流體裝置和動(dòng)力機(jī)械中的重要密封裝置，對(duì)離心泵的正常運(yùn)行有著直接關(guān)系，當(dāng)機(jī)械密封泄漏量超過(guò)60滴/分鐘（輕油）或者30滴/分鐘（重油）時(shí)，離心泵不能繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)立即停泵進(jìn)行檢查處理，然后再繼續(xù)運(yùn)行，所以機(jī)械密封的可靠性和長(zhǎng)期性，直接影響主輸泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、離心泵及機(jī)械密封的工作原理

1、離心泵的工作原理

離心泵運(yùn)行前，泵內(nèi)充滿了液態(tài)。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪帶動(dòng)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(jìn)入蝸殼后，由于蝸殼流道的不斷擴(kuò)大，液體速度逐漸降低，一部分動(dòng)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(shí)，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(bǔ)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(dá)到持續(xù)提供靜壓能。

2、機(jī)械密封的工作原理

機(jī)械密封亦稱端面密封，是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面，在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)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(duì)滑動(dòng)，從而達(dá)到防止回轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)腔工作流體泄漏。機(jī)械密封主要由端面密封副（動(dòng)環(huán)和靜環(huán)）、彈性元件、輔助密封（O型圈）、傳動(dòng)件、防轉(zhuǎn)件和緊固件組成。

二、機(jī)械密封泄漏原因分析

根據(jù)機(jī)械密封的組成可知，造成機(jī)械密封泄漏的原因主要是端面密封副（動(dòng)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(dòng)件、防轉(zhuǎn)件和緊固件密封失效等。

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

（1）動(dòng)環(huán)和靜環(huán)少數(shù)是因?yàn)檎Ｄp或已達(dá)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(yùn)行工況變化較大、頻繁或維護(hù)不當(dāng)引起的。環(huán)境惡劣主要體現(xiàn)在泵運(yùn)行中抽空、氣蝕或較長(zhǎng)時(shí)間憋壓，泵實(shí)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(yùn)行過(guò)程中頻繁啟停或者經(jīng)常調(diào)整管輸流量使整個(gè)管路系統(tǒng)壓力發(fā)生突變，供電系統(tǒng)突然停電或泵機(jī)組故障停機(jī)；維護(hù)不當(dāng)主要體現(xiàn)在日常對(duì)泵機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)方面，如較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，重新起動(dòng)時(shí)沒(méi)有手動(dòng)盤車，機(jī)械密封沖洗管路存在雜質(zhì)堵塞未按要求及時(shí)處理，機(jī)泵未按時(shí)更換潤(rùn)滑油，導(dǎo)致潤(rùn)滑油變黑變質(zhì)，潤(rùn)滑不好，散熱不良。

（2）動(dòng)環(huán)和靜環(huán)材質(zhì)硬度不足造成端面密封副（動(dòng)環(huán)和靜環(huán)）受損或者斷裂。目前，主輸泵機(jī)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(dòng)靜環(huán)在底部受力不均勻，遇到剪切力作用、過(guò)度擠壓時(shí)，致使該部位在機(jī)械密封特定工況下因局部應(yīng)力過(guò)大而容易發(fā)生脆裂，在停泵時(shí)蹦出的碎片剪切斷裂靜環(huán)密封圈。

2、彈性元件失效。機(jī)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(shí)就會(huì)造成機(jī)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(jī)封各彈簧之間的自由高度差太大時(shí)會(huì)造成機(jī)械密封泄漏；當(dāng)彈簧壓縮量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致端面密封摩擦副急劇磨損，瞬間燒毀摩擦副，過(guò)度的壓縮會(huì)使彈簧元件產(chǎn)生永久塑性變形，碳化硅動(dòng)環(huán)龜裂，從而失去調(diào)節(jié)動(dòng)環(huán)端面的能力；彈簧壓縮量太小會(huì)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(zhǎng)期在交變載荷的作用下，會(huì)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(duì)，耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗老化性能差時(shí)，容易導(dǎo)致密封圈過(guò)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(jìn)的表面存在毛刺、倒角不光滑或角倒圓不夠大時(shí)容易造成密封圈失效或者受損。

三、機(jī)械密封泄漏處理措施

1、當(dāng)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)因?yàn)檎Ｄp或已達(dá)到使用壽命導(dǎo)致受損或者斷裂引起機(jī)械密封泄漏時(shí)，應(yīng)停泵對(duì)機(jī)封動(dòng)環(huán)和靜環(huán)進(jìn)行更換處理；因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境惡劣、運(yùn)行工況變化較大、頻繁或維護(hù)不當(dāng)引起動(dòng)環(huán)和靜環(huán)受損或者斷裂而導(dǎo)致機(jī)封泄漏時(shí)，應(yīng)分析造成機(jī)封泄漏的原因，再對(duì)受損或者破裂的動(dòng)靜環(huán)進(jìn)行更換。如機(jī)械密封沖洗管路存在雜質(zhì)堵塞，導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)密封表面存在有局部過(guò)熱引起密封失效，應(yīng)及時(shí)清洗機(jī)封沖洗管路，確保動(dòng)靜環(huán)密封表面散熱良好；當(dāng)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)材質(zhì)硬度不足造成機(jī)封泄漏時(shí)，應(yīng)將碳化硅材質(zhì)的動(dòng)靜環(huán)更換為硬質(zhì)合金材質(zhì)的動(dòng)靜環(huán)，避免出現(xiàn)因密封副碎裂引起的機(jī)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(jī)械密封泄漏時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換彈簧，對(duì)斷裂的金屬波紋管進(jìn)行重新焊接。當(dāng)彈簧端面偏斜或多彈簧型機(jī)封各彈簧之間的自由高度差太大時(shí)，會(huì)造成機(jī)械密封泄漏，應(yīng)對(duì)彈簧端面進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)多彈簧型機(jī)封各彈簧之間的自由高度差進(jìn)行調(diào)整確保高度差符合要求；當(dāng)彈簧壓縮量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致端面密封摩擦副急劇磨損，瞬間燒毀摩擦副，過(guò)度的壓縮會(huì)使彈簧元件產(chǎn)生永久塑性變形，碳化硅動(dòng)環(huán)龜裂，從而失去調(diào)節(jié)動(dòng)環(huán)端面的能力，應(yīng)更換摩擦副、彈簧和動(dòng)環(huán)；彈簧壓縮量太小應(yīng)及時(shí)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(jī)械密封泄漏時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換密封圈確保機(jī)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(jìn)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(jī)封泄漏時(shí)，應(yīng)對(duì)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(yǔ)

造成離心泵機(jī)械密封泄漏的原因較多，在實(shí)際工作中機(jī)械密封發(fā)生泄漏時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)械密封進(jìn)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(jī)械密封能夠正常運(yùn)行。離心泵機(jī)封泄漏與日常維護(hù)息息相關(guān)，定期對(duì)離心泵進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)日常維護(hù)保養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題引起重視并及時(shí)解決有助于提高離心泵機(jī)封的使用壽命。

作者單位：國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)華南分公司貴州輸油部