蘇杰 高權(quán)寶 褚建輝

【摘要】離心泵機(jī)械密封輔助系統(tǒng)可在三個方面對密封工況進(jìn)行控制和改善：即溫度控制功能、流體替代功能和清除雜質(zhì)功能。合理選用機(jī)械密封輔助系統(tǒng)冷卻液，不僅從根本上改善密封件的工作環(huán)境，延長密封件使用壽命，保證機(jī)械密封的工作穩(wěn)定性、可靠性及安全性，而且還能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。本文以××油田的××聯(lián)合站為例，介紹如何通過改造機(jī)械密封輔助系統(tǒng)工藝來改變冷卻液，并提高經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械密封 冷卻液 工藝改造 經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)械密封的損壞是石油化工裝置中離心泵故障停機(jī)的主要原因。提高機(jī)械密封使用壽命，除傳統(tǒng)的改進(jìn)密封件的材料和結(jié)構(gòu)方法外，最行之有效且經(jīng)濟(jì)的手段是合理采用機(jī)械密封輔助系統(tǒng)：機(jī)械密封系統(tǒng)是通過加入一套輔助設(shè)備，來改變密封件工作環(huán)境的操作工況，如對介質(zhì)種類、腐蝕性、溫度、壓力、粘度、含雜質(zhì)粒度與濃度、危害危險(xiǎn)程度等進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，這樣就把苛刻的高參數(shù)工況轉(zhuǎn)化為普通工況，從根本上改善密封件的工作環(huán)境，延長了密封件的使用壽命，保證了機(jī)械密封的工作穩(wěn)定性、安全性及可靠性，同時(shí)合理選用機(jī)械密封輔助系統(tǒng)所用冷卻液，還能大幅降低設(shè)備的運(yùn)行成本。

1 機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的功能

離心泵的機(jī)械密封裝置一般組成結(jié)構(gòu)為：主密封，副密封，輔助系統(tǒng)。其中主密封的作用是對管道中的工作介質(zhì)起密封作用，副密封對主密封起輔助密封作用，而輔助系統(tǒng)主要是為主密封及副密封提供良好的周圍環(huán)境和保證主密封在最佳工作條件下工作。機(jī)械密封輔助系統(tǒng)可在三個方面對密封工況進(jìn)行控制和改善，即溫度控制功能、流體替代（阻塞/緩沖）功能和清除雜質(zhì)功能。

1.1 溫度控制

機(jī)械密封輔助系統(tǒng)最主要的功能是溫度控制，常見方法如下：沖洗、冷卻、背冷和循環(huán)4種。沖洗的方法是一種控制溫度、延長機(jī)械密封壽命的最有效措施。沖洗可以帶走系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，有效降低軸封箱溫度，防止液膜汽化，改善潤滑條件，防止雜質(zhì)集積和氣囊的形成。沖洗可按沖洗液的來源分類：自（內(nèi)）沖洗和外沖洗^[1]。

1.2 流體替代（阻塞/緩沖）

在某些特定的工況下，單端面密封無法滿足實(shí)際生產(chǎn)中的密封要求，這時(shí)就必須采用有壓或無壓雙重密封，引入阻塞/緩沖流體來代替被密封的介質(zhì)，例如以下情況：

（1）具有毒性或爆炸危險(xiǎn)性的介質(zhì)；

（2）強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)；

（3）潤滑性差或無潤滑性的介質(zhì)等。

1.3 清除雜質(zhì)

在油田的日常生產(chǎn)過程中，用離心泵泵送的管道介質(zhì)經(jīng)常含有各種雜質(zhì)，如污垢、結(jié)晶物、固體顆粒等，這些雜質(zhì)將會增加密封件損壞速度，因此必須采取措施消除^[2]。

（1）在密封介質(zhì)進(jìn)入密封室前，采用過濾器將固體雜質(zhì)分離掉。過濾器用于雜質(zhì)濃度不高的場合（小于2%），否則過濾器需經(jīng)常清潔再生，一般為10～50um。

（2）采用外沖洗方法，使得固體雜質(zhì)難以侵入密封面。在介質(zhì)中雜質(zhì)含量較大，溫度較高時(shí)，推薦采用該方法^[3]。

（3）調(diào)節(jié)溫度，以防止結(jié)晶，對某些溶劑泵密封，此方法較為適用^[4]。

××聯(lián)合站目前采用外沖洗的方式，即利用清水注入密封室進(jìn)行沖洗，來達(dá)到控制機(jī)械密封的溫度以及清除雜質(zhì)的目的。

2 以××聯(lián)合站為例介紹離心泵機(jī)械密封輔助系統(tǒng)流程改造

××聯(lián)合站2#注水站主要負(fù)責(zé)將原油處理脫出的污水進(jìn)行凈化處理，然后由注水泵組將處理后的污水增壓后輸送至各注水管網(wǎng)。目前采用的注水泵為重慶水泵廠制造的高壓離心泵，型號：ZDS120-180，額定流量：Q=120m³/h；入口壓力：P≥0.1MPa；揚(yáng)程：H=1575m；功率：1250KW；轉(zhuǎn)速：2980r/min。一直以來，該注水泵組機(jī)械密封輔助系統(tǒng)選用生活用清水作為冷卻液，由2臺清水管道泵（一用一備）將清水增壓至0.3MPa后輸送到注水泵高低壓端的機(jī)械密封處。

××年底，××聯(lián)合站注水泵組機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了小小的工藝改造，即在3#高壓注水泵進(jìn)口DN350管線與清水管道泵進(jìn)口間增加一條DN32連通管線（工藝流程如圖1所示），從而達(dá)到了用處理過的污水來代替清水作為冷卻液的目的。由于改造后機(jī)械密封冷卻介質(zhì)與注水泵組輸送的介質(zhì)為同一介質(zhì)，故運(yùn)行過程對機(jī)械密封不會造成影響。

3 經(jīng)濟(jì)效益

通過小小的改造，不僅能滿足現(xiàn)有工藝、設(shè)備的運(yùn)行要求，還節(jié)省了大量冷卻用清水，創(chuàng)造了較大經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)水量及經(jīng)濟(jì)效益詳細(xì)計(jì)算如下：

3.1 年節(jié)水量的計(jì)算

清水管道泵排量：4 m³/h；

年節(jié)水量為：4 m³/h×24h×365=35040m³；

3.2 年經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算

生活用清水單價(jià)：6.38元/ m³；

年經(jīng)濟(jì)效益為：35040 m³×6.38元/ m³=22.3555萬元。

4 結(jié)束語

為機(jī)械密封輔助系統(tǒng)選用正確、合理的冷卻液，不但可以改善離心泵的密封效果，大大提高離心泵及其機(jī)械密封的使用壽命，確保機(jī)械密封的安全性、工作穩(wěn)定性及可靠性，而且還能降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭小挺.離心泵機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的選用[J].化工設(shè)計(jì)，2005，15（1）：24-28

[2] 王汝美.機(jī)械密封沖洗的效益[J].流體機(jī)械，1986，（06）

[3] 劉后桂.介紹一種新型的機(jī)械密封[J].潤滑與密封，1980，（06）

[4] 程功.現(xiàn)代機(jī)械密封技術(shù)闖關(guān)[N].中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)報(bào)，2001