魯爾泵機(jī)械密封損壞解決方案

齊林　王偉　吳波

摘? ?要：在輸油站中，輸油泵的使用是關(guān)系到輸油壓力的動力，在錦鐵線路中的輸油泵一直采用德國進(jìn)口的魯爾泵。經(jīng)常在機(jī)械密封部分出現(xiàn)損壞的問題，嚴(yán)重影響設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，為此提出魯爾泵機(jī)械密封損壞解決方案。經(jīng)過對機(jī)械密封拆解分析，以及機(jī)械密封的輔助密封氟橡膠材質(zhì)的O圈老化造成泄漏原因的詳細(xì)分析，并以此提出三種解決措施，完成本文研究。

關(guān)鍵詞：魯爾泵? 機(jī)械密封? 輸油主泵

中圖分類號：TE89? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0100-02

輸油主泵是輸油站的壓力動力源，鐵錦線投產(chǎn)以來出現(xiàn)了輸油主泵為進(jìn)口德國魯爾泵，存在機(jī)械密封壽命短的問題[1]。不但影響工藝安全平穩(wěn)運(yùn)行，機(jī)械密封泄漏造成的油品泄漏風(fēng)險(xiǎn)增大，進(jìn)口設(shè)備更好成本高。本文通過對損壞密封的拆解及現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行剖析，找到設(shè)備問題的根源所在，提出解決方案保證輸油生產(chǎn)安全[2]。

1? 機(jī)械密封拆解分析

機(jī)械密封從工作原理上分為動、靜密封兩部分，靜密封點(diǎn)有4點(diǎn)，分別是軸與軸套、軸套與動環(huán)、靜環(huán)與壓蓋、壓蓋與泵殼[3]。動密封為一點(diǎn)，動環(huán)與靜環(huán)之間密封點(diǎn)。

密封環(huán)與軸套間原油已經(jīng)碳化結(jié)焦，說明靜環(huán)過熱嚴(yán)重形成環(huán)形焦塊，不清理的情況下無法將靜環(huán)從軸套上抽下來，整個縫隙內(nèi)的原油已經(jīng)碳化。靜環(huán)與壓蓋間O圈已經(jīng)嚴(yán)重老化失效，軸與軸套的密封O圈無論是外觀還是質(zhì)感都沒問題。

機(jī)械密封破損，就會發(fā)生泄漏，歸類為輸油泵機(jī)械密封的損壞為兩類：其一，機(jī)械密封的輔助密封氟橡膠材質(zhì)的O圈老化造成泄漏;其二，機(jī)械密封主密封動、靜環(huán)端面破壞造成泄漏。

通過拆解機(jī)械發(fā)現(xiàn)，動環(huán)基本就是新密封狀態(tài)。靜環(huán)清理只是用布擦拭表面，原油焦?fàn)钗锴謇聿桓蓛簦缡褂萌軇╊愐后w徹底進(jìn)行清理，應(yīng)可以恢復(fù)其外觀及端面光潔度。造成機(jī)械密封泄漏的原因，為靜環(huán)與壓蓋間的密封老化造成。

2? 機(jī)械密封的輔助密封氟橡膠材質(zhì)的O圈老化造成泄漏

CHETRA密封是德國的機(jī)械密封品牌，除靜環(huán)與壓蓋間的靜密封其他密封均為一道氟橡膠材質(zhì)的輔助密封。在靜環(huán)與壓蓋間除氟橡膠密封圈，有一道NBR（丁晴橡膠）材質(zhì)加強(qiáng)密封，氟膠密封摸起來已經(jīng)失去彈性，表面光滑失去了橡膠的手感，施加外力后出現(xiàn)較深裂痕，NBR材質(zhì)密封同樣老化發(fā)硬、裂紋而導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏。輸送的介質(zhì)完全符合氟膠及NBR材質(zhì)要求，橡膠密封出現(xiàn)這種老化發(fā)硬原因應(yīng)為長時間處于超過其工作溫度的環(huán)境造成的，已經(jīng)起不到應(yīng)有的密封作用。

2.1 密封沖洗管路長度過長

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際測量，密封沖洗管路總長度約為3.8m。管路上有90°彎頭三處、三通一個、旋風(fēng)式過濾器一個。而鐵秦線老魯爾泵的機(jī)械密封沖洗管路長度僅為40cm，只有90°彎頭一處。長度上鐵錦線的機(jī)械密封沖洗管路長度是以前的10倍。

通過計(jì)算同等流量與壓力差下，新魯爾泵的機(jī)械密封沖洗管路的磨阻h是老魯爾泵的25倍。磨阻的上升，必然導(dǎo)致沖洗量下降，沖洗量下降對機(jī)械密封的冷卻大幅效果降低。

2.2 輸送介質(zhì)粘度超過設(shè)計(jì)粘度

通過閱讀新魯爾泵機(jī)械密封的說明書，該型機(jī)械密封設(shè)計(jì)上介質(zhì)最大粘度為12sct。而鐵錦線輸送介質(zhì)為慶油，一般入泵的溫度在36℃～45℃之間，在泵的機(jī)械密封沖洗管路上纏有電伴熱，電伴熱每米功率約為60W發(fā)熱量有限。管路內(nèi)有液流不會有明顯的溫升效果，該區(qū)間內(nèi)的粘度最小值45℃時為25.8sct，最大值36℃時為33.2sct。大于設(shè)計(jì)最大粘度2～3倍。在日常的生產(chǎn)運(yùn)行中，粘度參數(shù)一直不滿足該型機(jī)械密封的設(shè)計(jì)要求，也為該型機(jī)械密封安全運(yùn)行留下了隱患。

2.3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上為了使沖洗液更加均勻的流到機(jī)械密封靜環(huán)上，在靜環(huán)外導(dǎo)流槽均勻分布有直徑約為0.5cm孔。機(jī)械密封的沖洗液經(jīng)導(dǎo)流槽，均勻流向靜環(huán)從而帶走摩擦熱。由于粘度和結(jié)構(gòu)的原因，使得密封沖洗效果不佳，該部位結(jié)焦較為嚴(yán)重。

2.4 因超過設(shè)計(jì)最高壓力機(jī)械密封主密封端面破壞造成泄漏

鐵錦線設(shè)計(jì)壓力達(dá)8MPa，進(jìn)站壓力超高上站停機(jī)保護(hù)值為4.3MPa。運(yùn)行操作是壓力調(diào)節(jié)空間大，為整體管道節(jié)能降耗提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是壓力彈性大也為機(jī)械密封因壓力等級不足造成破壞留下了隱患。

從理論上計(jì)算，在額定流量下鐵錦線的ZLM型輸油泵單臺泵提壓能力約為2.5MPa。實(shí)際運(yùn)行不是變頻工況下，單泵提壓值不會與額定值相差過多，否則輸油泵將不在高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行是不合理的。

通過查閱機(jī)械密封說明書該型機(jī)械密封設(shè)計(jì)最高壓力為7.5MPa，因ZLM型輸油泵采用單級雙吸葉輪，二個機(jī)械密封都相當(dāng)于安裝于吸入端，承受該泵的入口壓力。從理論上站隊(duì)3級泵運(yùn)行就會達(dá)到鐵錦線最大設(shè)計(jì)壓力。

3? 解決措施

進(jìn)口備件消耗完畢后為了節(jié)約維護(hù)成本，使用國產(chǎn)改進(jìn)性機(jī)械密封替代進(jìn)口配件降低維護(hù)費(fèi)用。同時與廠家積極溝通，改善機(jī)械密封沖洗空方向及結(jié)構(gòu)。徹底消除機(jī)械密封壽命短故障。

3.1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)上改進(jìn)建議

在機(jī)械密封靜環(huán)導(dǎo)流槽上的開孔，無論大小和數(shù)量應(yīng)都是按照設(shè)計(jì)輸送介質(zhì)的粘度來進(jìn)行驗(yàn)證的。而目前運(yùn)行中輸送介質(zhì)的粘度是該型機(jī)械密封設(shè)計(jì)粘度2～3倍，必然會因粘度增加造成磨阻變大導(dǎo)致流量下降，造成導(dǎo)流孔通過的沖洗量不足。是否可以考慮將導(dǎo)流孔擴(kuò)孔，增大導(dǎo)流孔面積。

在不進(jìn)行機(jī)械改造的情況下，該型機(jī)械密封的壽命達(dá)不到應(yīng)有時間，輔助密封就發(fā)生損壞。是否可以考慮在機(jī)械密封的水冷接口加裝冷卻循環(huán)系統(tǒng)，帶走摩擦熱。QI為入口、QO為出口。

3.2 優(yōu)化倒泵操作

泵運(yùn)行級數(shù)為3臺時。在切換輸油泵時，應(yīng)與調(diào)度中心聯(lián)系能否調(diào)整工況，先停泵后啟泵。避免4臺輸油泵同時運(yùn)行。當(dāng)匯入壓力較時（具有較高的進(jìn)站壓力），運(yùn)行臺數(shù)大于2臺時。調(diào)度通知準(zhǔn)備三級運(yùn)行，應(yīng)與調(diào)度中心聯(lián)系，能否暫時調(diào)整工況，降低進(jìn)行進(jìn)站壓力。待啟泵成功后再進(jìn)行壓力、流量調(diào)整，避免啟泵過程中末級泵在啟動的瞬間機(jī)械密封承受超過設(shè)計(jì)最高壓力。

3.3 密封修復(fù)及效驗(yàn)

從清理效果來看，拆卸后的機(jī)械密封的主要部件動靜環(huán)沒有損壞，輔助密封O圈損壞。可否訂購相同規(guī)格尺寸的密封O圈進(jìn)行更換，組裝后恢復(fù)密封的效能。同時由于輸油主泵為關(guān)鍵設(shè)備，不能貿(mào)然將修復(fù)后的機(jī)械密封安裝在設(shè)備上進(jìn)行試運(yùn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。因此設(shè)計(jì)了一套，機(jī)械密封效能實(shí)驗(yàn)設(shè)備。修復(fù)后的機(jī)械密封的性能在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上得到驗(yàn)證后，方可在輸油主泵上進(jìn)行試運(yùn)行。

4? 結(jié)語

目前通過對國產(chǎn)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，并選購了更高性能橡膠的靜密封O型圈，機(jī)械密封壽命問題得到了改善。由于更換周期較長，還需多多觀察其運(yùn)行情況。經(jīng)過對進(jìn)口設(shè)備剖析，解決了進(jìn)口設(shè)備維護(hù)成本高的難題。

參考文獻(xiàn)

[1] 郎豐琿，劉超，聞磊，等.攪拌器機(jī)械密封損壞的原因及對策[J].化工管理，2018（5）：192.

[2] 包興貴.300MW汽輪機(jī)汽動給水泵機(jī)械密封損壞原因及處理[J].科技尚品，2017（6）：111.

[3] 吳德起，鄭永濤，李峰，等.魯爾泵軸承快速拆卸裝置的研制[J].油氣儲運(yùn)，2014，33（4）：453-456.