謝雪剛

（中國(guó)石油化工股份有限公司九江分公司，江西九江 332000）

1 石油化工工程案例

某石油化工企業(yè)的催化裂化裝置是由當(dāng)?shù)刂惺睂傺芯吭簢?yán)格執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的，該裝置的分餾單元為原料油裂化單元的補(bǔ)給單元。該裝置的油漿泵型號(hào)為P-1210A，分餾塔型號(hào)為T(mén)-1210。底油漿既是中間環(huán)節(jié)的半成品，也是特殊環(huán)節(jié)的生產(chǎn)原料。底油漿經(jīng)冷卻凝固處理后，作為半成品進(jìn)行輸出。該輸出環(huán)節(jié)的升壓泵由2 臺(tái)主機(jī)泵構(gòu)成，其中一臺(tái)用于提供運(yùn)行動(dòng)能，另一臺(tái)屬于備用裝置，以備在突發(fā)狀況下補(bǔ)給動(dòng)能。需要格外注意的是，電機(jī)與升壓泵置于同一基座，能夠?qū)崿F(xiàn)整體安裝，降低了安裝難度。

2 油漿泵機(jī)械密封泄漏過(guò)程

2.1 油漿泵機(jī)械密封泄漏檢查與處理過(guò)程

2013 年4 月中旬，接到石化生產(chǎn)任務(wù)后，運(yùn)行二部正式推行三班連倒模式。21：00 催化裂化裝置外操員進(jìn)行外部巡檢。22：20—22：30，催化裂化裝置外操員對(duì)各個(gè)分餾單元實(shí)行巡視檢查。需要格外強(qiáng)調(diào)的是，隨著石化生產(chǎn)進(jìn)程的深入，各時(shí)間段的巡檢內(nèi)容不同。該階段的重點(diǎn)巡檢內(nèi)容主要包括檢測(cè)機(jī)泵體表溫度、振動(dòng)頻率、運(yùn)行壓力與油位變化情況。22：40 發(fā)現(xiàn)油漿泵機(jī)械密封泄漏。巡檢員第一時(shí)間與內(nèi)操員和班長(zhǎng)取得聯(lián)系，如實(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)概況。班長(zhǎng)趕往現(xiàn)場(chǎng)后，發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封處油漿泄漏，當(dāng)即暫停油漿泵，封閉機(jī)泵出入口。次日凌晨2：00，催化裂化裝置外操員開(kāi)始吹掃隔離泄漏機(jī)泵。6：30 作業(yè)結(jié)束，拆解檢查泄漏機(jī)泵。

2.2 機(jī)械密封裝置拆檢過(guò)程

該油漿泵機(jī)械密封裝置有獨(dú)立的應(yīng)用程序編程接口，與控制中心站直接相連，極大保證了驅(qū)動(dòng)與反饋的時(shí)效性。在確保機(jī)械密封裝置具備解體條件的前提下，拆卸單級(jí)懸臂離心泵，逐一檢查各零配件的完整性、靈敏性與制動(dòng)性。檢查過(guò)程中外操員發(fā)現(xiàn)機(jī)泵外殼體與靜環(huán)之間，密封動(dòng)環(huán)與軸套之間，均存有少量焦化顆粒。但是，密封動(dòng)環(huán)表面光滑平整，無(wú)明顯異樣。根據(jù)機(jī)械密封裝置拆檢結(jié)果可知，內(nèi)體主零配件沒(méi)有明顯泄漏點(diǎn)。

3 油漿泵機(jī)械密封泄漏的原因

機(jī)械密封失效的原因是設(shè)計(jì)不合理、安裝不達(dá)標(biāo)、維護(hù)不到位，且機(jī)械密封本體原因與輔助密封沖洗系統(tǒng)故障也不容忽視。油漿泵所用的機(jī)械密封形式多樣。但無(wú)論是哪種機(jī)械密封形式，泄漏點(diǎn)都集中在如下部位：機(jī)泵外殼體與機(jī)泵密封部位的端蓋之間；機(jī)泵密封動(dòng)靜環(huán)之間；機(jī)泵動(dòng)環(huán)與軸套之間；機(jī)泵頸環(huán)與密封座之間；機(jī)泵泵軸與軸套之間。油漿泵機(jī)械密封失效的原因可劃分為直接原因和間接原因。

3.1 直接原因

該油漿泵使用的是PLAN32 沖洗方案。通過(guò)全面審查設(shè)備零配件供應(yīng)商提供的材料質(zhì)量合格證明文件以及整體裝置裝配質(zhì)量驗(yàn)證報(bào)告可知，其符合美國(guó)石油協(xié)會(huì)API 682—2014 標(biāo)準(zhǔn)，而且，整體裝配標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)先于行業(yè)水平。

對(duì)于油漿泵來(lái)說(shuō)，選擇合理的沖洗介質(zhì)至關(guān)重要。由于石化生產(chǎn)環(huán)節(jié)常壓蒸餾殘留的重油組分分子量大、沸點(diǎn)高，且高溫條件下易分解，極易導(dǎo)致餾出的產(chǎn)品變質(zhì)，甚至產(chǎn)生焦化顆粒，降低成品產(chǎn)量與質(zhì)量等級(jí)。因此，會(huì)通過(guò)降低蒸餾壓力的方式，調(diào)整蒸餾原料油的沸點(diǎn)，提升輕質(zhì)組分?jǐn)z取量。由此，該裝置的沖洗介質(zhì)采用減壓蒸餾塔所適用的二線(xiàn)蠟油。同時(shí)，進(jìn)入催化密封緩沖罐的油溫需要控制在120～150 ℃。

蠟油經(jīng)催化密封緩沖罐進(jìn)入沖洗部位后，自體溫度會(huì)迅速下降，在物理學(xué)機(jī)制影響下，與泵體內(nèi)介質(zhì)溫度保持一致。若蠟油溫度降低至80 ℃左右，會(huì)大幅削弱流體性能，變得異常黏稠。處于這種物理狀態(tài)下的蠟油會(huì)凝固在密封彈簧部位，影響密封彈簧的制動(dòng)性能。在石化生產(chǎn)過(guò)程中，如果密封環(huán)失效或調(diào)整不及時(shí)，極易導(dǎo)致密封面出現(xiàn)泄漏點(diǎn)。

由此可知，針對(duì)原本持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，拆檢后零配件無(wú)明顯破損的油漿泵，應(yīng)重點(diǎn)分析工藝系統(tǒng)。

3.2 間接原因

P-1210A 密封沖洗油進(jìn)入油漿泵前，經(jīng)內(nèi)操員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試可知，約有50 mm 的管道無(wú)伴熱。P-1210A 為凱士比機(jī)泵設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)。該油漿泵設(shè)計(jì)參數(shù)：流量35 m3/h，揚(yáng)程70 m。該油漿泵的葉輪規(guī)格較小且密封腔狹窄，極易使蠟油凝固聚集。

3.3 管理原因

針對(duì)油漿泵密封泄漏問(wèn)題，機(jī)械設(shè)備管理不到位也是一大因素。使用蠟油作為沖洗液時(shí)，內(nèi)操員的低溫介質(zhì)泵的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)不足，其設(shè)備管理技術(shù)不符合崗位要求，且P-1210A 密封沖洗油壓力表量程不合理。經(jīng)系統(tǒng)調(diào)查，油漿泵機(jī)械密封壓力控制閥范圍為1.35～1.55 MPa，壓力表限定量程極值僅為1.6 MPa。內(nèi)操員對(duì)單級(jí)機(jī)械密封機(jī)泵的管理缺乏重視，未能預(yù)先識(shí)別可燃介質(zhì)機(jī)泵對(duì)單級(jí)機(jī)械密封所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

再者，內(nèi)操員在向班組長(zhǎng)匯報(bào)情況時(shí)出現(xiàn)疏漏，導(dǎo)致調(diào)度滯后。盡管內(nèi)操員經(jīng)過(guò)了一系列的崗前培訓(xùn)，但實(shí)踐操作不夠熟練。

4 油漿泵機(jī)械密封泄漏的處理措施

（1）排查催化裂化裝置中的油漿泵機(jī)械密封裝置，對(duì)機(jī)械密封裝置實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。如果使用蠟油作為沖洗介質(zhì)，則需改善低溫介質(zhì)，編制科學(xué)可行的機(jī)械密封處理方案。在實(shí)踐工作中，始終遵循“整改不到位，油漿泵不投產(chǎn)”的原則。

（2）逐一排查增補(bǔ)部分的核心機(jī)泵，增設(shè)DCS 遠(yuǎn)程緊急停泵功能。

（3）全面排查裝置壓力表類(lèi)型與量程參數(shù)，確保壓力表硬性指標(biāo)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）加強(qiáng)應(yīng)急演練與應(yīng)急培訓(xùn)。

（5）提高密封性的措施。

4.1 開(kāi)槽斜面擠緊軸套式密封結(jié)構(gòu)

對(duì)于密封軸套墊泄漏問(wèn)題，工作人員采用開(kāi)槽斜面擠緊軸套式密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)定位傳動(dòng)的可靠性較強(qiáng)，拆卸安裝較為便利，而且不會(huì)對(duì)軸產(chǎn)生較大損傷。另外設(shè)有限位板，可為泵外調(diào)整密封壓縮量提供諸多方便。波紋管徑內(nèi)部設(shè)有45°傾斜角，可起到分散應(yīng)力的作用，優(yōu)化螺紋管的使用性能。采用柔性石墨作為輔助密封的主要材料，其耐高溫性能較強(qiáng)，可承受425 ℃高溫。

4.2 應(yīng)用耐磨性較強(qiáng)的副材料

油漿泵的介質(zhì)當(dāng)中含有一定固體顆粒，工作人員要在摩擦副動(dòng)環(huán)表面涂抹適量的氧化鉻，以YG 為靜環(huán)材料，這種材料形式為硬質(zhì)合金—硬質(zhì)合金的形式。兩種材料的硬度差異較為明顯，這樣不僅可以規(guī)避動(dòng)靜環(huán)密封面損傷問(wèn)題，而且可嚴(yán)格控制密封面熱裂問(wèn)題。由于高溫條件下，密封環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)脫落現(xiàn)象較為普遍，因此工作人員可應(yīng)用整體結(jié)構(gòu)密封環(huán)，密封壓縮量為3.4 mm，嚴(yán)格控制密封面的摩擦熱。

4.3 以金屬波紋管為旋轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)

以往的結(jié)構(gòu)中主要采用靜止結(jié)構(gòu)作為機(jī)械密封，在波紋管縫隙中間容易生成油漿焦塊。為有效避免機(jī)械密封波紋管縫隙出現(xiàn)焦塊的問(wèn)題，工作人員可采取旋轉(zhuǎn)型的金屬波紋管。旋轉(zhuǎn)式的波紋管密封結(jié)構(gòu)受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用，能夠自動(dòng)清洗波紋管，從而嚴(yán)格控制波紋管外圍沉積和內(nèi)側(cè)結(jié)焦等問(wèn)題，并且還可避免由于急冷縮導(dǎo)致的波紋管變形問(wèn)題。

4.4 優(yōu)化密封冷卻、沖洗效果

受到高溫介質(zhì)和短時(shí)間機(jī)械負(fù)荷及熱負(fù)荷的影響，高溫油漿泵的密封面間穩(wěn)定液膜的狀態(tài)發(fā)生了較大變化，從以往的液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，在狀態(tài)改變過(guò)程中，受到溫差因素的影響產(chǎn)生了不同程度的輻射狀徑向裂紋。為保證密封摩擦副的冷卻效果，工作人員需改變循環(huán)水冷方式，設(shè)置輕柴油冷卻系統(tǒng)，同時(shí)在原有密封壓蓋的進(jìn)出冷卻孔直徑基礎(chǔ)上延長(zhǎng)2 mm。采取上述處理方式能夠提高冷卻介質(zhì)氣化流量，冷卻效果也將發(fā)生較大變化。為防止出現(xiàn)催化劑顆粒粘結(jié)現(xiàn)象，工作人員還需擴(kuò)大沖洗孔直徑，直徑從原來(lái)5 mm 延長(zhǎng)至7 mm，且嚴(yán)格控制沖洗壓力，沖洗壓力為0.5 MPa。改進(jìn)自動(dòng)沖洗后，密封端面的溫升將得到有效控制，且液相面積顯著增大，摩擦狀態(tài)發(fā)生明顯變化。

5 結(jié)語(yǔ)

維護(hù)石油化工裝置設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，是提高石化生產(chǎn)效率的必要條件。在石化裝置設(shè)備維護(hù)檢修中，油漿泵機(jī)械密封的防泄漏處理至關(guān)重要，務(wù)必引起設(shè)備技術(shù)人員高度重視。