王玉萍

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

0 引言

隨著機械密封技術的快速發(fā)展、集裝式機械密封的不斷完善及新材料的不斷應用，密封壽命大幅延長，泄漏量大幅減少。但要滿足API610 要求機械密封連續(xù)運轉周期達到3 年以上還是有些困難。據(jù)統(tǒng)計，密封引起的故障占全部泵機故障的40%以上。造成這一現(xiàn)象的原因，一是泵機組中動密封所處的工作條件、所起的作用所決定；二是許多國內設計單位以及工程公司（包括用戶）認為密封選用是泵廠和密封廠的事情，往往對機械密封的選用參數(shù)、類型、結構和原理以及管路系統(tǒng)了解不深，難以參與機械密封的選用工作，造成密封的選型不當。機封選型主要參數(shù)：輸送介質的物理化學性質，如腐蝕性、固體顆粒含量和大小、密度、黏度、汽化壓力，介質中的氣體含量，以及介質是否易結晶等。選用機封不當，或者計算、加工、隔離液等選擇有問題，在設備試車、運行過程中將很快暴露出問題。

1 機封沖洗情況分析

山東華魯恒升化工股份有限公司新建乙二醇加氫裝置有高速泵14 臺，機封沖洗方案為PLAN54，面對面雙端面機封布置。14 臺高速泵并聯(lián)共用一套密封水站。

在機組試車過程中，由于現(xiàn)場儀表條件沒達到，開始試車時候未投用流量計，采用旁路調節(jié)，也沒有投用密封腔遠傳壓力變送器，現(xiàn)場在密封液進泵入口管道只設置了一塊進口壓力表。

現(xiàn)場試泵時候，由制造廠售后服務人員進行指導開車，根據(jù)設計測算，一二級密封腔之間的壓力=入口壓力+0.45，泵組正常運行期間，入口壓力0.35 MPaG，則一二級密封壓力0.8 MPaG，機泵單體試車期間，入口壓力僅為0.1 MPaG，故此時密封腔壓力應為0.55 MPaG。根據(jù)流程圖可知，入口閥用于調整密封液流量，出口閥用于調整密封腔壓力。但在正常試車時候，售后人員將出口閥全部打開，用進口閥門調整的入口壓力為0.55 MPaG，顯然此時密封腔壓力是遠遠小于0.55 MPaG。試車過程中B 線7 臺泵中有3 臺出現(xiàn)此現(xiàn)象，A 線也開始出現(xiàn)，且向密封液站內部泄漏，導致液位明顯上漲。可以判斷，外機封沒有向外泄漏，PLAN54 方案為帶壓沖洗，內封泄漏也應向泵腔內漏，此時卻出現(xiàn)向密封站內漏的情況，只能是泵出口高壓液體回流至密封腔。向廠家建議此時密封腔壓力應該低于0.55 MPaG，用出口閥門調節(jié)，采納建議后投入流量計，同時密封腔壓力調整為0.75～0.8 MPaG，入口0.85～0.9 MPaG，開泵過程中有的泵泄漏量很大，20 min 上漲幾個液位，有的泵泄漏不明顯，30 min 只上漲半個液位，另外還有泵不再泄漏。

通過與廠家溝通，采取如下措施：拆檢機泵檢查機封，發(fā)現(xiàn)機封靜環(huán)出現(xiàn)損壞，更換動靜環(huán)再次試車，保持密封腔壓力0.8 MPaG，仍有微量泄漏（圖1）。

圖1 機封更換動靜環(huán)后仍有微量泄漏

拆檢后可見泵殼和葉輪后泵蓋上各對應有3 孔，泄漏孔位置處于一級密封前，在泵殼外部此孔已全部封堵，懷疑是否會有高壓液體泄漏。根據(jù)廠家設計人員建議，測量此處壓力，按其設計計算，此處壓力應接近入口壓力，重新開泵，加壓力表，此壓力開泵達1.27 MPaG，遠遠超出設計值，且密封水泵最高壓力只能輸出1.2 MPaG.

從裝配圖可以看出，測量壓力如此高，導致泵出口介質泄漏有4 個原因：①葉輪環(huán)頂部與泵殼間隙過大；②葉輪環(huán)與軸頭配合間隙過大；③葉輪平衡孔設計過小，不能有效減壓；④廠家售后認為出口所開閥門過小，有憋壓（其設計最小流量管線DN50，現(xiàn)場為DN40，但現(xiàn)場保證了出口壓力）。

2 問題分析

為了檢查開始試車時正常泵的情況，再次啟動泵，竟然出現(xiàn)了內漏情況，即密封液向泵內泄漏。重新拆檢，第一道機封靜環(huán)同樣出現(xiàn)小坑。制造廠家更換了葉輪環(huán)：同原先密封環(huán)做的改進是葉輪環(huán)外徑增大（由Φ173.9 mm 增大到Φ175.7 mm，葉輪環(huán)內孔由Φ78.6 mm 減小到Φ78.44 mm），中間開槽并加了O 形圈，臺階外圓加O 形圈，重新試泵，閥門開大，在不超電流時，第一道密封壓力最大降到0.8 MPaG，改造效果不明顯。

為使第一道密封前介質壓力降到原設計水平（約入口壓力+0.1 MPaG，將第一道密封原預留PLAN11 孔直接排地溝進行機泵試車，繼續(xù)試車時壓力降為0.6 MPaG（正式開車泵入口壓力為0.35 MPaG，可知第一道密封前壓力仍為0.95 MPaG，已大于密封腔設計壓力），仍比設計值高；為了驗證改造后葉輪環(huán)外徑O 形圈密封的作用，將O 形圈拆下試車，此時第一道密封前壓力為0.95 MPaG，證明該O 形圈已起到了節(jié)流降壓作用。

3 解決方案

最終改造方案：①保留葉輪環(huán)改造，即葉輪環(huán)2 個外端面全部增加開槽及O 形圈；②增加PLAN13 方案，在進口管路上開孔，介質由入口經(jīng)機封實現(xiàn)液體的循環(huán)流動。改造完成后，水試效果良好。

4 結語

通過泵機泄漏問題的分析與解決得出，在設計給出機封形式、機封沖洗方案后，制造廠必須進行有經(jīng)驗的機封配套設計，精確計算并控制加工精度。在制造廠內部根據(jù)相關標準進行機封打壓試驗和機封裝配好的機械運轉試驗，將問題解決在出廠之前，避免設備在現(xiàn)場出現(xiàn)機封泄漏現(xiàn)象。