石油化工机械装置中泵类机械密封的应用研究

石油化工机械装置中泵类机械密封的应用研究

卢有人

新疆美克化工股份有限公司

摘要：石油化工行业生产过程中，如果泵类机械存在泄漏问题，不仅会导致生产瘫痪，甚至还会引发人身安全事故。以泵类机械密封设计为研究研究对象，总结了石油化工生产过程中常见的泵类机械泄漏问题，并提出了泵类机械密封设计具体方法，旨在提高石油化工生产稳定性。

关键词：石油化工；泵类机械；密封

中图分类号：TQ051 文献标识码：A

1 引言

机械密封在流体机械中发挥着非常重要的作用，可以有效防止机械内部的介质流出泵外。其运行情况，对泵用机械运行的稳定性有着非常直接的影响，在石油炼化生产过程中，发挥着非常重要的作用。各种流体机械在化工生产中，有着非常广泛的应用，随着石油炼化技术的高速发展，流体机械的应用参数水平也在不断提高，对机械性能要求也在不断提高，转轴密封的作用非常突出。我国对机械密封的研究开始较晚，从上个世纪80年代，机械密封在石油炼化产业中才开始得到大规模的应用。

2 机械密封的结构和组成

机械式密封加工制造方式类型比较多，可以依据结构特点进行分类，如果从机封卸载端面来划分，可以分为平衡、非平衡机械密封。按着机封弹簧能否与轴共同转动来划分，可以分成静止、旋转机械密封。根据机械密封腔体摩擦副数量，可以划分为单、双端面机封。从弹簧补偿结构的不同，可划分为单、多弹簧机械密封。从补偿弹簧能否与工作介质进行接触，可以分成内、外装式机械密封。机械密封主要有密封部分、缓冲补偿部分、传动部分及辅助密封构成。密封部分是由于动、静环形成的端面实现的密封，是最为重要的密封面。缓冲补偿部分采用弹簧施加的弹力实现动、静环相互间压力变化的缓冲，是机械密封中重要的部分。传动部分是由泵轴、固定销构成，可以使动环和泵轴共同旋转，辅助密封是由于密封圈来保证密封端面外部的密封。

3 石油化工生产中泵类机械泄漏问题原因

3.1 环境变化导致泄漏

泵类装置生产环境较为复杂，一旦环境发生变化，可能对泵类装置产生影响，进而出现泄漏问题，例如在石油化工生产过程中，生产机械运行会使周边设备产生强烈震动，使泵类设备受到震动影响，其内部负责固定密封环的防转销、补偿弹簧等部件发生脱落，造成密封辅助装置无法正常运行，此时泵类机械内部动环以及静环将受温度环境影响，出现缝隙，导致泵类机械泵液发生泄漏。另外，在机械运行过程中，如果出现泵类机械气蚀现象或者憋压现象，也会造成密封损伤，具体来说就是泵类机械内部气体迅速积聚，对密封装置造成气化等形式的冲击，密封装置快速失效，进而造成泵类设备内部回流量增加，出现大范围泄漏问题。

3.2 化学反应引起的异常状态

化工用泵所处的石油化工生产环境会发生化学反应，而化学反应造成的机械运行的异常震动、内部异常声响等，都有可能与化工用泵内部的设备正在遭受破坏有关，而技术检修人员如若无法掌握各项异常情况的具体原因，将无法针对各项问题提出有效的解决方案。

3.3 化工装置建设期泵机械密封泄露问题

石油化工装置建设阶段，存在外部施工环境差、成品保护不到位、建设周期长等问题，在泵安装、单机调试、带料调试等阶段会发生机械密封泄露等现象。泵安装阶段，若施工不当，成品保护不到位，使施工废料从泵出入口进入密封端面，会导致密封面磨损而出现密封泄露；泵调试阶段，因管道未冲洗干净导致杂质进入密封端面，会造成动静环磨损发生泄露；泵放置时间过长，长时间未投用，会出现密封圈老化，密封不严，导致机封泄露。

4 泵类机械的密封装置改进设计方法

4.1 化学反应处理

化工用泵在石油化工生产的复杂环境下受到的腐蚀影响较为复杂，要求技术人员从3个层面改善化工用泵机械密封的泄漏问题：（1）在化工用泵的设计、加工与生产等程序中，要对化工用泵外壳的耐腐蚀性进行测试，模拟设计石油化工生产产生的气体、液体、固体等组成的环境，将化工用泵外壳置于其中，并通过记录观察其受腐蚀程度，以此明确化工用泵外壳耐久性材料的选用；（2）石油化工生产中，对化工用泵安装工作的开展，应通过对化工用泵周围与自身的各项条件的调整，为化工用泵创设良好的工作环境，技术人员应对润滑度、压缩量、密封性等进行适当的调整，以保障化工用泵适应整体的工作环境；（3）加强化工用泵运行操作的专业化，科学调节输送压力改善化工用泵机械运作的工作状态，使运行中化工用泵产生的各项数值符合标准要求，避免机械密封泄漏问题的发生。

4.2 做好对填料密封的改装工作

随着机械密封在机泵中的使用越来越多，使用要求也越来越高。在其实际使用过程中，应根据操作条件来进行选择，并制定出一些可行性的措施。对于填料径向厚度的选择，通常选择在轴颈的五分之一左右，并尽量选择标准尺寸。在实际安装的过程中，应该对机械密封做好校对工作，填料直径应该大于机密密封4mm左右。如果密封无法直接装入到预定的位置，就需要对相关尺寸进行调整，避免硬装现象的发生。

4.3 运用新技术提高密封控制能力

技术创新与材料运用相互协调，可以保证泵类机械密封能力得到稳步提高。在目前技术应用中，石油化工生产通常采用回流式密封和非接触式密封两种控制技术，改变原有密封方法，提高密封效果。其中回流式机械密封改变原有的泵类机械流体泄漏过程，重新设计回流路径，引导外泄流体在机械传导影响下完成自动回流，如果密封装置无法发挥作用，那么回流式密封技术则会通过引流策略，使外泄流体重新回到泵类机械内部，保证零泄露。非接触式机械密封技术则是通过改变原有动环、静环的接触端面，来构建机械密封体系，在流体泄漏过程中，流体所具有的流动特性会在动压、静压作用下在密封端面当中穿梭，为了提高密封能力，非接触式密封选择在密封端面当中运用流体流动方式构建一个流体膜，改变原有动环、静环的相对位置，流体膜的运用既保证了流体流动方向能够得到控制，又避免了动环、静环所受到的磨损，大幅度提高了其耐受性。

4.4 完善日常维护方案

石油化工生产中，技术人员对化工用泵检测与维修次数较多，针对化工用泵在运行过程中出现的问题，技术人员应充分记录具体的问题现象与解决措施，经过长期的检测与维修观察，制定合理的日常维护方案，对化工用泵在运行过程中可能出现的问题进行有效的预防，对化工用泵的日常维护方案（包含需要密切注意的关键部位、关键部位的具体检测方案以及各项机械密封性问题的检修方案等）进行分析，如机械表层是否存在变形问题，变形的具体原因是机械密封部件的松动，具体的解决策略为密切关注机械密封部件的牢固性并进行加固处理。

5 结束语

石油化工行业的高速发展，离不开生产设备的安全性保障。泵类装置属于石油化工生产系统中的重要组成部分之一，在使用过程中比较容易出现泄漏问题与设备密封不足问题，为此，业界要加强对其使用安全性的研究，提出更加有效的解决办法。

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