中石油高危油泵机械密封改造解决方案

炼化企业高危泵机械密封失效分析及对策煉化企业的工作中，有许多的工作流程以及物料机泵都是有着比较大的爆炸风险存在，所以在企业的生产经营中这些机泵就被划分为高危泵管理的范围之内。

本文是在对高危泵的设计、选型、运行、维护等多个方面进行规范化的探讨，从而保障高危泵在生产使用过程中的安全性，能够在平稳运行的状态下进行生产，从而实现炼化企业的设备安全管理。

标签：高危泵;机械密封;炼化企业前言：在炼化企业中，高危泵指的就是高温热油类泵，也就是说在对介质进行输送时，运行的温度大于或等于自然点，或者是温度高于200℃的机泵。

轻烃类泵，也就是在传输的过程中介质在大气压的作用之下容易出现挥发，从而形成烃类物质的机泵。

而输送毒性物质比较中的机泵称之为有毒有害类泵，根据化工企业出现的事故中发现，泵密封失效是导致火灾出现的突出原因。

一、机械封失效的原因相对于其它的泵使用的空间来讲，化工装置的高危泵是一直处于高温、高压以及高腐蚀的一种工作环境中，施工生产的环境又比较复杂多样，所以在使用的过程中如果出现微小的泄露情况，就会导致不可扭转的局面出现。

针对于密封失效的原因，主要有以下几点。

（一）机械的密封结构选取不合理因为在对机泵进行设计时，设计人员自身并不能够完全的对机泵工作开展的原理进行掌握，所以对机泵中的一些设计就按照了一般的情况去进行考虑，所以较多采用的单端面机械密封，机泵的设计并没有从整体的安全性上进行考虑。

单端面的密封设计，只是符合一般的油品泄漏不严格的场合使用，因为整体的结构都比较简单，所以并不适用于安全系数要求高的机泵设计中。

（二）机械密封的冲洗状况不符合实际的运行需求密封的机械在对介质进行传输时，部分的介质是容易结晶或者是有着细小的颗粒，所以这样的介质运输就要在一定压力的情况下，使用科学的方式用冲洗液进行冲洗。

如果不能及时的对机械进行冲洗，就会导致因为结晶体与颗粒的存在减小了密封圈的使用寿命，导致密封圈不能够在磨损之后及时的进行修复，最终出现介质泄漏的情况出现。

高危介质离心泵密封系统改造高危介质离心泵密封系统改造摘要：针对辽阳石化芳烃厂芳烃装置自建成投产至今的生产过程中易出现机械密封泄漏，且泄漏介质危险性高的现状，分析现有密封的使用情况。

对输送有毒有害、高温高压介质的单端面机械密封离心泵进行改造后，生产装置在连续运转，安全环保，经济效益等方面得到明显提升。

关键词：高危介质机械密封离心泵一、前言辽阳石化是中国石油八个千万吨级炼油基地之一，综合实力持续增强，近年来，积极探索经济发展方向，不断优化产业结构，为实现把辽阳石化全面建设成为以芳烃为特色的大型石化基地的战略目标，公司加大力度改善芳烃装置生产状况，2012年，对该装置全部高危泵密封系统进行了改造。

二、装置现有离心泵密封介绍辽阳石化芳烃装置建于上世纪90年代，离心泵输送介质为高温、高压、易燃、易爆液体，在连续生产过程中如果发生泄漏将存在较大危险，容易造成人身财产损失、污染环境。

而且该装置经过十余年的运转，部分机泵存在设计标准陈旧，设备老化的现象，90%的老式机泵仍然使用单端面机械密封，可靠性较差。

三、安全隐患分析1.单端面机械密封原理单端面机械密封结构简单，制造和安装容易，一般用于介质本身润滑性好和允许有微量泄漏的情况，是最常用的机械密封型式。

单端面机械密封的密封动静环端面摩擦工况，是影响密封寿命的关键因素。

大量研究表明，动静环端面间建立起稳定的液膜，以使动静环得到良好的润滑和冷却，是机械密封实现稳定运转的关键因素。

当密封端面压力或相对滑动的线速度提高、工艺操作不稳定等造成密封腔压力波动以及其他原因造成摩擦加剧时，流体从密封腔流经端面时就需要带走更多的摩擦热，在靠近密封外侧的流体会部分气化，此时，液膜压力会发生波动，造成密封工作状态不稳定，密封容易出现早期失效。

所以，要想使动静环端面间建立起润滑状态优良、压力稳定的液膜，必然会使密封产生一定的泄漏量，其标准值一般为3～5ml/h，按该标准计算，如果机泵连续运转一年，将产生26～44L物料，对于高危介质泵而言，这将产生较大的环境污染和安全隐患。

81中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2017.08 （上）中国石油新疆独山子石化公司乙烯厂芳烃装置溶剂回收塔底外送泵（20-P-1006）为嘉利特荏原泵业有限公司生产的单级双支撑离心泵。

该泵输送介质为高危险介质贫溶剂环丁砜，介质温度175~180℃、高毒。

介质如果外漏，对操作人员健康及作业环境危害极大，因此对机械密封可靠性要求较高。

1 原机械密封结构该泵原配套机械密封为福斯公司生产的无压串联接触式机械密封，冲洗方案采用API 682 Plan21+52，密封介质为工业白油，具体结构如图1所示。

该泵在使用过程中由于机械密封冲洗液（所输送介质）冷却器换热盘管经常堵塞，造成冲洗液无法达到预设的冷却温度，高温的机械密封冲洗液在机械密封内气化，使动静环干磨，机械密封使用寿命无法达到2万小时。

另外，该泵机械密封需要进口，价格十分昂贵，单套备件价格在20万元左右（散装），并且采购周期较长，给工艺安全生产带来重大隐患，所以为了保证装置连续平稳生产，我们决定对该泵机械密封进行国产化改造。

图1 原机械密封结构图2 原进口机械密封失效原因分析根据该泵解体检修情况来看，机械密封失效的原因主要有两点，动密封失效和静密封失效，由于该机械密封静密点都选用的是O 型圈密封，虽然在该泵上也发生过两次O 型圈选用不当导致密封失效，但是静密封泄漏的可能性相对较小，密封原理也简单，只要O 型圈材质选用得当，尺寸合适，安装精准，一般情况下也不会导致密封失效，本文就不再细述，只是强调一点，在选用O 型圈时一定要考虑在不同工况及温度下密封槽和O 型圈的膨胀量以及输送介质对O 型圈的腐蚀性。

该泵动静环密封面磨损是该泵机械密封失效的主要形式，损坏原因主要有以下两个方面原因。

（1）第一道主密封端面冲洗介质为该泵输送的环丁砜溶剂，该物料饱和蒸汽压较低，并且物料温度较高，高温下很容易汽化，采用API 682 Plan21+52方案冷却，冲洗冷却器负荷就非常大，循环水侧换热器盘管很容易结垢，而结垢后换热效果变差，导致冲洗介质不能充分冷却，十分容易汽化。

双端面机械密封在高危油泵上的应用吉林石化公司炼油厂1常减压装置，自建成到现在机泵密封一直单端面运行，曾发生多起由于密封泄漏引起的严重火灾事故。

2011年进行高危机泵密封双端面改造从根本上提升了设备的安全性。

常减压装置使用高危机泵32台其中的24台机泵均改双端面密封。

一、双端面机械密封结构型式的确定及其工作原理检查密封腔各相关部件外观和尺寸，包括各配合尺寸、空间尺寸、形位公差。

校核密封腔中旋转轴相对于静止腔体的轴向及径向跳动值确保不超过相关标准。

密封运行环境以输送高温、高压介质为主。

确保密封的隔离液良好循环与冷却。

根据厂家（丹东克隆）提供的密封资料、外型尺寸经再三核对采用所示双端面机械密封。

图中材料为纯铝的轴封阻止介质从泵轴与封密轴套间隙漏出；动环密封圈材料为柔性石墨阻止介质进入波纹管内部静环密封圈材料也是柔性石墨，阻止介质经由静环漏到隔离液内或者阻止隔离液漏到外部密封大盖垫，可防止泵内介质漏到外部两波纹管压缩量靠螺钉固定（事先已计算好）；泵送环促使隔离液循环。

二、密封冲洗方案及冲洗油的确定机泵密封所用冲洗油（封油）主要作用是冲洗密封波汶管内及四周杂物防止密封波汶管处介质结焦中和冷却摩擦副产生的热量，以保持波汶管良好弹性，使摩擦副在良好环境下运转。

冲洗油要同时满足在泵内温度、压力条件下不汽化与泵内介质相容不污染产品洗油温度要比泵内介质低洗油压力比冲洗油注入点高。

基于冲洗油的条件再根据每台机泵各自的操作环境采用不同的冲洗方案。

（1）对于介质密度大操作温度高于其自燃点易结焦流量大出口压力高加初底油泵、常底油泵、减底油泵、减二线油泵，采用减二线油（蜡油）作为冲洗油，并由换热器后部引出。

根据表1填料使用时间对比填料种类碳丝纤维玻纤维石墨四氟石棉纤维戈尔使用时间/h9202880浸溃有石墨和四氟，曾强其耐磨耐腐蚀性，但承受不了高温、冲击载荷和强溶剂作用。

实际使用时，石棉常被泡软且随物料带走导致密封失效。

戈尔（GFO纤维）填料，由膨体聚四氟乙烯纤维、石墨和一种耐高温润滑剂结合而成。

高速泵机械密封改造沧州渤海石化工程有限公司 王义同摘要：针对脱硫脱硫醇两台立式高速泵机械密封泄漏进行分析，通过科学计算提出了合理的改造方案，通过改造后的机械密封使用情况良好，为装置能够平稳的运行奠定了良好的基础。

关键词：干气密封 高速泵 波纹管 载荷系数 端面比压中石化青岛炼化脱硫脱硫醇装置中，使用了两台航天十一所制造的立式高速泵。

密封采用四川日机的60A （t ）-51C-60B 和60C-51D 一套双端面机封和一套单端面机封组成用于密封液化气、密封油和齿轮箱润滑油。

该泵是将焦化裂化液化气的压力从1.2MPa 升至3.2MPa ，介质温度为0～40℃，转速为6705 r ／min 。

由于此泵工作介质为液态烃，所以采用通用型高速机械密封时，造成使用周期短，更换频繁，易泄露，此介质含有硫化氢它的泄漏对操作人员造成危害，因此对该泵的机械密封进行了技术改造。

1. 机械密封失效原因 改造前机械密封结构见图1图1 小弹簧双端面机械密封1. 弹簧座2.弹簧3.垫片4.O 圈5.静环6.挡圈7.动环8. 挡圈9.静环 10.O 圈 11.垫片 12.弹簧座原机封密封的参数为：（1） 机械密封参数计算如下：①载荷系数K试中，d 1 密封端面内径，mm ； d 2 密封端面外径，mm ； d b 密封直径，mm 。

②膜压系数λ试中，r 1 窄密封端面半径，mm ；r 2 窄密封端面外半径，mm 。

③弹簧比压P s弹簧刚度为： 试中，d 0 弹簧线径，mm ；D m 弹簧中径，mm ； n 弹簧有效圈数； G 材料切变模量不锈钢的G=71×103。

单个弹簧力：试中，x 弹簧的压缩量，mm 。

弹簧合力为： 弹簧比压为： ④端面比压P c试中，P 1 封液压力，MPa ； P 3 密封腔压力，MPa 。

经计算，密封端面比压满足介质要求端面比压推荐值0.4-0.7MPa ，符合要求。

（2） 根据上述弹簧参数对原机械密封使用的弹簧进行校核。

高压热油泵机械密封泄漏分析及对策★石油化工安全环保技术设备安全高压热油泵机械密封泄漏分析及对策姜红超（中国石化扬子石油化工股份有限公司芳烃厂，江苏南京点，通过对影响该泵机械密封泄漏的主要原因进行计算分析，指出摩擦副端面温度过高是导致机械密封失效的主要原因，通过采取疏通机械密封冷却水通道及改造柴油冲洗冷却系统等措施，消除密封泄漏问题。

芳烃厂加氢裂化装置二系列反应进料泵GA―102A/B为美国BYONACKSCN公司制造的双层壳体泵，原设计为循环油泵，在1994年加氢裂化装置2 000kt/敕造后用作二段新鲜原料油泵，其操作条件见表1表1操作条件输送介质原料油流量八3.h介质温度/°c介质压力/MPa功率/W具有高温、高压、高速的特点，运行工况苛刻。

CA―102A/B泵在日常运行过程中，机械密封寿命较短，易泄漏问题一直困扰着加氢裂化装置的安稳运行，仅2007年7月份，〔A―102B泵因机械密封泄漏问题就进行了3次检修，解体检查发现其故障现象均为大气侧机械密封动环或静环出现裂纹，而且在修复投用后不久，又出现泄漏。

频繁的检修大大增加了检修人员的劳动强度，也给加氢裂化装置的高负荷持续生产带来一定的隐患，因此有必要对该机械密封的泄漏原因从理论上进行分析，并通过采取适当的措施使这一问题得到解决。

1机械密封简介司设计制造，具体结构如所示。

该机械密封由两套高速密封组件组成，产品侧为一套型号为MF165/88―G2的单端面金属波纹管结构的高温高压机械密封，大气侧为一套型号为HSH2/103单作用流体动压式式带泵效螺旋结构的机械密封。

HSH和MFL机械密封都是采用弹簧静止式，以适应高速运转的要求，从结构上布置成两级串联式，以适应高压的要求，在冷却方式上均采用强制冷却，以适应高温的要求。

产品侧机械密封靠外部冷却水在水夹套中强制循环来带走热量，大气侧的机械密封是由外加柴油急冷液循环来冷却的，冷却柴油在泵效螺旋的离心力作用下强制循环通过柴油水冷器。

油田高压注水泵机械密封新技术作者：秦忠魏厚瑶来源：《科技创新导报》2011年第08期摘要:通过对油田高压注水泵密封进行新技术改进,提高设备运行周期,既节省了能源又保护了环境。

同时,降低了维护,操作人员的劳动强度,改善了工作环境,达到了文明,安全生产的宗旨。

关键词:油田高压注水泵机械密封设计新技术新理念改进中图分类号:TE933 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0013-011 油田高压注水泵密封现有技术根据查阅专利资料,目前,在油田行业中,高压注水泵介质水含杂质多易结垢,化学物质复杂,高压注水泵基本采用软填料密封、金属波纹管机械密封、弹簧机械密封的设计理念,采用内置式结构。

(1)软填料密封,安装简单容易更换,但是,密封泄漏量大,摩擦轴和轴套磨损严重,更换频繁。

维修和操作人员劳动强度大,运行中轴的轴向串量大,磨擦功率消耗大,经常由于密封泄漏量大使轴瓦润滑油进水,导致被迫停机。

(2)金属波纹管机械密封,焊接金属波纹管机械密封用的波纹管是由材质316L的金属薄板冲裁成环形波纹状的型面,波形采用“S”形,将许多个波片重叠起来,分别在环形的外缘和内缘进行焊接组成一个波纹管,两端再与传动座和动环焊接成整体。

标准化设计,符合GB6556标准。

压缩率高,耐压、耐温、耐腐蚀性能范围广。

同时,高速下对轴的振动和振摆适应性较强,消除动辅助密封圈的不利影响,非推压是设计,密封的追随性优良,动态补偿性能好,保证密封端面良好地贴合。

耐压3.5MPa,耐温—200～600℃,耐腐蚀性强,安装方便。

但是,在运行过程中,由于注水泵水质易结垢,经过一个月运转中,在波谷处,出现积垢现象,影响了波纹管的浮动性的弹性,导致波纹管失弹,机械密封泄漏。

(3)内置式平衡型多弹簧机械密封。

端面比压随介质压力增大而增大,增加了密封的可靠性,介质泄漏方向与离心力方向相反,阻碍了介质的泄漏。

但是,高压注水泵介质水易结垢,腐蚀严重。

浅析石油工程离心泵机械密封节能改造措施发布时间：2022-06-20T07:36:27.211Z 来源：《科学与技术》2022年第4期2月作者：曾锦[导读] 离心泵因其具备结构简单、维修方便等特点被广泛应用于石油生产过程中，机械密封因具备使用寿命长、摩擦功耗小等有限曾锦 51072219890610****摘要：离心泵因其具备结构简单、维修方便等特点被广泛应用于石油生产过程中，机械密封因具备使用寿命长、摩擦功耗小等有限，已经逐渐替代传统填料密封成为离心泵中极为重要的结构，现阶段，为进一步提升离心泵的使用效果，对其机械密封进行节能改造，降低离心泵故障的出现概率成为一项极为重要的工作。

关键词：离心泵；机械密封；节能改造引言离心泵作为离心泵给水、供水和输油系统中的重要设备，按全寿命周期计算，其运行成本占总成本的65%~80%。

由于工艺设备匹配不佳，部分部件选用过多，“大马拉大车”的影响，出口节流损失，回流，输送介质腐蚀结垢等。

离心泵不能在高效率范围内运行，并且运行成本仍然很高。

石油企业积极应用节能降耗技术，优化离心泵运行参数，有效提高离心泵运行效率，大幅降低离心泵电耗，对实现油田设备精益管理具有重要意义。

1离心泵的特点及工作原理泵是一种动态装置，它将原动机的机械能转化为流体的动能和压力能量，从而实现流体导向运输，也称为流体装置。

泵主要分为叶片泵、容积泵和其他类型的泵，而离心泵则是其中一种叶片泵的一部分，主要由叶轮、吸收室、压力室、密封装置等组成。

离心泵广泛用于国民经济的各个方面，如灌溉和农田管道、工业供水、排水、城市供水和排水。

离心泵工作原理:泵充液时，离心力产生的叶轮转动，叶轮槽道内的液体在离心力作用下投影到外围，流入泵壳内，从而在叶轮中心造成真空，液面处于下方并且，叶轮通过吸尘器池输送，使液体不断地吸入和撞击，叶轮中产生能量的液体在从叶轮中出来时具有很大的动能，这些液体被收集到螺旋泵壳中，动能被转化。