高温热油泵机械密封泄漏分析与应对措施

高温热油泵机械密封泄漏分析与应对措施

陶汉笙

中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司 ,辽宁省葫芦岛市 125000

摘要：高温热油泵作为化工企业生产的重要器械，在机械密封上要十分注意。由于化工原料介质腐蚀、高温及其他方面的影响，如果高温热油泵机械密封处理不当，出现泄漏，很容易造成安全生产事故。本文通过分析高温热油泵机械密封发生泄漏的原因，根据机械密封的设计和制造及应用原理等提出应对措施，以便提高高温热油泵机械密封泄漏处理水平。

关键词：高温；机械密封；热油泵；泄漏

前言

高温热油泵在化工企业生产中发挥着重要作用，如果高温热油泵机械密封工作处理不好，因为流体介质的腐蚀或者其他原因导致密封失效，发生泄漏，轻则影响产品质量、污染环境，重则会造成火灾、爆炸等重点安全生产事故。因此采取有效措施做好高温热油泵机械密封十分重要。

1高温热油泵机械密封的结构和工作原理分析

高温热油泵的机械密封主要是双端面接触密封，是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹簧力的作用下保持贴合并配以辅助密封油而达到阻漏的轴封装置。其中焊接金属波纹管机械密封是各种机械密封结构中最广泛使用也较为先进的接触型机械密封装置。如图1所示：

图1 焊接金属波纹管机械密封基本结构

密封部分里的A、B、C、D四点是机械密封中可能发生泄漏的点。其中A点作为旋转环与静止环的端面彼此贴合做相对滑动的动密封，其密封端面之间单位面积压力必须严格控制，因为上面的润滑液膜会因压力大小产生不同影响。压力过大，润滑液膜不易稳定；压力过大，泄漏量又会增加。B点是弹簧座O型密封圈，是旋转环与轴之间的密封，是一个相对静密封，比较容易封堵。C、D是波纹套管、静止环O形密封圈，是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，都是属于静密封。目前最常用的静密封元件主要聚四氟乙烯Ｖ形圈、橡胶O形圈，还可以通过采用橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管等具有弹性元件功能的结构来作为旋转环和静止环这类补偿环的辅助密封材料。总而言之，机械密封就是将容易泄漏的轴向密封改变为难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封。

2机械密封泄漏原因分析

2.1端面液膜失效

端面液膜在静止环和旋转环之间的密封接触端面之间需要在一定范围的面积压力下才能保持平衡，端面比压作为机械密封的重要性能参数，一般设计标准为 0.2 ～ 0.4MPa。如果高温热油泵里由于储罐罐底出现杂质或重组份结焦物严重沉积，在高温作用下，结焦物、杂质等容易沉积在密封腔，加上机泵管道和设备的锈蚀物，容易腐蚀波纹管，造成其弹力不足，或者堵塞静环波纹管、轴套间的间隙，从而导致端面比压没有达到设计标准值，导致液膜平衡被打破。加上摩擦时结焦物和杂质在副端面之间对密封面造成磨损，从而使机械密封开始出现泄漏，如果不加以及时控制会逐渐加大，最终导致机械密封彻底失效。

2.2动环或静环密封圈存在问题

动、静密封环出现问题一般在备用、运转时均可发生。如果在备用状态时出现泄漏，应该是动环或静环的密封圈存在问题，如有介质摩擦、动静环有磨损。如动、静环密封圈过松或过紧，都容易使动环的轴向浮动量没办法被弹簧带动，或者出现静环脱离的现象。在运转时如果因为安装机械密封时压缩量过大，摩擦副端面就会被严重擦伤、磨损。或者运转时气蚀、抽空、憋压等都会形成较大的轴向力，从而导致动、静环接触面分离，这些都会造成机械密封泄漏。

2.3高温效应因素

高温热油泵的密封环材质上在使用橡胶材料如全橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶等时，如果使用机械超过允许范围之内，会导致密封件出现老化、龟裂、变硬等。一些石墨材质的密封环如果选用耐磨性较低，在密封件超过许用温度(一般在105℃-250℃)，也容易出现炭化现象，导致密封效果失效。而密封面因为发生干摩擦，冷却水突然中断，介质颗粒进入密封门、泵抽空等里面，都容易导致密封环面出现径向裂纹。这些因温度升高而导致的裂纹统称为“密封门热裂纹”，是导致油浆泵、渣油泵、常减压塔底泵等高温热油泵密封失效的最常见原因。

3做好高温热油泵机械密封泄漏防护工作的应对措施

3.1做好安装和试运转工作

高温热油泵在机械密封时要严格按照相关程序做好动、静密封环的安装、调试工作。安装机械密封时应避免动、静密封环过紧或过松，避免出现动、静环接触面分离情况出现，同时确保机械密封压缩量符合许用标准。

3.2优化机械密封材质

主要是做好密封结构材质的优化。机械密封材料应采用双端面波纹管机械密封，以实现二级主密封功能，提高设备运行的等级。双端面波纹管机械密封可以采用“硬对硬”结构，即碳化钨对碳化钨，一般选择YG6一YG6，或者碳化钨对碳化硅。因为碳化钨具有良好的导热性、耐磨性和抗腐蚀性，超强的强硬度让结焦物、杂质很难造成损害。同时耐热性让其在高温下能保持良好的密封性。其他密封圈也应选用优质材料，如柔性石墨O型圈、优质石墨材质节流衬环、青铜材质防结焦档圈等。此外，高温热油泵所使用的润滑油等需要对油质进行严格的把控，避免劣质油对机械造成损害。

3.3优化机械密封技术

针对高温热油泵介质影响密封的问题，一般使用焊接金属波纹管机械密封是当前大部分化工企业所采用的技术。金属波纹管一般采用哈氏B、C，AM350等耐腐蚀高温合金或不锈钢材料，而双层结构的波片可以提高端面承压力，降低了波纹管弹性缺失的概率。同时采用旋转型结构设置金属波纹管，利用其自清洗离心作用来减少波纹管外围沉积和内测结焦问题。还可结合蒸汽吹扫、冷柴油外冲洗、摩擦副“硬对硬”、安装蒸汽冷凝水冷却系统等方式来进一步提高高温热油泵的机械密封效果。

3.4做好日常维护管理工作

一是严格按照操作规范来使用高温热油泵，避免出现超温、超压、超设计值所导致的汽蚀、抽空、结焦等现象。二是严格做好内外密封冲洗工作，保证辅助密封良好。静密封环压盖的温度需要每天进行测量，控制在100℃以下，以此保证密封腔的温度适合高温机械密封安全运行。三是注意轴承的润滑养护，避免使用劣质润滑油造成轴承磨损导致轴向窜量变化，比如密封蒸汽的高温热油泵就要避免出现蒸汽窜入轴承箱，这些都容易导致密封泄漏。四是做好备用泵的预热工作，如若热油泵没能进行充分预热或是不预热就启动备用泵，那么在密封能够快速升温，从而会导致密封内外层材质出现热胀的情况，一旦外部热胀超出内部，那么就会导致密封承受着巨大的温差盈利，再加上受到扭矩的荷载，就极易导致密封出现崩裂引发泄漏。所以在日常管理过程中务必要做好备用泵的预热工作，通常以把问题温度为泵体运行情况下温度的70%为宜，此时便可运用较少能耗来获得良好的预热效果。

4 结束语

综上所述，高温热油泵机械密封性能优劣将会关系到了整体生产的安全与稳定，因此相关人员严格按照技术规范和采取正确的应对措施才能使高温热油泵机械密封的质量安全稳定。

参考文献

[1]汪宗太. 高温热油泵机械密封端面温度场及传热特性的研究[D]. 北京化工大学.

[2]徐想娥.高温热油泵机械密封泄漏与安全运行探讨[J].山西化工，2008（6）：51-53．