高危泵机械密封辅助系统改造研究

高危泵机械密封辅助系统改造研究

曹磊

中国石油大庆炼化公司炼油生产三部  

摘要：在科学技术不断进步的新时期下，我国对环境保护和安全问题愈发关注，高危泵机械密封辅助系统改造也因此提上日程。鉴于此，从高危泵机械密封失效原因着手，包括工艺操作不合理、设备安装不到位等，深入分析高危泵机械密封存在的问题，同时提出可行的高危泵机械密封辅助系统改造方案。

关键词：高危泵；机械密封；辅助系统；改造

引言

高危泵在长期使用中，经常出现泄漏严重、检修频率高等问题，不利于生产工作的推进。为解决此类问题，提升设备运行的稳定性和可靠性，延长设备使用年限，需要对高危泵机械密封辅助系统进行必要改造，提高高危泵机械密封效果和质量。

1高危泵机械密封辅助系统功能

机械密封辅助系统是高危泵重要组成部分，可以让主密封在最佳的环境中工作。机械密封辅助可以控制和改善密封情况，具有控制温度、流量替代和清洗杂物功能[1]。机械密封辅助在运行过程中，能够根据实际情况冲洗带走系统产生的热量，将轴风向温度降低，改善润滑条件，促进密封效果的提高。

2高危泵机械密封失效的原因

2.1 工艺操作不合理

结合高危泵机械密封辅助系统的运行效果来看，导致密封失效的原因较多，工艺操作不合理是导致的机械密封失效的主要原因[2]。在机械密封日常开停工期间，因为工艺操作不当，使得由油浆入口压力波动幅度增大，泵内出现反生抽空、气蚀等异常现象，引发较大的轴向力，让动静环接触面之间分离，导致机械密封泄漏。在工艺操作期间，因为泵内输送介质存在一定含量的催化剂颗粒状物质，在设备运转时，会逐渐进入到摩擦副端面，在摩擦作用的影响下出现高危泵机械密封波纹管内侧结焦、积炭等，含有固体催化剂颗粒会导致波纹管失去弹性或密封面严重磨损，进而造成高危泵机械密封失效。

2.2 设备安装不到位

引发高危泵机械密封的另一因素是设备安装、运行不到位，与机械密封动静环密封端面间的摩擦有一定联系，会对设备的运行和使用寿命产生影响。

（1）设备安装不到位使得机械密封泄漏。由于压缩量过大，导致安装机械密封期间有严重的摩擦、端面擦伤磨损等问题，诸如动环密封圈过度收紧、弹簧装置无法对动环轴向浮动力量正常调整[3]。

（2）机械密封端面缺乏润滑油膜，使得机械密封失效。此类主要与端面密封荷载有关。在机械密封缺乏油膜润滑的情况下，因为启动泵而发生大量摩擦，最终出现机械密封泄漏问题。

（3）机械密封冲洗导致密封失效。高危泵在密封冲洗期间，辅助冲洗系统要确保密封冷却系统冲洗液供给的连续性，若冲洗液供洗不连续，会导致机械密封端面在高温的影响下而出现剧烈磨损问题，致使机械密封失去效用。

3高危泵机械密封辅助系统改造对策

3.1 应用串联式机械密封结构

在高危泵机械密封辅助系统改造过程中，可以利用串联式机械密封结构，将传统的高危泵机械密封端面由单端面转换成双端面，改造设计成两级机械密封。其中，系统内部第一层机械密封介质为柴油，第二层为带压气囊蓄能器，并向蓄能罐中加入密封液或者隔离液。这种改造方案可以在第一层机械密封发生泄漏问题时，在蓄能器的作用下，将隔离介质压入到密封腔内部，防止高危泵内部的介质泄漏到大气中。与以往单端面机械密封相比，串联机械密封的优点较多，适用范围广，在有毒有害高危泵机械密封中的效果良好，能够达到介质零溢出的效果，避免高危介质泄漏到大气中[4]。同时，串联式机械密封结构还能有效地减少泄漏风险，通过将多个密封组件串联，形成多重屏障，阻挡介质泄漏的可能性，即使其中一个密封组件出现故障，其他密封组件仍然可以起到密封作用，减少泄漏的发生。此外，不同的机械密封组件可以分担密封压力，减少单个密封组件的负荷，延长其使用寿命。最主要的是，此结构能降低泄漏风险，保障工作人员和环境的安全。

3.2 冷却器结构改造

为提升高危泵机械密封辅助系统运行稳定性和安全性，在实际改造期间，还要加强对冷却器结构的改造。在此的过程中，需要适当增加冷却器的散热面积，利用散热片或者改变散热器的排列方式，让冷却器的散热效果提高，降低系统温度，减少机械密封的磨损和泄漏问题。同时，对冷却器的冷却介质的路径不断优化，增加的速度和流量，促进冷却效果的提高。或者增加冷却风扇的数量、改变其位置，让冷却介质的流动速度加快。使用更高的冷却介质，诸如改用更好的冷却液、增加冷却剂的浓度等，提升冷却效果，增强系统的运行稳定性。需要明确的是，在冷却器结构改造期间，要注重安全性和可靠性，让改造后的冷却器可以平稳运转，不会对系统其他部分造成负面影响[5]。

3.3 加强高危泵智能化改造

在改造高危泵机械密封辅助系统期间，还应该加强对先进手段的利用，加大高危泵智能化改造力度。在高危泵关键位置安装传感器，包括温度传感器、压力传感器等，对高危泵的运行状态实时监测。借助传感器采集数据，实现远程监控与故障预警，提前发现潜在问题。同时，将传感器采集的数据通过网络传输到数据中心，实时监控与分析。应用数据分析技术，对高危泵的运行状态预测与优化，找出异常情况并制定可行的措施。同时，引入自动化控制系统，实现对高危泵的自动化调节与控制，制定合理的控制策略、算法，让高危泵自动启停、自动调节流量，提升高危泵的运行效率。通过云平台搭建远程监控和操作系统，对高危泵远程遥控与操作，相关人员可以利用手机或电脑监控高危泵运行情况，促进远程操作工作效率和安全性的提高。此外，建立完善的报警系统，及时向相关人员发出异常情况的报警信息，诸如利用声光报警器、邮件等方式报警，让异常情况得到及时处理。

结束语：

综合而言，高危泵机械密封辅助系统对保证设备稳定运行有促进作用。在实际操作中，为确保高危泵机械密封辅助系统改造的合理性、经济性、科学性，应该从密封失效原因着手，有针对性地制定应对办法，保证密封效果在提升的同时，装置能长时间处在稳定运行状态。

参考文献：

[1]宋云平，余洪涛，史工强.高危泵机械密封辅助系统改造[J].石油化工设备，2019，48(04)：77-81.

[2]张素，邓爱林，王婧.高危介质泵机械密封及密封冲洗方案的改造[J].科学技术创新，2018(26)：168-169.

[3]孟亮，刘丽洁，赵清等.高危介质泵机械密封及密封冲洗方案的改造[J].当代化工，2013，42(06)：807-809.

[4]于平超，王慧，孙旭东，等.高危泵用机械密封端面疱疤的产生及解决方案[J].液压气动与密封，2017，37(8)：2.

[5]张胜国，吴金亮，何万宏，等.聚酯装置导生循环泵机械密封系统的改造[J].合成技术及应用，2018，33(4)：5.