脫丁烷塔塔底泵密封泄漏的原因分析及處理

付超，馬彪，周家成，趙萬慶

（中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

脫丁烷塔塔底泵密封泄漏的原因分析及處理

付超，馬彪，周家成，趙萬慶

（中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

脫丁烷塔塔底泵因為密封泄漏多次停機檢修，本文對泄漏原因進行了分析，認為密封沖洗量不足、沖洗介質不潔凈和O型圈材質不合理是密封泄漏的主要原因，針對泄漏原因，采取了擴大節流孔板直徑、增加沖洗液過濾器和更換O型圈材質的處理措施?，F場使用效果良好，為現場解決密封泄漏問題提供一種方法和思路。

密封泄漏；改造；沖洗

脫丁烷塔塔底泵是某石化分離裝置的重要機泵，根據數據統計，2015年全年檢修密封頻次高達6次, 平均運行壽命僅有2個月。由于該機泵所輸送的介質為易燃易爆介質，密封經常泄漏存在安全生產隱患，不僅增加了機泵的檢修作業風險和運行成本，而且影響到上下游裝置的長周期平穩運行（見圖1、2）。

圖1 脫丁烷塔塔底泵

圖2 改造前節流孔板尺寸圖

1 原因分析

根據密封結構，對密封安裝時補償機構的預緊量、密封結構有無沖洗死區，沖洗系統是否符合要求，軸套有無變形毛刺、O型圈與介質是否相溶等一系列環節，進行了原因排查。通過分析發現，導致密封泄漏有以下3個方面的原因。

1.1 沖洗液流量不滿足密封沖洗要求

足夠的密封沖洗液不僅將密封產生的摩擦熱帶走，還將保證密封各元件在潔凈的環境下工作。如果沖洗液的流量不夠，將無法實現沖洗液的功能，終將導致密封泄漏。

在脫丁烷塔塔底泵中,介質流量59.4m3/h、吸入壓力0.49MPa、排出壓力1.035MPa、操作溫度109℃、介質密度0.668kg/m3，沖洗線節流孔板直徑為4mm。根據流量計算公式可以得出密封沖洗流量僅為1.05m3/h，小于密封腔實際所需沖洗液流量1.5～2.0m3/h，不能滿足機械密封的沖洗要求。

1.2 沖洗液潔凈度不滿足密封沖洗要求

含雜質的沖洗液，不僅不能保證密封摩擦副間的潔凈，而且會將雜質帶入到密封摩擦面之間，造成密封面刮擦并出現劃痕，導致密封泄漏。脫丁烷塔塔底泵沖洗介質由該泵出口介質引入，由于該泵輸送的介質中所含組分較多，且不穩定，極易形成固態或晶體，在拆解的機械密封摩擦副中，發現大量的雜質及結膠物（見圖3、4），分析認為沖洗液不干凈，導致密封失效。

圖3 密封中存在大量雜質

圖4 密封面結膠

1.3 O型密封圈材質與物料介質不相容

脫丁烷塔塔底泵靜環密封圈材質采用的是氟橡膠，通過查閱 《橡膠密封制品實用加工技術》等技術資料發現，氟橡膠適用的介質僅僅是熱油、蒸汽、空氣、無機酸、鹵素類溶劑，但耐低溫（冬季）和耐酸堿等性能相對較弱，長期與腐蝕性較強的堿液接觸，就會造成密封圈整體溶脹變形、腐蝕變硬、皸裂繼而失彈（見圖5、6），從而失去輔助密封的作用。

圖5 使用前的密封圈

圖6 發生溶脹變形的密封圈

2 處理措施

根據上述原因分析，采取以下3項處理措施。

2.1 改變節流孔大小

為了確定節流板的合適孔徑，既要滿足沖洗量約1.5～2.0m3/h的要求，又不能過大導致對密封面的沖擊造成點蝕，按照下式對節流板孔徑重新進行校核計算。

式中，薄壁孔流量系數Cd=0.62.節流孔板前后壓差ΔP =0.545×106Pa，介質密度ρ=0.668kg/m3，節流孔面積為A=π（D/2）2m2。

將允許沖洗流量的上下限，帶入以上公式計算得節流孔dmin=5.58mm，dmax=6.35mm。為了便于加工，同時避免流量處于極限附近不穩定，節流板直徑取6mm，然后校核流量為1.876m3/h，符合使用要求。在原有節流孔板基礎上，將節流孔直徑由4mm改為6mm（圖7、8）。

圖7 改造后節流孔板尺寸圖

圖8 改造后的節流孔板

2.2 沖洗系統增加過濾裝置

受設備現場情況及工藝條件的限制，無法改變沖洗介質含雜質的現狀,同時也無法引入其它介質（如水）作為沖洗介質。

為了解決以上問題，從原系統出口管線中增加旁路，引入機械密封沖洗系統，在旁路上設置2路并聯管線，分別增加過濾器，通過在線壓差儀表監測前后壓差（見圖9）。在前期試用過程中，兩路過濾器安裝不同目數的過濾網，驗證最佳的過濾網目數。在后期的使用過程中，兩路過濾器安裝相同目數的過濾網，當密封系統沖洗前后壓差增大后，可以在不停機的情況下，在線更換過濾網，同時啟用另外一路過濾器（見圖10）。避免為了清洗過濾網，必須頻繁切泵影響機械密封的使用壽命。

2.3 更換密封圈材料

為了尋找和確定最合適的密封圈材質，通過查閱《機械設計手冊》《潤滑與密封原理》及《常用工程材料》等技術資料，發現丁腈橡膠（UA）、硅橡膠（UK）和填充聚四氟乙烯（PTFE），也可以作為O型密封圈的材料。對這3種常用的輔助密封圈材料性能進行對比后，選擇比較適用于低溫泵輕烴介質的填充聚四氟乙烯，來作為O型圈材質，以解決密封圈與輕烴接觸溶脹變形，

繼而失效泄漏的問題。

圖9 改造后的工藝流程

圖10 現場實施效果圖

3 改造效果

改造后,脫丁烷塔塔底泵運轉情況良好，到目前為止還未對該設備進行檢修，已連續運行12個月,達到改造目標。此次改造，節約配件費、人工費和停工減產物料費共計35.84萬元/年，經濟效益顯著。通過改造，解決了脫丁烷塔塔底泵密封泄漏的故障，消除了安全隱患，確保了設備長周期平穩運行，具有較好的社會效益。

4 結語

此次改造經驗可以推廣到其他類似機泵密封的改造上，為以后處理類似問題提供依據。此次改造，僅就設備本身采取了相應的改進措施，通過工藝操作優化，避免出現超負荷、氣蝕等非正常工況，可進一步延長機泵使用壽命。

[1]張朋. 機泵機械密封泄漏原因分析[J]. 油氣田地面工程,2013,(09):139.

[2]蔡艷,張斌,李正偉,張俊峰. 機泵機械密封泄漏的原因及對策措施[J]. 山東化工, 2013,(08):148-151.

[3]孫學武. 化工機泵機械密封的應用[J].聚氯乙烯,2005,(8):39-40.

TQ325

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：1671-0711（2017）09（下）-0211-02