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摘 要：在输油站中，输油泵的使用是关系到输油压力的动力，在锦铁线路中的输油泵一直采用德国进口的鲁尔泵。经常在机械密封部分出现损坏的问题，严重影响设备平稳运行，为此提出鲁尔泵机械密封损坏解决方案。经过对机械密封拆解分析，以及机械密封的辅助密封氟橡胶材质的O圈老化造成泄漏原因的详细分析，并以此提出三种解决措施，完成本文研究。
关键词：鲁尔泵 机械密封 输油主泵
中图分类号：TE89 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（c）-0100-02
输油主泵是输油站的压力动力源，铁锦线投产以来出现了输油主泵为进口德国鲁尔泵，存在机械密封寿命短的问题[1]。不但影响工艺安全平稳运行，机械密封泄漏造成的油品泄漏风险增大，进口设备更好成本高。本文通过对损坏密封的拆解及现场设备的运行情况进行剖析，找到设备问题的根源所在，提出解决方案保证输油生产安全[2]。
1 机械密封拆解分析
机械密封从工作原理上分为动、静密封两部分，静密封点有4点，分别是轴与轴套、轴套与动环、静环与压盖、压盖与泵壳[3]。动密封为一点，动环与静环之间密封点。
密封环与轴套间原油已经碳化结焦，说明静环过热严重形成环形焦块，不清理的情况下无法将静环从轴套上抽下来，整个缝隙内的原油已经碳化。静环与压盖间O圈已经严重老化失效，轴与轴套的密封O圈无论是外观还是质感都没问题。
机械密封破损，就会发生泄漏，归类为输油泵机械密封的损坏为两类：其一，机械密封的辅助密封氟橡胶材质的O圈老化造成泄漏;其二，机械密封主密封动、静环端面破坏造成泄漏。
通过拆解机械发现，动环基本就是新密封状态。静环清理只是用布擦拭表面，原油焦状物清理不干净，如使用溶剂类液体彻底进行清理，应可以恢复其外观及端面光洁度。造成机械密封泄漏的原因，为静环与压盖间的密封老化造成。
2 机械密封的辅助密封氟橡胶材质的O圈老化造成泄漏
CHETRA密封是德国的机械密封品牌，除静环与压盖间的静密封其他密封均为一道氟橡胶材质的辅助密封。在静环与压盖间除氟橡胶密封圈，有一道NBR（丁晴橡胶）材质加强密封，氟胶密封摸起来已经失去弹性，表面光滑失去了橡胶的手感，施加外力后出现较深裂痕，NBR材质密封同样老化发硬、裂纹而导致机械密封泄漏。输送的介质完全符合氟胶及NBR材质要求，橡胶密封出现这种老化发硬原因应为长时间处于超过其工作温度的环境造成的，已经起不到应有的密封作用。
2.1 密封冲洗管路长度过长
经现场实际测量，密封冲洗管路总长度约为3.8m。管路上有90°弯头三处、三通一个、旋风式过滤器一个。而铁秦线老鲁尔泵的机械密封冲洗管路长度仅为40cm，只有90°弯头一处。长度上铁锦线的机械密封冲洗管路长度是以前的10倍。
通过计算同等流量与压力差下，新鲁尔泵的机械密封冲洗管路的磨阻h是老鲁尔泵的25倍。磨阻的上升，必然导致冲洗量下降，冲洗量下降对机械密封的冷却大幅效果降低。
2.2 输送介质粘度超过设计粘度
通过阅读新鲁尔泵机械密封的说明书，该型机械密封设计上介质最大粘度为12sct。而铁锦线输送介质为庆油，一般入泵的温度在36℃～45℃之间，在泵的机械密封冲洗管路上缠有电伴热，电伴热每米功率约为60W发热量有限。管路内有液流不会有明显的温升效果，该区间内的粘度最小值45℃时为25.8sct，最大值36℃时为33.2sct。大于设计最大粘度2～3倍。在日常的生产运行中，粘度参数一直不满足该型机械密封的设计要求，也为该型机械密封安全运行留下了隐患。
2.3 机构设计的原因
结构设计上为了使冲洗液更加均匀的流到机械密封静环上，在静环外导流槽均匀分布有直径约为0.5cm孔。机械密封的冲洗液经导流槽，均匀流向静环从而带走摩擦热。由于粘度和结构的原因，使得密封冲洗效果不佳，该部位结焦较为严重。
2.4 因超过设计最高压力机械密封主密封端面破坏造成泄漏
铁锦线设计压力达8MPa，进站压力超高上站停机保护值为4.3MPa。运行操作是压力调节空间大，为整体管道节能降耗提供坚实的基础。但是压力弹性大也为机械密封因压力等级不足造成破坏留下了隐患。
从理论上计算，在额定流量下铁锦线的ZLM型输油泵单台泵提压能力约为2.5MPa。实际运行不是变频工况下，单泵提压值不会与额定值相差过多，否则输油泵将不在高效区内运行是不合理的。
通过查阅机械密封说明书该型机械密封设计最高压力为7.5MPa，因ZLM型输油泵采用单级双吸叶轮，二个机械密封都相当于安装于吸入端，承受该泵的入口压力。从理论上站队3级泵运行就会达到铁锦线最大设计压力。
3 解决措施
进口备件消耗完毕后为了节约维护成本，使用国产改进性机械密封替代进口配件降低维护费用。同时与厂家积极沟通，改善机械密封冲洗空方向及结构。彻底消除机械密封寿命短故障。
3.1 机械密封结构上改进建议
在机械密封静环导流槽上的开孔，无论大小和数量应都是按照设计输送介质的粘度来进行验证的。而目前运行中输送介质的粘度是该型机械密封设计粘度2～3倍，必然会因粘度增加造成磨阻变大导致流量下降，造成导流孔通过的冲洗量不足。是否可以考虑将导流孔扩孔，增大导流孔面积。
在不进行机械改造的情况下，该型机械密封的寿命达不到应有时间，辅助密封就发生损坏。是否可以考虑在机械密封的水冷接口加装冷却循环系统，带走摩擦热。QI为入口、QO为出口。
3.2 优化倒泵操作
泵运行级数为3台时。在切换输油泵时，应与调度中心联系能否调整工况，先停泵后启泵。避免4台输油泵同时运行。当汇入压力较时（具有较高的进站压力），运行台数大于2台时。调度通知准备三级运行，应与调度中心联系，能否暂时调整工况，降低进行进站压力。待启泵成功后再进行压力、流量调整，避免启泵过程中末级泵在启动的瞬间机械密封承受超过设计最高压力。
3.3 密封修复及效验
从清理效果来看，拆卸后的机械密封的主要部件动静环没有损坏，辅助密封O圈损坏。可否订购相同规格尺寸的密封O圈进行更换，组装后恢复密封的效能。同时由于输油主泵为关键设备，不能貿然将修复后的机械密封安装在设备上进行试运行，安全风险较大。因此设计了一套，机械密封效能实验设备。修复后的机械密封的性能在实验设备上得到验证后，方可在输油主泵上进行试运行。
4 结语
目前通过对国产机械密封的结构的优化调整，并选购了更高性能橡胶的静密封O型圈，机械密封寿命问题得到了改善。由于更换周期较长，还需多多观察其运行情况。经过对进口设备剖析，解决了进口设备维护成本高的难题。
参考文献
[1] 郎丰珲，刘超，闻磊，等.搅拌器机械密封损坏的原因及对策[J].化工管理，2018（5）：192.
[2] 包兴贵.300MW汽轮机汽动给水泵机械密封损坏原因及处理[J].科技尚品，2017（6）：111.
[3] 吴德起，郑永涛，李峰，等.鲁尔泵轴承快速拆卸装置的研制[J].油气储运，2014，33（4）：453-456.
关键词：鲁尔泵 机械密封 输油主泵
中图分类号：TE89 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（c）-0100-02
输油主泵是输油站的压力动力源，铁锦线投产以来出现了输油主泵为进口德国鲁尔泵，存在机械密封寿命短的问题[1]。不但影响工艺安全平稳运行，机械密封泄漏造成的油品泄漏风险增大，进口设备更好成本高。本文通过对损坏密封的拆解及现场设备的运行情况进行剖析，找到设备问题的根源所在，提出解决方案保证输油生产安全[2]。
1 机械密封拆解分析
机械密封从工作原理上分为动、静密封两部分，静密封点有4点，分别是轴与轴套、轴套与动环、静环与压盖、压盖与泵壳[3]。动密封为一点，动环与静环之间密封点。
密封环与轴套间原油已经碳化结焦，说明静环过热严重形成环形焦块，不清理的情况下无法将静环从轴套上抽下来，整个缝隙内的原油已经碳化。静环与压盖间O圈已经严重老化失效，轴与轴套的密封O圈无论是外观还是质感都没问题。
机械密封破损，就会发生泄漏，归类为输油泵机械密封的损坏为两类：其一，机械密封的辅助密封氟橡胶材质的O圈老化造成泄漏;其二，机械密封主密封动、静环端面破坏造成泄漏。
通过拆解机械发现，动环基本就是新密封状态。静环清理只是用布擦拭表面，原油焦状物清理不干净，如使用溶剂类液体彻底进行清理，应可以恢复其外观及端面光洁度。造成机械密封泄漏的原因，为静环与压盖间的密封老化造成。
2 机械密封的辅助密封氟橡胶材质的O圈老化造成泄漏
CHETRA密封是德国的机械密封品牌，除静环与压盖间的静密封其他密封均为一道氟橡胶材质的辅助密封。在静环与压盖间除氟橡胶密封圈，有一道NBR（丁晴橡胶）材质加强密封，氟胶密封摸起来已经失去弹性，表面光滑失去了橡胶的手感，施加外力后出现较深裂痕，NBR材质密封同样老化发硬、裂纹而导致机械密封泄漏。输送的介质完全符合氟胶及NBR材质要求，橡胶密封出现这种老化发硬原因应为长时间处于超过其工作温度的环境造成的，已经起不到应有的密封作用。
2.1 密封冲洗管路长度过长
经现场实际测量，密封冲洗管路总长度约为3.8m。管路上有90°弯头三处、三通一个、旋风式过滤器一个。而铁秦线老鲁尔泵的机械密封冲洗管路长度仅为40cm，只有90°弯头一处。长度上铁锦线的机械密封冲洗管路长度是以前的10倍。
通过计算同等流量与压力差下，新鲁尔泵的机械密封冲洗管路的磨阻h是老鲁尔泵的25倍。磨阻的上升，必然导致冲洗量下降，冲洗量下降对机械密封的冷却大幅效果降低。
2.2 输送介质粘度超过设计粘度
通过阅读新鲁尔泵机械密封的说明书，该型机械密封设计上介质最大粘度为12sct。而铁锦线输送介质为庆油，一般入泵的温度在36℃～45℃之间，在泵的机械密封冲洗管路上缠有电伴热，电伴热每米功率约为60W发热量有限。管路内有液流不会有明显的温升效果，该区间内的粘度最小值45℃时为25.8sct，最大值36℃时为33.2sct。大于设计最大粘度2～3倍。在日常的生产运行中，粘度参数一直不满足该型机械密封的设计要求，也为该型机械密封安全运行留下了隐患。
2.3 机构设计的原因
结构设计上为了使冲洗液更加均匀的流到机械密封静环上，在静环外导流槽均匀分布有直径约为0.5cm孔。机械密封的冲洗液经导流槽，均匀流向静环从而带走摩擦热。由于粘度和结构的原因，使得密封冲洗效果不佳，该部位结焦较为严重。
2.4 因超过设计最高压力机械密封主密封端面破坏造成泄漏
铁锦线设计压力达8MPa，进站压力超高上站停机保护值为4.3MPa。运行操作是压力调节空间大，为整体管道节能降耗提供坚实的基础。但是压力弹性大也为机械密封因压力等级不足造成破坏留下了隐患。
从理论上计算，在额定流量下铁锦线的ZLM型输油泵单台泵提压能力约为2.5MPa。实际运行不是变频工况下，单泵提压值不会与额定值相差过多，否则输油泵将不在高效区内运行是不合理的。
通过查阅机械密封说明书该型机械密封设计最高压力为7.5MPa，因ZLM型输油泵采用单级双吸叶轮，二个机械密封都相当于安装于吸入端，承受该泵的入口压力。从理论上站队3级泵运行就会达到铁锦线最大设计压力。
3 解决措施
进口备件消耗完毕后为了节约维护成本，使用国产改进性机械密封替代进口配件降低维护费用。同时与厂家积极沟通，改善机械密封冲洗空方向及结构。彻底消除机械密封寿命短故障。
3.1 机械密封结构上改进建议
在机械密封静环导流槽上的开孔，无论大小和数量应都是按照设计输送介质的粘度来进行验证的。而目前运行中输送介质的粘度是该型机械密封设计粘度2～3倍，必然会因粘度增加造成磨阻变大导致流量下降，造成导流孔通过的冲洗量不足。是否可以考虑将导流孔扩孔，增大导流孔面积。
在不进行机械改造的情况下，该型机械密封的寿命达不到应有时间，辅助密封就发生损坏。是否可以考虑在机械密封的水冷接口加装冷却循环系统，带走摩擦热。QI为入口、QO为出口。
3.2 优化倒泵操作
泵运行级数为3台时。在切换输油泵时，应与调度中心联系能否调整工况，先停泵后启泵。避免4台输油泵同时运行。当汇入压力较时（具有较高的进站压力），运行台数大于2台时。调度通知准备三级运行，应与调度中心联系，能否暂时调整工况，降低进行进站压力。待启泵成功后再进行压力、流量调整，避免启泵过程中末级泵在启动的瞬间机械密封承受超过设计最高压力。
3.3 密封修复及效验
从清理效果来看，拆卸后的机械密封的主要部件动静环没有损坏，辅助密封O圈损坏。可否订购相同规格尺寸的密封O圈进行更换，组装后恢复密封的效能。同时由于输油主泵为关键设备，不能貿然将修复后的机械密封安装在设备上进行试运行，安全风险较大。因此设计了一套，机械密封效能实验设备。修复后的机械密封的性能在实验设备上得到验证后，方可在输油主泵上进行试运行。
4 结语
目前通过对国产机械密封的结构的优化调整，并选购了更高性能橡胶的静密封O型圈，机械密封寿命问题得到了改善。由于更换周期较长，还需多多观察其运行情况。经过对进口设备剖析，解决了进口设备维护成本高的难题。
参考文献
[1] 郎丰珲，刘超，闻磊，等.搅拌器机械密封损坏的原因及对策[J].化工管理，2018（5）：192.
[2] 包兴贵.300MW汽轮机汽动给水泵机械密封损坏原因及处理[J].科技尚品，2017（6）：111.
[3] 吴德起，郑永涛，李峰，等.鲁尔泵轴承快速拆卸装置的研制[J].油气储运，2014，33（4）：453-456.