炼油厂离心泵机械密封失效原因及对策研究

0 前言

炼油工业作为石油化工领域的重要组成部分，其生产过程高度连续化和自动化，对设备运行的稳定性与可靠性提出了极高的要求，离心泵作为炼油厂中最常用的流体输送设备之一，广泛应用于原油输送和中间物料循环等各个环节，其运行状况直接关系到装置的安全与高效运行[1]。在离心泵结构中，机械密封作为防止介质泄漏的重要部件，不仅关系到设备运行的密封性和安全性，更直接影响到企业的环境保护水平与清洁生产目标的实现。目前随着炼油装置的大型化和长周期运行的需求不断提高，离心泵机械密封失效问题逐渐增加，严重威胁人员安全与装置稳定运行。本次研究将根据离心泵密封失效的原因，提出系统性的防范对策，为保障安全高效生产作业奠定基础。

1 炼油厂离心泵机械密封失效的原因

（1）操作不当

在启动操作方面，操作人员如果未按规定程序进行预热和排气，会导致密封腔内温度分布不均，造成密封面热变形，当启动过程中流量过大或压力冲击过强时，会使机械密封承受超出设计范围的载荷，导致密封环破裂或密封面损伤。同时，干运转启动是最为严重的操作错误，在没有润滑介质的情况下，密封面之间的干摩擦会在短时间内产生大量热量，导致密封材料烧蚀甚至熔化。运行参数控制不当同样会引起密封失效，当泵的流量偏离设计工况点过远时，会产生径向力不平衡，增加轴的挠度，破坏密封面的贴合状态[2]。

（2）泵轴弯曲

轴弯曲的产生原因主要包括制造缺陷和运行过程中的不良工况，制造过程中如果轴的材质不均匀或机械加工精度不足，都可能造成轴的固有弯曲。安装过程中的对中不良是轴弯曲的重要原因，当泵与驱动机之间的轴线不重合时，会在轴上产生附加弯矩，长期运行后导致轴变形。运行过程中的热膨胀不均和管道应力等因素也会改变轴系的几何状态。轴弯曲对机械密封的影响机制十分复杂，当轴存在径向跳动时，旋转密封环会随轴一起产生径向位移，破坏了密封面之间的均匀接触，这种不均匀接触会在密封面上形成局部高压区和低压区，高压区会加速磨损，低压区则可能出现气蚀现象。

（3）振动过量

振动产生的根本原因包括转子不平衡和流体激励等多个方面，转子不平衡是最常见的振动源，由于叶轮磨损不均或修理后动平衡不当等原因造成[3]。对中不良会在轴系中引入强迫振动，其频率通常为转速频率或其倍数。轴承磨损或润滑不良会导致轴承振动，这种振动会直接传递到密封系统。流体激励振动包括叶片通过频率振动和汽蚀振动等，这些振动具有宽频特征，对密封系统的影响更加复杂。

（4）气体腐蚀

硫化氢腐蚀是炼油工业中最常见的腐蚀类型，硫化氢具有强烈的还原性，能够与多种金属发生化学反应生成硫化物。对于机械密封中常用的不锈钢材料，硫化氢会在金属表面形成硫化物腐蚀层，这种腐蚀层疏松多孔，不具备保护作用，会导致基体金属持续腐蚀。碳化钨等硬质合金密封面材料虽然具有较好的耐磨性，但在硫化氢环境中也会发生化学腐蚀，导致材料脆化和表面剥落。氯化氢腐蚀主要表现为电化学腐蚀，氯离子具有很强的穿透能力，能够破坏金属表面的钝化膜，引起点蚀和缝隙腐蚀。在机械密封的密封面和弹簧等部件上，氯化氢腐蚀会形成腐蚀坑，这些腐蚀坑不仅会降低材料的机械强度，还会成为应力集中点，加速疲劳破坏的发生。

2 炼油厂离心泵机械密封失效对策研究

（1）规范操作

启动操作规范化是首要环节，在启动前必须进行全面的系统检查，启动过程应严格按照预设程序执行，首先启动辅助系统，确保密封腔内有足够的冲洗液循环，然后缓慢启动主泵。启动初期应强化流量控制，待系统稳定后再逐步调整至正常工况，这种渐进式启动方式能够避免突然的压力冲击和温度变化对密封系统造成损害。运行参数的实时监控和调整是保证密封正常工作的关键，操作人员应建立参数监控台账，定期记录泵的流量和振动等关键参数，当参数偏离正常范围时，应立即分析原因并采取相应措施。

（2）校正泵轴

轴系对中是泵轴校正的核心内容，采用激光对中仪进行精确测量，可以准确判断泵与电机之间的径向偏差和角向偏差。对中调整过程中需要同时考虑热膨胀的影响，根据设备的热膨胀特性预留适当的冷态偏差。轴直线度检测和校正是保证密封同心度的关键措施，使用精密测量仪器对轴的全长进行直线度检测，当发现轴弯曲超过允许范围时，应采用机械矫直或更换新轴的方法进行处理。轴矫直工艺需要在专业设备上进行，通过控制矫直力和矫直点位置，逐步消除轴的弯曲变形，矫直后必须进行动平衡试验，确保转子的平衡精度满足要求。

（3）控制振动

转子平衡是振动控制的基础工作，新安装的泵组在投运前必须进行现场动平衡试验，消除转子的不平衡量，运行过程中由于磨损和积垢等原因会导致转子平衡状态改变，需要定期进行平衡检查和调整。现代动平衡技术采用单面或双面平衡方法，通过在转子上添加或去除配重来实现平衡。轴系对中精度的保持是减少强迫振动的关键措施，除了初始安装时的精确对中外，还需要建立定期对中检查制度。运行中的热膨胀和管道应力变化等因素都会影响对中状态，因此应根据设备运行情况制定合理的检查周期，对于关键设备，建议每半年进行一次对中检查。

（4）及时排气

密封腔排气系统的设计应考虑气体来源和排放路径，密封腔内的气体主要来源于工艺介质中的溶解气体、泄漏气体和系统内的空气。排气系统应设置在密封腔的最高点，确保气体能够顺利排出，排气管路的设计应避免形成气袋和死角，管径应足够大以保证排气效果。自动排气装置的应用可以实现连续有效的排气，自动排气阀能够在有气体存在时自动开启，在液体充满时自动关闭，无需人工操作。对于重要设备，建议采用双重排气系统，即主排气和备用排气系统，提高系统的可靠性，排气系统应与控制系统联锁，在启动前自动进行排气操作。

3 结论

综上所述，随着炼油装置的规模扩大和工艺技术的不断复杂化，对设备运行的可靠性和连续性提出了更高要求，机械密封一旦失效，常常需要停机更换和检修，不仅增加了维修成本，还可能造成生产中断，影响装置负荷，降低企业整体经济效益。因此，炼油厂需要根据机械密封失效的原因，从多个角度出发采取有效的防范措施，实现降本增效的目标奠定基础。

参考文献

[1]郭世鲁,杨涛,崔维隆,等.离心泵机械密封装置故障分析及对策[J].造纸装备及材料,2024,53(01):21-23.

[2]王磊.炼油厂离心泵机械密封失效的原因及对策[J].中国高新科技,2022,(11):93-94.

[3]丁建,林骁,栾世林,等.离心泵机械密封泄漏原因分析及对策[J].石化技术,2019,26(05):50+63.