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對球罐區(qū)幾起機械密封泄漏事故的分析

文檔作者：劉丙申馮永江祁偉佳文檔來源：甘肅省蘭州市蘭州石化公司乙烯廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月01日
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對球罐區(qū)幾起機械密封泄漏事故的分析
劉丙申馮永江祁偉佳(甘肅省蘭州市蘭州石化公司乙烯廠，甘肅蘭州730060)
摘要：對球罐區(qū)離心泵出現(xiàn)的幾起機械密封泄漏事故進行
舉例分析，通過對影響機械密封的各種條件進行分析，從而找
到導(dǎo)致機械密封泄漏的根本原因。
關(guān)鍵詞：機械密封；泄漏；原因分析
1機械密封的工作原理
機械密封是把轉(zhuǎn)軸的密封面從軸向改變?yōu)閺较?，通過動環(huán)
和靜環(huán)兩個端面的相互貼合，并作相對運動達到密封的裝置，
又稱端面密封。機械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件、傳動元
件和密封元件組成，動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副。動環(huán)
依靠彈簧壓緊力使其端面緊密貼合在靜環(huán)端面上，兩環(huán)端面上
產(chǎn)生一層極薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊原件產(chǎn)生壓
力，可使泵在不運轉(zhuǎn)的情況下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)
不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面。密封圈起密封動環(huán)與軸間
隙、靜環(huán)與壓蓋間隙的作用，同時對泵的振動、沖擊起緩沖作
用。圖1為常見的機械密封結(jié)構(gòu)簡圖。
圖1機械密封結(jié)構(gòu)圖
1—彈簧座2—彈簧3--動環(huán)座4--動環(huán)O型圈5—動環(huán)6—靜環(huán)
2球罐區(qū)生產(chǎn)用離心泵
乙烯廠球罐區(qū)裝置肩負乙烯廠物料的接收和外送，對乙烯
廠生產(chǎn)的平衡穩(wěn)定起著重要作用。球罐區(qū)內(nèi)部共有離心泵13
臺，其中立式多級泵7臺，臥室單級泵6臺，分別負責(zé)乙烯、丙
烯、裂解汽油、火炬凝液等組分的外送。7臺多級立式泵采用串
級雙端面密封結(jié)構(gòu)，6臺臥式泵采用單端面密封結(jié)構(gòu)。在過去
的幾年里，先后發(fā)生多次機械密封泄漏事故，導(dǎo)致緊急切換機
泵，對損壞機械密封進行檢修更換。不僅增加了設(shè)備運行成
本，而且對生產(chǎn)的穩(wěn)定帶來不利影響。
3對幾起機械密封泄漏事故的分析
事故案例1：P302B多級離心泵機械密封泄漏
2009年10月份，車間對P302B丙烯泵進行檢修作業(yè)，更換
了運行周期較長的軸承?？紤]到該泵的機械密封運行時間過
長，于是決定在更換軸承的同時，對機械密封進行更換。檢修
結(jié)束后，一切正常。操作人員按照規(guī)定給機封外置沖洗液儲罐
加滿白油，打開入口閥進行冷泵處理。第二天根據(jù)車間安排進
行試泵，在運轉(zhuǎn)近3個小時候，白油出現(xiàn)嚴重的泄漏情況，操作
人員緊急停泵。
經(jīng)過解體檢查，發(fā)現(xiàn)是串級密封的上部密封面出現(xiàn)磨損，
動環(huán)出現(xiàn)細小的裂紋，靜環(huán)面出現(xiàn)極小的點狀凹槽，最終導(dǎo)致
白油大量泄漏。經(jīng)過技術(shù)人員分析，確認故障原因在于安裝過
程的失誤。由于該處密封為2級串聯(lián)密封，在安裝過程中，檢修
人員在沒有調(diào)整泵軸竄量之前，就松開了機封內(nèi)軸套的定位卡
片，并鎖死了驅(qū)動環(huán)。之后才調(diào)高泵軸2-3MM，并連接上了聯(lián)
軸器。最終在機泵投用之后，造成機封內(nèi)部彈簧的壓縮量比設(shè)
定值多出2～3MM，密封端面比壓巨大，動、靜環(huán)密封面產(chǎn)生大量
摩擦熱，機封沖洗液來不急帶走過多的熱量，最終導(dǎo)致摩擦副
劇烈磨損，密封失效。
事故案例2：P107A單級離心泵機械密封泄漏
2010年1月份，車間P107MB醋酸乙烯泵投用。該泵在設(shè)
計之初用于輸送醋酸乙烯，后面由于工藝變更，醋酸乙烯罐閑
置，于是該泵一直處于閑置狀態(tài)。2010年經(jīng)過工藝改造，重新
利用該泵輸送碳八、碳九產(chǎn)品，遂將該泵命名為碳九泵。由于
之前該泵一直閑置，車間在投用之前，對兩臺泵分別進行了檢
修，更換了機械密封。但在P107A泵投用幾天后，機械密封出
現(xiàn)泄漏情況。
對該機封解體后，發(fā)現(xiàn)是動、靜環(huán)面上出現(xiàn)偏磨情況，一部
分密封面正常，一部分出現(xiàn)明顯的摩擦痕跡。由于該機封新?lián)Q
不久，因此排除了機封自身存在的問題。后車間重新更換了該
泵的軸承，并對泵軸進行了動平衡試驗，試驗數(shù)據(jù)表明，該泵的
泵軸存在局部的微彎現(xiàn)象。由于該泵在長期閑置過程中，未能
進行有效的盤車處理，導(dǎo)致泵軸產(chǎn)生局部彎曲變形。因此，該
泵機械密封泄漏的原因在于泵軸的彎曲，一旦泵軸彎曲，那么
機泵開啟后，在機械密封安裝處將產(chǎn)生較大的撓度，使得密封
面間受力不均勻，導(dǎo)致動靜環(huán)分離，瞬間的分離在液膜壓力的
作用下將原本的平衡破壞。由于碳九線投用初期，管道及儲罐
內(nèi)固體顆粒較多，因此泵輸送的的介質(zhì)顆粒較大，固體顆粒在
動靜環(huán)分離的瞬間進入摩擦副之間，使密封端面出現(xiàn)偏磨，最
終造成泵的大量泄露。
事故案例3：P104A單級離心泵機械密封泄漏
2010年10月份，車間操作人員在巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)P104B
(下轉(zhuǎn)第266頁)
264 I化工管卵2016年3月
霾1
萬方數(shù)據(jù)
多相催化劑更容易從液體溶液中分離；這些催化劑是無腐蝕性
和對環(huán)境無害。他們可以降低在溶液中存在的大量的鐵離子，
在紫外光的照射下，形成的Fe“復(fù)合物可以被降解，使Fe”離子
參與Fenton催化循環(huán)。當紫外光的波長從254 tim增加到365
nm時，光助Fenton氧化速率常數(shù)降低。而且，到達地球表面的
太陽光中有98．7％為365 nm的紫外線。最近，這一領(lǐng)域?qū)梢?
光有很高的興趣，希望以其代替紫外光，降低能源成本。從理
論上說，太陽輻射具有較好的性能，尤其是在地中海國家，太陽
能源豐富且高度可用的。然而，從反應(yīng)建模，太陽能來源的波
動性和反應(yīng)時間的要求等成本來看，將仍會是需要解決問題。
在過去的幾年中，F(xiàn)e”配體復(fù)合物被用作光催化劑降解染料，
Fe“復(fù)合物(oH一，H20，HOf，C1一，R-C00一，R-OH，R-NHz，等)均相
可見光催化已被報道。盡管紫外光對可見光是一個過渡，但多
相Fenton體系中也可采用其他燈源，如鹵素?zé)簦饘冫u化物燈。
在均相固體反應(yīng)體系中，反應(yīng)之前必須考慮固體催化劑的
密度，孔隙體積，孔徑分布，孔隙率和表面積。根據(jù)國際化聯(lián)標
準，孔徑分為三類：納米微孔(<2 am)，中：IL(2 nm到50 nm之間)，
大：fL(>50 nm)。研究人員發(fā)現(xiàn)對于多相Fenton反應(yīng)，孔的結(jié)構(gòu)
影響染料的降解效果。簡而言之，改變或裝飾固體催化劑表面
可以使其具有較高的活性，高的選擇性和較長催化劑的壽命。
其作用機理是H：Oz分子吸附至1]=-Fe(III)上形成“Fenton試劑”，
“Fenton試劑”去降解染料或者是在多相Fenton氧化降解染料之
前有機分子先吸附至1]=-Fe(III)上。一般用總有機碳frOG)的檢測
方法代替氣相色譜或者液相色譜檢測殘留的有機化合物。對
于多相催化降解的染料的機制和反應(yīng)歷程仍存在許多問題，化
學(xué)計量和化學(xué)路徑尚不清晰，對于中間產(chǎn)物的檢測方法仍不明
確。所以，需要進一步研究以揭開這一現(xiàn)象。
3結(jié)論
多相Fenton體系中，催化劑的開發(fā)已經(jīng)得到極大的提高。
與均相催化劑相比，表現(xiàn)為使用少量的氧化劑，廣泛的pH值范
圍，較高的催化活性，提高了動力學(xué)速率㈣。而且存在各種催化
劑的制備方法，從簡單的離子交換，浸漬，到復(fù)雜的化學(xué)蒸氣分
解還有焙燒，這些制備方法增加了催化劑的活性中心，使之固
定在載體上。
參考文獻：
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大同大學(xué)，2005．
(上接第264頁)
裂解汽油泵機封出現(xiàn)明顯泄漏，大量汽油外泄，于是緊急切泵，
并聯(lián)系設(shè)備人員進行處理。
經(jīng)過對泄漏機械密封的分析，發(fā)現(xiàn)是動、靜環(huán)表面出現(xiàn)明
顯的過熱灼燒痕跡，動環(huán)表面有一處裂紋。由于在密封泄漏之
前，該泵就出現(xiàn)打不上量的情況，泵體溫度、振動值比平時要
高。后對該泵入13過濾器進行清理，發(fā)現(xiàn)大量海綿及膠皮堵塞
入13過濾器，導(dǎo)致機泵出現(xiàn)抽空現(xiàn)象，原因在于內(nèi)浮頂罐浮船
密封膠圈老化破損，導(dǎo)致內(nèi)部海綿及膠皮脫落，沉入罐底并被
泵吸入。因此確定此次機械密封泄漏主因在于機泵的氣蝕現(xiàn)
象。正常情況下，機泵出13引出一路沖洗液管線，用于冷卻、潤
滑機封密封面。而由于該泵入13過濾器堵塞，機泵抽空導(dǎo)致出
現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致泵體振動值大，并伴有泵送量不足的情況，最
終導(dǎo)致機封沖洗液流量減少，且含有大量氣體，不僅不能及時
帶走動靜環(huán)摩擦副產(chǎn)生的熱量，而且會造成動靜環(huán)摩擦副無法
形成保護液膜，摩擦副干磨，長時間運行后可使動靜環(huán)密封面
斷裂，造成機械密封泄露。
事故案例4：P002A單級離心泵機械密封泄漏
2011年10月份，技術(shù)人員在巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)V011火炬氣
凝液罐液面較高，于是啟動P002A火炬氣凝液泵，對V01 l罐內(nèi)
凝液進行外送。該泵連續(xù)工作一段時間后，機械密封出現(xiàn)泄漏
情況。
由于之前高壓聚乙烯車間停車檢修，大量物料通過火炬線
進入V01l罐，在其中有大量高壓聚乙烯顆粒及其聚合物。因
此技術(shù)人員初步判斷此次密封泄漏事故原因在于機泵所輸送
介質(zhì)含有大量顆粒狀物質(zhì)。密封打開后，在動、靜環(huán)密封面出
現(xiàn)大量劃傷。經(jīng)過分析，確認密封失效原因為介質(zhì)中細小的固
體顆粒進入密封端面，密封端面出現(xiàn)磨粒磨損，使密封面出現(xiàn)
大面積劃傷，加劇了密封面的磨損，最終導(dǎo)致密封失效。
4結(jié)語
常見的一些機械密封失效泄漏情況，除了密封廠家自身裝
配精度及出廠檢測存在問題外，更多的和檢修質(zhì)量、工藝條件、
運行工況、機泵故障及日常操作等方面有關(guān)，應(yīng)綜合分析影響
機械密封運行的各種因素，通過日常對機封運行狀況的掌握和
機封損壞后出現(xiàn)的各種表象，分析導(dǎo)致機械密封泄漏的原因，
并根據(jù)實際情況對誘因進行分析，并進行針對性的消除措施，
保證機械密封的可靠運行，最終達到裝置長周期運行的目的。
參考文獻：
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266 l托l(wèi)管謬2016年3月

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