全面深度解读|中石油大连石化火灾事故原因——泵密封失效(转载)

　　“8月17日18时36分，中国石油大连石化分公司催化装置发生火灾，当地消防调集118辆消防车，600余名官兵赶赴现场中石油大连石化分公司。于当日21时08分，现场明火全部扑灭，未发现伤亡人员。经查，厂区东部年产140万吨的重油催化裂化装置起火，起火物质为装置内重质油，起火原因为裂化车间原料泵密封失效。”

　　而小优只感叹一声：只要没人伤亡中石油大连石化分公司，就好！

　　小优深知中石油大连石化分公司，工业行业尤其是化工企业储存、使用或者生产的原料极具易燃、易爆、有毒、有腐蚀性，稍不谨慎，就有可能：

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　　事故不仅威胁到人的生命，也给企业带来一定的经济损失，同时也对大气和水土环境造成污染，所以作为机械设备诊断领域的一份子，我们应该看到的不仅仅是事故现象，更要通过现象看到本质，分析原因，找到预防措施才是我们应该做的中石油大连石化分公司。

　　那么小优就为大家普及一下知识，现在官方已经查出的事故原因：泵密封失效的常见原因及故障处理措施中石油大连石化分公司。

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　　【密封的概念】防止工作介质从泵内泄漏出来或者防止外界杂质或空气侵入到泵内部的装置或措施称为密封，被密封的介质一般为液体、气体或粉尘中石油大连石化分公司。

　　【泵的密封装置的主要分类】

　　【各类密封的特点及失效分析】

　　一、机械密封

　　机械密封是现代泵轴封的主要方法中石油大连石化分公司。

　　泄露点：（l）轴套与轴间；（2）动环与轴套间；（3）动、静环间；（4）对静环与静环座间；（5）密封端盖与泵体间中石油大连石化分公司。

　　泄露的主要原因：

　　1、安装静试时泄漏

　　机械密封安装调试后，进行静试，观察泄漏量中石油大连石化分公司。

　　泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题；在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效中石油大连石化分公司。

　　泄漏通道也可同时存在，但有主次区别，细致观察，熟悉结构中石油大连石化分公司。

　　2、试运转时出现的泄漏

　　泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏中石油大连石化分公司。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。

　　引起摩擦副密封失效的因素主要有：

　　（1）操作中中石油大连石化分公司，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；

　　（2）对安装机械密封时压缩量过大中石油大连石化分公司，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；

　　（3）动环密封圈过紧中石油大连石化分公司，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；

　　（4）静环密封圈过松中石油大连石化分公司，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；

　　（5）工作介质中有颗粒状物质中石油大连石化分公司，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；

　　（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等中石油大连石化分公司。

　　上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封中石油大连石化分公司。

　　3、由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效

　　a）因端面密封载荷的存在中石油大连石化分公司，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦；

　　b）介质的低于饱和蒸汽压力中石油大连石化分公司，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑；

　　c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况中石油大连石化分公司。

　　4、由于腐蚀而引起的机械密封失效

　　a）密封面点蚀，甚至穿透中石油大连石化分公司。

　　b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接中石油大连石化分公司，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；

　　c）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂中石油大连石化分公司。

　　5、由于高温效应而产生的机械密封失效

　　a）热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象中石油大连石化分公司。在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹；

　　b）石墨炭化是使用碳-石墨环时密封失效的主要原因之一中石油大连石化分公司。由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在-105～250℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时，会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效；

　　c）辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失弹中石油大连石化分公司。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性差。而且易脆裂，安装时容易损坏。

　　6、由于密封端面的磨损而造成的密封失效

　　a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压）过大等,都会缩短机械密封的使用寿命中石油大连石化分公司。对常用的材料，按耐磨性排列的次序为：碳化硅-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷-碳石墨、喷涂陶瓷--碳石墨、氮化硅陶瓷--碳石墨、高速钢--碳石墨、堆焊硬质合金--碳石墨。

　　b）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因中石油大连石化分公司。固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。

　　c）机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损中石油大连石化分公司。一般情况下，平衡程度β=75%左右最适宜。β<75%，磨损量虽然降低，但泄漏增加，密封面打开的可能性增大。对于高负荷（高PV值）的机械密封，由于端面摩擦热较大，β一般取65%～70%为宜，对低沸点的烃类介质等，由于温度对介质气化较敏感，为减少摩擦热的影响，β取80%～85%为好。

　　7、因安装、运转或设备本身所产生的误差而造成机械密封泄漏

　　a）由于安装不良，造成机械密封泄漏中石油大连石化分公司。主要表现在以下几方面：

　　1）动、静环接触表面不平中石油大连石化分公司，安装时碰伤、损坏；

　　2）动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；

　　3）动、静环表面有异物；

　　4）动、静环V型密封圈方向装反中石油大连石化分公司，或安装时反边；

　　5）轴套处泄漏中石油大连石化分公司，密封圈未装或压紧力不够；

　　6）弹簧力不均匀中石油大连石化分公司，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；

　　7）密封腔端面与轴垂直度不够；

　　8）轴套上密封圈活动处有腐蚀点中石油大连石化分公司。

　　b）设备在运转中中石油大连石化分公司，机械密封发生泄漏的原因主要有：

　　1）泵叶轮轴向窜动量超过标准中石油大连石化分公司，转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化等均会导致密封周期性泄漏；

　　2）摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏；

　　3）密封圈材料选择不当中石油大连石化分公司，溶胀失弹；

　　4）大弹簧转向不对；

　　5）设备运转时振动太大；

　　6）动、静环与轴套间形成水垢使弹簧失弹而不能补偿密封面的磨损；

　　7）密封环发生龟裂等中石油大连石化分公司。

　　c）泵在停一段时间后再启动时发生泄漏，这主要是因为摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢、弹簧腐蚀、阻塞而失弹中石油大连石化分公司。

　　二、垫片密封

　　垫片是离心泵静密封的基本元件，使用范围非常广泛中石油大连石化分公司。垫片的选型主要根据泵输送介质、温度、压力和腐蚀性等因素决定。失效原因：

　　1、垫片材质内部组织或厚度不均匀，使用了带有裂缝或折皱的纸板中石油大连石化分公司。使垫片本身形成了间隙，当作用在垫片上的力使垫片所产生的弹性变形不足以完全填充这些间隙时，泄漏也就不可避免了。

　　2、垫片的材质与所输送的介质不相适应中石油大连石化分公司。由于泵所输送化工产品化学性质的多样性，以及为提高燃油的燃烧值或改变其燃烧后的生成物而在燃油中增加入了一些少量的添加剂后而使燃油的某些性质发生变化。

　　3、作用在密封垫片上的压力不足中石油大连石化分公司。由于密封面上总是存在着微观的凹凸不平，有时还在密封面上加工出若干环形沟槽，若保证密封，就必须对密封垫片施加足够大的压力，使其发生弹性或塑性变形以填充这些间隙。由于装配时达不到垫片所需的压紧力或由于在常期运行中的振动使压紧螺栓松动而使压紧力降低以及由于垫片材质的老化变形而丧失原来的弹性都会使垫片失效而产生泄漏。

　　三、O型圈密封

　　O形密封圈安装在沟槽和被密封面之间，有一定压缩量，由此产生的反弹力给予被密封的光滑面和沟槽底面以初始的压缩应力中石油大连石化分公司。

　　1、装O形圈的沟槽尺寸超差，尤其是深度尺寸过大时，使O形圈安装后压缩变形量不足而影响密封能力中石油大连石化分公司。一般O形圈安装后压缩变形量应在18%～22%之间，截面尺寸大时压缩相对变形量较小，而截面尺寸较小时压缩相对变形量则较大。

　　2、O形密封圈的公称尺寸与实际安装尺寸相差太多，形成O形圈在拉伸后截面尺寸缩小的状况下工作，造成压缩变形量不足而产生泄漏中石油大连石化分公司。

　　3、O形密封圈在安装时，由于密封面的进口没有光滑的倒角或倒圆而将O形圈划伤而产生泄漏中石油大连石化分公司。

　　4、O形密封圈的材质不适用于密封介质而被侵蚀后失效中石油大连石化分公司。

　　5、O形密封圈使用时间太久后老化变质，弹性降低后而失效，所以在设备大修时一般都将O形圈更换中石油大连石化分公司。

　　另外，O形密封圈的硬度，沟槽和密封面的粗糙度也影响O形密封圈的密封效果中石油大连石化分公司。

　　四、填料密封

　　它是将富有压缩性和回弹性的填料放入填料函内，依靠压盖的轴向压紧力转化为径向密封力，从而起到密封作用中石油大连石化分公司。输送常温介质时，填料密封一般都设有填料环，其或与泵的高压腔相通，或外接具有一定压力的液体介质，可起到冷却、润滑、密封或冲洗作用。

　　由于填料密封是一种接触密封，因此必然存在磨擦和磨损问题中石油大连石化分公司。而磨擦和磨损的大小，主要决定于填料压盖的压紧力。压力大可提高密封效果，但却会加大动力消耗和轴套的磨损，反之则会产生较大泄漏。因此应根据泄漏量大小和泄漏介质的温度对压盖的压紧力进行调整，必要时应对填料进行更换或补充。填料密封的合理泄漏一般为10-20ml/min。

　　五、迷宫密封

　　在设计合理中石油大连石化分公司，加工精良，装配完好、转速较高时，迷宫密封效果很好，但在实际应用中，因此而产生的泄漏却很多，分析其原因主要有：

　　1、密封副(如轴和轴承压盖)配合间隙太大，而此间隙与密封效果成反比中石油大连石化分公司。配合面粗糙，明显的螺旋状车刀痕在有些情况下也加大了泄漏趋势。

　　2、轴承室内润滑油注入量太多，其溢出压力超过了密封阻力中石油大连石化分公司。

　　3、油窗或油位计安装位置有误，误导了人们对油室内润滑油量的正确判断中石油大连石化分公司。

　　4、运转中油温的升高使其粘度降低，增加了泄漏的可能中石油大连石化分公司。

　　5、回油槽或回油孔尺寸偏小，或受到其它障碍，使被阻滞的液体不能顺利返回而造成泄漏中石油大连石化分公司。

　　六、螺纹密封

　　螺纹密封在泵上一般有两种形式，一种是螺纹联接垫片密封，一种是螺纹加填充济密封，二者皆用于小直径螺纹连接的密封场合中石油大连石化分公司。

　　螺纹联接垫片密封的密封件是垫片，而螺纹只起提供压紧力的作用中石油大连石化分公司。泵上经常使用的丝堵，则是另一种螺纹密封形式。由于考虑到丝堵制造的经济性，一般单靠螺纹的配合不能起到密封作用，往往用生胶带，密封胶等填充物填充螺纹的密封间隙。其承压能力取决于螺纹的制造精度和材质，与丝堵和螺纹孔的配合形式没有关系。螺纹孔与丝堵无论采用"锥对锥"还是"柱对锥"，密封效果相同，只是使用地域不同而已。

　　影响密封效果的常见原因是在加工螺纹底孔时尺寸偏大，使螺纹牙形变短，牙顶变宽，造成密封面减小，当密封压力升高后产生泄漏，甚至将丝堵压出中石油大连石化分公司。由于填充物被密封介质腐蚀而产生泄漏的现象在化工行业的用泵中也时有发生，因此对填充物的选择也是密封考虑的因素之一。

　　七、干气密封

　　干气密封即“干运转气体密封”是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封中石油大连石化分公司。

　　当端面外侧开设有流体动压槽（2.5～10μm）的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜（1～3μm）从而使密封工作在非接触状态下中石油大连石化分公司。所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。

　　八、动力密封

　　副叶轮加停车密封泵在运转时，副叶轮所产生的压头平衡了主叶轮出口高压液体，从而实现密封中石油大连石化分公司。停车时，副叶轮不起作用，因此必须同时配备停车密封装置解决停车时可能产生的泄漏。

　　副叶轮密封结构简单、密封可靠、使用寿命长，运转中可实现滴水不漏，因此在输送含杂质介质的泵上经常采用中石油大连石化分公司。副叶轮良好的密封效果是有条件的，即工作压力不允许超过允许的工作压力。一旦超过，会产生严重的泄漏。工作压力变化的主要原因是泵吸入口的压力变化，因此采用副叶轮密封的泵，必须对泵的进口压力做出严格的规定，否则密封便会失效。

　　九、螺旋密封

　　螺旋密封也是动力密封的一种形式，它是在旋转的轴上或者在轴的包容套上加工出螺旋槽，轴和套之间充有密封介质中石油大连石化分公司。轴的旋转使螺旋槽产生类似于泵的输送作用，从而阻止密封液的泄漏。其密封能力的大小与螺旋角度、螺距、齿宽、齿高、齿的作用长度以及轴与套之间的间隙大小有关。

　　由于密封之间不发生磨擦，因而寿命长，但由于结构空间的限制，其螺旋长度一般较短，因而其密封能力也受到局限中石油大连石化分公司。在泵降速使用时，其密封效果则会大打折扣。

　　十、油封密封

　　油封是一种自紧式唇状密封，其结构简单，尺寸小，成本低廉，维护方便，阻转矩较小，既能防止介质泄漏，也能防止外部尘土和其它有害物质侵入，而且对磨损有一定的补偿能力，但不耐高压，所以一般用在低压场合中石油大连石化分公司。油封应安装在制造精度为h8～h9，表面粗糙度为1.6～0.8μm且经过表面硬化处理的轴上。密封介质不应含有固体微粒和杂质，否则会造成油封和轴的迅速磨损而使密封失效。

　　总结点评

　　泵的密封不仅在这次事故的石油石化行业有所应用，更在水电行业、钢铁行业、造纸行业等都有广泛的应用，失效问题普遍存在，以上通过大量篇幅讲解了从泵密封概念、分类，到每个分类密封失效的原因等基础知识，可能还不全面，对于电泵和汽泵的机封、零部件的密封面，安装时，都要有正确的方案中石油大连石化分公司。在检修时要正确的寻找泄露点，采用适当的解决方案，保证密封的长期、高效运行，也保证相关设备的可靠性，减少故障损失，提高经济效益。

　　转载自 微信公众号【优感设备诊断中心】